Brevet FR2589884A1 — publié le 19870515

Procédé de traitement de surface de pièces en fer ou en alliage de fer. L'invention a pour objet un procédé de traitement de surface de pièces en fer ou en alliage de fer, notamment en fonte ou acier par des moyens mécaniques et chimiques combinés destiné à améliorer les propriétés mécaniques superficielles et l'aspect extérieur des pièces, les protéger de la corrosion et de faciliter l'accrochage d'un revêtement organique. Il est connu de traiter les pièces en fer ou en alliage de fer par des procédés de cémentation au zinc, connus également sous le nom de "sherardisation", dans le but de les protéger contre la corrosion. La cémentation par le zinc améliore la résistance à l'oxydation des pièces en fer, en fonte ou en acier. Cependant ce procédé présente l'inconvénient de communiquer aux pièces un aspect gris, poussiéreux, peu plaisant qu'il est nécessaire de corriger. En outre, afin d'améliorer la résistance des pièces en fer ou en alliage de fer à la corrosion il est nécessaire de compléter la protection communiquée par la cémentation au zinc, par une passivation et/ou conversion chimique ainsi que par un revoetement organique isolant les pièces métalliques de l'atmosphère environnante. La conversion chimique recherchée consiste en une transformation chimique superficielle du fer et du zinc diffusé dans le fer en vue d'améliorer la résistance à l'oxydation et de créer une base d'accrochage pour le revêtement organique. En outre pour améliorer l'aspect des pièces il est nécessaire de soumettre les pièces shérardisées à une action mécanique pour enlever la poudre de zinc en excès, non diffusée, régulariser la proportion de zinc diffusée en surface et rendre la couche superficielle ferzinc apte à accrocher un revêtement organique. Il est connu de réaliser une passivation ou conversion chimique par phosphatation ou par chromatation chimique. Le brevet français 2 451 404 enseigne un procédé de traitement de pièces en fer, consistant à faire subir à ces pièces, successivement - un processus de shérardisation à chaud, - une phosphatation à chaud au moyen d'une solution aqueuse d'un oxyde de zinc, de manganèse ou de fer, d'acide ou sel phosphorique et d'un activateur, - un polissage par meule à grain fin suivi de l'application d'un vernis. Un tel procédé présente l'inconvénient de comporter plusieurs manipulations manuelles qui nécessitent beaucoup de main d'oeuvre et augmentent le prix de revient. En outre l'opération de polissage par meule qui suit la phosphatation risque d'enlever partiellement ou totalement la couche de phosphate formée et nuire à la qualité anticorrosion de la conversion chimique réalisée par la phosphatation. La présente invention a pour objet un procédé de traitement de pièces en fer ou alliage de fer qui ne présente pas les inconvénients sus-indiqués. L'invention a également pour objet un procédé de traitement de surface de pièces en fer ou en alliage de fer dans lequel l'opération de cémentation au zinc est suivie par une tribofinition complétée par l'application d'un vernis organique de préférence photo-réticulable. La tribofinition est une opération de traitement de surface qui combine une opération mécanique d'abrasion avec une opération de passivation et/ou de conversion chimique. La tribofinition est réalisée dans un dispositif vibrant dont on martyrise à la fois la fréquence et l'amplitude. Les pièces métalliques à traiter sont placées dans un milieu abrasif constitué d'un agent abrasif additionné d'eau et d'une composition chimique permettant la passivation et/ou la conversion chimique, de préférence d'une composition contenant des ions chromates. Cette opération est effectuée à la température ambiante. Selon la nature des pièces à traiter la durée de cette opération est d'un quart d'heure à trois heures et habituellement de une heure à deux heures. Le milieu abrasif est de préférence constitué d'un abrasif tel que la silice, les carbures métalliques ou le corindon et d'un liant qui peut être un liant plastique tel qu'une résine urée-formol ou un liant céramique. Selon la nature et l'usage des pièces l'agent abrasif peut avoir des formes variées notamment les formes suivantes : prisme, tetraèdre, cylindre, cône, étoile, flèche, tristar, bille, cylindre biais, prisme biais ou forme irrégulière. On entend par forme tristar une forme triangulaire dans laquelle les trois bases du triangle sont légèrement concaves. On entend par cylindre biais un cylindre dont le périmètre de la base est une éllipse au lieu d'un cercle. On entend par prisme biais un prisme dont la base est triangulaire. La tribofinition s'effectue dans un dispositif ayant de préférence une forme de spire et auquel un moteur communique un mouvement vibratoire simple ou double. Ce procédé de tribofinition peut être complété par une deuxième opération dans le même dispositif vibrant, au cours de laquelle le milieu abrasif est remplacé par de petits éléments concasses de bois ou de noyaux de fruits durs qui améliorent le poli et l'aspect extérieur des pièces. La durée de cette opération de brillantage peut varier d'une demi-heure à deux heures et est habituellement de 1 à 2 heures. L'opération de tribofinition est précédée d'une opération de cémentation au zinc ou shérardisation. Cette opération est effectuée à chaud dans un tonneau placé dans un four ou dans un four tournant à une température de 350 à 5000C et de préférence de 3800 à 4000, à la pression ordinaire ou sous pression plus élevée en présence de gris de zinc en poudre fine auquel on ajoute du sable fin, jusqu'à cinq volumes pour un volume de gris de zinc et éventuellement un adjuvant. Au cours de l'opération le zinc pénètre dans le fer, l'épaisseur de la couche cémentée variant avec la température du four et la durée de l'opération. Selon les pièces, l'opération de shérardisation est continuée jusqu'à ce que ltépais- seur de la couche de zinc soit comprise entre 10 et 70 /um (microns). La cémentation au zinc est précédée par un traitement de surface destinée à nettoyer les pièces. Avantageusement on utilise le grenaillage précédé ou non d'un décapage. Le grenalilage consiste à projeter à grande vitesse au moyen d'une turbine ou d'air comprimé des grenailles métalliques qui peuvent etre rondes, angulaires, cylindriques ou fragmentées et qui ont pour but de nettoyer et de mettre les pièces à nu pour faciliter l'accrochage et la diffusion du zinc. Après les opérations de grenaillage, de cémentation au zinc et de tribofinition les pièces sont revêtues par un vernis organiques, par immersion ou de préférence par pulvérisation. On utilise de préférence un vernis photo-réticulable, choisi de préférence parmi les vernis polyuréthanes, acryliques et époxy. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de surface de pièces en fer ou en alliage de fer, caractérisé par le fait qu'on fait subir auxdites pièces les opérations suivantes - préparation de surface, - cémentation par le zinc (shérardisation), - tribofinition, - application d'un vernis organique. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu on effectue comme préparation de surface le grenaillage précédé ou non d'un décapage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la cémentation par le zinc se fait au tonneau dans un four ou dans un four tournant, à une température de 3500 à 5000C et de préférence de 3800C à 4000 C, en présence de gris de zinc additionné de sable. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la diffusion du zinc dans le fer ou dans l'alliage de fer s'effectue en une épaisseur de 10 à 70/um (microns). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la tribofinition s'effectue dans un dispositif auquel on communique un mouvement vibratoire. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dispositif vibratoire est en forme de spire qui est soumis à un double mouvement vibratoire. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que la tribofinition comporte le traitement des pièces dans un milieu abrasif contenant un agent abrasif additionné d'eau et d'une composition chimique permettant de réaliser la passivation et/ou la conversion chimique du fer ou de l'alliage de fer. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que l'agent abrasif est constitué (a) d'un abrasif choisi parmi la silice, les carbures et le corindon, et (b) d'un liant choisi parmi les liants plastiques et les liants céramiques. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le liant plastique est à base de résine urée-formol. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé parle fait que les agents abrasifs ont une forme choisie parmi les suivantes : prisme, tetraèdre, cylindre, cône, ellipse, étoile, flèche, tristar, bille, cylindre biais, prisme biais, irrégulière. 11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la passivation et/ou conversion chimique est réalisée par chromatation au moyen d'ions chromates. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à Il, caractérisé par le fait que le traitement dans le milieu abrasif selon la revendication 7 est suivi par une opération de brillantage dans le même dispositif vibrant rempli de noyaux durs de fruits concassés. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'après la tribofinition, selon l'une quelconque des revendications 5 à 11 les pièces sont revêtues par pulvérisation ou immersion d'un vernis organique réticulable choisi parmi les vernis polyuréthanes, acryliques et époxy. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la couche de vernis a une épaisseur de 20 à 50/um (microns).