Brevet FR2555615A1 — publié le 19850531

Bain de traitement de l'aluminium et procédé mettant en oeuvre ce bain notamment dans, le domaine.du satinage et de.l'usinage chimique. La présente invention concerne en tant que produit industriel un nouveau bain de traitement de pièces en aluminium ou en alliage à base d'aluminium. Elle concerne également le procédé de traitement de l'aluminium et de ses alliages au moyen de ce nouveau bain, notamment dans le domaine du satinage, d'une part, et de l'usinage chimique en aéronautique, d'autre part. On sait que les pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium, notamment les profilés, sont d'une utilisation croissante dans l'industrie. On sait également que ces pièces sont soumises à un traitement d'anodisation par électrolyse en milieu acide. On sait enfin que le traitement d'anodisation est d'une manière générale précédé d'un traitement de. dégraissage et d'un traitement de satinage. L'invention se rapporte à la phase de traitement de satinage qui apporte un élément de décoration par le fini et l'aspect superficiel de la pièce (pour ne pas révéler la structure superficielle de ladite pièce) et élimine les défauts de surface (notamment les lignes de filage) avant anodisation. Elle concerne également l'usinage chimique de pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium utilisées notamment en aéronautique. La solution antérieurement connue pour résoudre le problème technique du satinage ou usinage chimique de l'aluminium et de ses alliages, qui donne de bons résultats sur le plan de la qualité du satinage, consiste à faire appel à un traitement chimique au moyen d'un bain aqueux comprenant une base forte, un agent séquestrant (avantageusement un gluconate) et ayant une forte teneur en Al. Or il se trouve que cette solution implique un grand nombre d'inconvénients, à savoir l'utilisation de quantités importantes de.hase forte et d'agent séquestrant, d'une part, et l'impos. sibilité de récupérer la base forte dès lors que l'agent séquestrant empêche la précipitation de A1203, d'autre part. En effet selon cette solution antérieurement connue, la teneur en A1 dans le bain de traitement augmente dès lors que l'aluminium et les composés d'aluminium - tels que les sels, l'oxyde A 1203 et l'hydroxyde Al(OH)3 qui résultent de l'attaque 2 33 basique de la pièce à traiter se retrouvent dans le bain (notamment sous forme de complexes colloïdaux); comme le bain 'enrichit au fur et à mesure de son utilisation jusqu'à une concentration en A1 égale ou supérieure à 180 g/l (en général la teneur en Ai est très rapidement comprise entre 180 et g/l), il faut faire appel, pour préserver la qualité du satinage ou de l'usinage chimique, à des quantités importantes de base forte. (en général 100 à 130 g/1 de NaOH) et d'agent séques- trant; en raison de la teneur importante d'agent séquestrant dans le bain de traitement, il est impossible de récupérer la base forte selon les techniques usuelles pour la recycler. Selon l'invention on préconise une nouvelle solution technique pour le satinage ou l'usinage chimique de l'aluminium et de ses alliages, qui, tout en maintenant ou améliorant la qualité du satinage ou de l'usinage chimique, (i) supprime l'emploi de l'agent séquestrant, (ii) permet de diminuer les teneurs en base forte et en A1 à utiliser dans le bain, (iii) assure des économies d'énergie et de matière, et (iv) permet, si nécessaire, de récupérer et de recycler la base forte. Le bain de traitement selon l'invention utile notamment pour le satinage ou l'usinage chimique de l'aluminium et de ses alliages, qui est un bain aqueux alcalin, est caractérisé en ce qu'il comprend a) 2 à 60 g/l d'une base forte choisie parmi l'ensemble constitué par NaOH et KOH, B) 5. 50 g/l d'un moyen choisi parmi l'ensemble constitué par les sulfures, les thiosulfates, les sulfates et leurs mélanges, et c) une teneur en A1 inférieure ou égale à 180 g/1 (avantageusement inférieure ou égale à 100 g/l, et, de préférence inférieure ou égale à 65 g/l). Le pH optimal pour le bain de traitement selon l'invention est compris entre 12 et 14, la valeur préférée étant pH 13. D'une manière générale, la soude moins onéreuse que la potasse sera la base forte préférée. De façon avantageuse le bain comprendra 2 à 10 g/l de NaOH. Le moyen b), qui intervient comme additif selon l'invention, sera, de façon avantageuse, choisi parmi l'ensemble constitué par les sulfures de magnésium et de fer, les thiosulfates de sodium et de potassium, les sulfates de magnésium et de fer, et leurs mélanges. L'utilisation de MgS, Fe2S3, Na2S203, K2S203 et de leurs mélanges permet la régénération de la base forte en continu comme indiqué ci-après. L'utilisation de MgS04, Fe2(S04)3 et de leurs mélanges peut permettre l'autorégénération de la base forte. Parmi les additifs inclus dans les définitions du moyen b), on peut notamment mentionner les mélanges comprenant: à 20 parties en poids de MgS, à 10 parties en poids de Fe2S3, et 3 à 15 parties en poids de Na2S203. La teneur en Ai dans le bain qui peut être au plus de 180 g/l, sera en général inférieure. En pratique la solution technique préconisée selon l'invention pour résoudre le problème du satinage permet, par rapport à la solution antérieure- ment connue, de diminuer la teneur en A1 d'au moins 60 % environ et la teneur en base forte d'au moins 50 % environ (soit par exemple: 65 à 76 g/l de Ai au lieu de 190 g/l et 30 à 60 g/l de NaOH au lieu de 120 g/l). Le procédé de traitement de la surface d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium selon l'invention est caractérisé en ce que l'on immerge ladite pièce dans le bain de satinage sus-visé, à une température comprise entre 40 et 100 C, ledit bain étant filtré en continu pour écarter l'insoluble formé qu'il contient. L'insoluble qui se forme et que l'on écarte est ici principalement constitué par A1203l Le cas écheant, la base forte peut être régénérée. Selon un mode particulier de mise en oeuvre de ce procédé la base forte contenue dans le liltrat et qui renferme de l'aluminium dissous est récupérée et recyclée, Dans ce cas, le filtrat résultant de l'élimination de l'insoluble est dirigé sur un dispositif de régénération pour récupérer la base forte par extraction de l'aluminium dissous selon hne méthode connue en soi; la base forte ainsi régénérée est dirigée dans un réservoir de stockage d'o elle est soutirée pour alimenter en continu le bain afin de maintenir la concentration en base libre dudit bain. La régénération de la base forte peut ainsi 9tre mise en oeuvre quel que soit le moyen b) intervenant comme additif dans le bain de traitement, et notamment quand ledit moyen b) est un des mélanges ternaires de MgS, Fe2S3 et Na2S203 sus-visés. Selon un autre mode particulier de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on opère de telle façon que la quantité d'aluminium éliminée par filtration du bain en continu corresponde sensiblement à la quantité d'aluminium provenant de la pièce à traiter qui passe en solution dans le bain. Dans ce cas le moyen b) utilisé sera avantageusement MgSO4, Fe2(SO4) 3, un mélange de MgSO4 et de Fe2(S04)3 en association, le cas échéant, avec Na2S203. Selon ce mode de mise en oeuvre on est en présence d'une auto-régénération de la base forte du bain de traitement. La durée d'immersion dépend de l'épaisseur du métal de la pièce à dissoudre. Cette durée est généralement comprise entre 5 et 20 minutes. Le meilleur mode de mise en oeuvre du procédé de satinage selon l'invention, qui correspond à un usinage chimique de la surface de la pièce en aluminium ou alliage d'aluminium, consiste à immerger ladite pièce pendant 5 à 20 minutes dans un bain aqueux comprenant a) 2 à 60 g/1 (de préférence 2 à 10 g/l) de NaOH, b) 5 à 50 g/l d'un moyen choisi parmi l'ensemble constitué par (i) les mélanges comprenant 10 à 20 parties en poids sec de MgS, 5 à 10 parties en poids sec de Fe2S3 et 3 à 15 parties en poids sec de Na2S203, et (ii) une teneur en Ai inférieure à 180 g/l (avantageusement O10 inférieure ou égale à 100 g/l, et, de préférence inférieure ou égale à 65 g/l), ledit bain ayant un pH compris entre 12 et 14 (de préférence 13) et une température comprise entre 50 et 85 C, et étant filtré en continu pour écarter l'insoluble formé. Bien entendu selon ce meilleur mode la soude peut être régénérée puis recyclée en continu, et l'insoluble recueilli peut être retraité avant incorporation dans le bain. D'une manière pratique chaque ingrédient intervenant dans la composition du bain de traitement peut être avantageusement distribué dans ledit bain en fonction du débit de la pompe de filtration. Enfin l'aluminium qui est recueilli notamment sous forme de zéolite peut être récupéré et traité en vue d'être commercialisé à d'autres fins. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mieux compris à la lecture qui va suivre d'exemples de mise en oeuvre nullement limitatifs mais donnés à titre d'illustration. EXEMPLE I On procède au satinage d'un profilé en aluminium pendant 15 minutes à 50 C au moyen d'un bain ayant la formulation suivante: -NaOH à 10 g/l..... ............ 100 kg - mélange à 30 g/l (de 15 parties en poids sec de MgS, 7 parties en poids sec de Fe2S3 et 10 parties en poids sec de Na2S203)......................... 300 kg - Al à 5 g/l.......................DTD: 50 kg - eau......................... qsp 10000 litres Densité du bain = 1,02 environ, avec filtration en continu de l'insoluble et régénération en..DTD: continu de NaOH (par extraction d'Al et relargage de NaOH). On constate que le profilé en aluminium présente un bon aspect de surface, et que l'entrainement (perte de bain de satinage quand on retire le profilé)est de 150 cm3 par m2 de surface traitée. Le bain de satinage est directement réutilisable. EXEMPLE A (comparatif) On procède au satinage d'un profilé en aluminium identique à celui de l'exemple I selon la technique antérieure susdécrite, pendant 20 minutes à 50 C pour obtenir un satinage de qualité analogue à celui de l'exemple 1, au moyen d'un bain renfermant - NaOH à 120 g/1................ 1200 kg -agent séquestrant (gluconate) à 40 g/l... .................. 400 kg -Al à 180 g/l................... 1800 kg eau...........................qsp 10000 litres..DTD: Densité du bain = 1,6 environ. On constate que l'entraînement est de 600 à 700 cm3 par m2 de surface traitée. Le bain de satinage ne peut pas être réutilisé. La comparaison des exemples 1 et A-met notamment en évidence les économies qu'apporte l'invention. EXEMPLE 2 On procède au satinage d'une pièce en aluminium pendant minutes à 60 C au moyen d'un bain ayant la formulation suivante: - NaOH à 6 g/l............. ....... 60 kg - mélange à 22 g/l (de 10 parties en poids sec de MgS, 5 parties en poids sec de Fe2S3 et 3 parties en poids sec de Na2S203). 220 kg - A1 à 5 g/l......................... 50 kg..DTD: -eau......................... qsp 10000 litres. On obient un bon satinage. EXEMPLE 3 On procède au satinage d'une pièce en aluminium pendant 20 minutes à 70 C au moyen d'un bain ayant la formulation suivante - NaOH à 8 g/l........... ....... 80 kg..DTD: - mélange à 25 g/l (de 4 parties - en poids sec de MgS, 2 parties en poids sec de Fe2S3 et 3 parties en poids sec de Na2S203) 250 kg A1 à. 4,5 g/l.................... 45 kg -eau. ........................ qsp'10000 litres..DTD: On obtient un bon satinage. EXEMPLE 4 On recouvre une partie de la surface d'une pièce en aluminium avec de la graisse puis immerge ladite pièce dans le bain aqueux décrit à l'Exemple I pendant 15 minutes à 50 C. On obtient un usinage chimique sur la partie de la surface de la pièce non protégée. BEVENDICATIONS 1. Bain de traitement de la surface d'une pièce en aluminium ou en un alliage d'aluminium, utile notanment dans le domaine du satinage et de l'usinage chimique, ledit bain de traitement qui est un bain aqueux alcalin étant caractérisé en ce qu'il comprend a) 2 à 60 g/1 d'une base forte choisie parmi l'ensemble constitué par NaOH et KOH, b) 5 à 50 g/l d'un moyen choisi parmi l'ensemble constitué par les sulfures, les thiosulfates, les sulfates et leurs mélanges, et c) une teneur en Al inférieure ou égale à 180 g/l. 2. Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a un pH compris entre 12 et 14. 3. Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen b) est choisi parmi l'ensemble constitué par les sulfures de magnésium et de fer, les thiosulfates de sodium et de potassium, les sulfates de magnésium et de fer, et leurs mélanges. 4. Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Al est inférieure ou égale à 100 g/1. 5. Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Al est inférieure ou égale à 65 g/l. 6. Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen B) est un mélange comprenant: à 20 parties en poids de MgS, à 10 parties en poids de Fe2S3, et 3 à 15 parties en poids de Na2S203. 7. Procédé de traitement de la surface d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium pour satinage ou usinage chimique au moyen d'un bain aqueux alcalin, caractérisé en ce que l'on immerge ladite pièce dans un bain selon l'une quelconque des revendications I à 6, à une température comprise entre et 100 C, ledit bain étant filtré en continu pour écarter l'insoluble formé qu'il contient. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la base forte est régénérée en continu. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on immerge la pièce à traiter pendant 5 à 20 minutes dans un bain aqueux comprenant: a) 2 à 60 g/l (de préférence 2 à 10 g/l) de NaOH, b) 5 à 50 g/l d'un moyen choisi parmi l'ensemble constitué par (i) les mélanges comprenant 10 à 20 parties en poids sec de MgS, 5 à 10 parties en poids sec de Fe2S3 et 3 à. 15 parties en poids sec de Na2S203, et (ii) les mélanges de MgSO4 et Fe2(S04)3, et, c) une teneur en A1 inférieure à 180 g/l (avantageusement inférieure ou égale à 100 g/l, et, de préférence inférieure ou égale à 65 g/l), ledit bain ayant un pH compris entre 12 et 14 (de préférence 13) et une température comprise entre 50 et 85 C, et étant filtré en continu pour écarter l'insoluble formé. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que NaOH est régénérée en continu.