Brevet FR2696758A1 — publié le 19940415

PROCEDE DE GALVANISATION EN CONTINU La présente invention se rapporte à un procédé de galvanisation en continu de tôle d acier par passage de la tôle dans un bain de zinc aluminifère. On sait quTen galvanisation en continu de tôle d'acier, on utilise le plus souvent soit un bain constitué de zinc et de 0,10* - 0,15-0,20% en poids d'aluminium. Le premier type de bain est mis en oeuvre lorsqu'on fait subir à la tôle revêtue de zinc, après essorage du revêtement, un traitement thermique de diffusion de manière à transformer le revêtement de zinc en un revêtement d'un alliage fer-zinc, ce qu'on appelle couramment galvannealing". On utilise le second type de bain pour produire du galvanisé classique, ctest-à- dire de la tôle revêtue d'une mince couche de zinc. Si le bain contient moins de 0,12% d'aluminium, il se forme à l'interface entre le fer et le zinc toute une gamme de composés fer-zinc comme décrit dans le diagramme de phases zinc-fer, qui sont à éviter dans la production de galvanisé classique. Pour éviter toute germination de la phase 6, l'aluminium doit en fait être supérieur à 0,15%. C'est la raison pour laquelle le second type de bain a une teneur en aluminium de plus de 0,156. Pour une teneur d'aluminium d'environ 0,15% il se forme en surface de l'acier une couche très fine d'alliage Fe2Al5 qui va bloquer toute diffusion ultérieure. C'est la raison pour laquelle le premier type de bain a une teneur en aluminium inférieure à 0,15g. Ce premier type de bain requiert toutefois la présence d'au moins environ 0,10* d'aluminium pour freiner la réaction entre le fer et le zinc pendant le passage de la tôle dans le bain ; autrement cette réaction donnerait lieu à une croissance excessive du revêtement dans le bain. Quoique freinée par l'aluminium, la réaction entre le fer et le zinc provoque néanmoins la formation de mattes fer-zinc qui s'accumulent au fond du bain et qui de ce fait sont appelées mattes de fond.Ces mattes de fond cessent d'être formées dès que la teneur d'aluminium dépasse 0,15% elles ne se forment donc pas dans le second type de bain. Il est évident qu'une mise en oeuvre optimale de ces procédés connus implique une maîtrise stricte de la composition du bain. Or, dans ces procédés connus il est particulièrement difficile de contrôler judicieusement la composition du bain au cours du processus de galvanisation du fait que le bain s'épuise plus vite en aluminium qu'en zinc, ceci parce qu T une partie de l'aluminium réagit avec le fer de la tôle pour former des composés Fe2Al5 communément appelés mattes flottantes. I1 s'ensuit que dans la pratique on est obligé de faire évoluer la teneur en aluminium du bain suivant un profil denté, ceci au risque de produire par intermittence un revêtement de moindre qualité. Un autre problème se présente, lorsqu'on utilise une seule et même ligne de galvanisation en continu pour produire alternativement de la tôle revêtue d'un alliage fer-zinc et de la tôle galvanisée classique, notamment au moment où lTon passe du premier type de bain au second. En effet, pour effectuer ce passage on fait monter la teneur en aluminium du bain. Or, du fait de l'augmentation de la teneur en aluminium, les mattes fer-zinc de fond qui se trouvent à ce moment dans le bain, vont se transformer progressivement en mattes fer-aluminium flottantes, remonter et créer des défauts sur la tôle qui passe dans le bain. Le but de la présente invention est de fournir un procédé de galvanisation en continu de tôle d'acier par passage de la tôle dans un bain de zinc aluminifère, qui évite les inconvénients des procédés connus ci-dessus. A cet effet, on utilise suivant l'invention en tant que bain de zinc aluminifère un bain constitué de zinc, d'aluminium et de silicium, la teneur en aluminium allant de 0,05 à 0,5% en poids et celle de silicium de 0,005% en poids jusqu'à la saturation. En effet, il a été trouvé que dans un tel bain il nty a ni formation de mattes flottantes aluminifères, ni formation de mattes de fond. Il y a bien formation de faibles quantités de mattes flottantes Fe-Si, mais celles-ci ne sont nullement préjudiciables au processus de galvanisation. Puisqu'il n'y a pas de formation de mattes aluminifères, les vitesses de l'épuisement du bain en zinc et en aluminium sont sensiblement égales, ce qui rend le contrôle de la composition du bain particulièrement aisé, et, puisqu'il n'y a pas de formation de mattes de fond, le passage direct de la production d'un revêtement allié à la production d'un revêtement classique ne pose aucun problème. Par ailleurs, les revêtements produits sont d'une excellente qualité. Il est à noter ici que le document JP-A-3-68748, qui concerne essentiellement la galvanisation en continu dans un bain de zinc avec 0,05-5% d'Al, 0,005-0,8% de Si et 0,1-3% de Mn et qui traite également des problèmes afférents à la formation de mattes flottantes et de mattes de fond, déconseille formellement d'ajouter du silicium à un bain de galvanisation Zn-Al, si ce bain contient moins de 5% d'aluminium ; dans ces conditions le silicium ne produirait aucun effet, sauf un effet néfaste, à savoir la formation de taches nongalvanisées. L'enseignement procuré par ce document est donc diamétralement opposé à ce qu'a trouvé et propose la demanderesse. La teneur d'aluminium doit s'élever au moins à 0,05%, parce qu'on risque de former des revêtements trop épais à de plus faibles teneurs. Elle ne doit pas dépasser 0,5%, parce qu'autrement on risque de provoquer des défauts de continuité du revêtement. Une teneur en silicium d'au moins 0,005% est requise pour éviter la formation de mattes de fond et de mattes aluminifères. Le bain ne peut pas être sursaturé de silicium, parce qu'un bain sursaturé peut mener à des défauts du revêtement. Il est souhaitable que le bain contienne au moins 0,10E d'aluminium. Il est également souhaitable que le bain contienne au moins 0,01% et au maximum 0,10% de silicium. Il est avantageux de maintenir la composition du bain au cours du processus de galvanisation en compensant la consommation de bain par l'addition au bain o soit d'un alliage de zinc avec 0,05-0,5% d'aluminium et 0,05-1,5% de silicium, la teneur en aluminium de cet alliage étant sensiblement égale à la teneur en aluminium du bain. o soit d'un équivalent dudit alliage de zinc sous la forme d'au moins un alliage-mère et de zinc ou sous la forme d'au moins un alliage-mère et d'un alliage à base de zinc moins chargé d'additifs que l'alliage susdit. Lorsqu'on galvanise par exemple dans un bain à 0,10% d'Al, il est tout à fait indiqué de compléter ce bain avec un alliage de zinc contenant 0,10% d'Al, par exemple un alliage à 0,10% d'Al et 0,1% de Si, parce qu'on maintient ainsi la teneur en aluminium du bain à tout moment au niveau voulu de 0,10%. I1 est évident qu'on pourrait substituer à cet alliage à 0,108 d'Al et 0,1% de Si un équivalent formé par exemple pour 90% par du zinc et pour 10% par un alliage de zinc à 1% d'Al et 1% de Si. Dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on utilise un bain contenant moins d'environ 0,15% d'aluminium et on soumet la tôle revêtue de zinc ainsi obtenue à un traitement thermique de diffusion de manière à convertir la couche de zinc présente sur la tôle en un alliage zinc-fer. Dans un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention on utilise un bain contenant plus d'environ 0,15% d'aluminium et on s'abstient de soumettre la tôle revêtue ainsi obtenue à un traitement thermique de diffusion de manière à produire du galvanisé classique. Dans un troisième mode de réalisation du procédé de l'invention on applique successivement le premier et deuxième mode de réalisation définis ci-dessus dans une seule et même ligne de galvanisaton en continu. On passe du premier mode au deuxième en augmentant la teneur en aluminium du bain et en supprimant le traitement thermique de diffusion, ceci sans interrompre le fonctionnement de la ligne. Des exemples typiques de compositions de bain, qui peuvent être utilisées dans le procédé suivant l'invention, sont donnés ci-dessous Zn - 0,07% Al - 0,005E Si Zn - 0,07% Al - 0,010% Si Zn - 0,07% Al - 0,020% Si Zn - 0,07% Al - 0,040% Si Zn - 0,07% Al - 0,060% Si Zn - 0,07% Al - 0,080% Si Zn - 0,07% Al - 0,100% Si Zn - 0,10% Al - 0,005% Si Zn - 0,10% Al - 0,010% Si Zn - 0,10% Al - 0,020 Si Zn - 0,10% Al - 0,040E Si Zn - 0,10% Al - 0,060% Si Zn - 0,10% Al - 0,080% Si Zn - 0,10% Al - 0,100% Si Zn - 0,12% Al - 0,005% Si Zn - 0,12% Al - 0,010% Si Zn - 0,12% Al - 0,020% Si Zn - 0,12% Al - 0,040% Si Zn - 0,12% Al - 0,060% Si Zn - 0,12% Al - 0,080% Si Zn - 0,12% Al - 0,100% Si Zn - 0,14% Al - 0,005% Si Zn - 0,14% Al - 0,010% Si Zn - 0,14% Al - 0,020% Si Zn - 0,14% Al - 0,040% Si Zn - 0,14% Al - 0,060% Si Zn - 0,14% Al - 0,080% Si Zn - 0,14% Al - 0,100% Si Zn - 0,16% Al - 0,005% Si Zn - 0,16% Al - 0,010% Si Zn - 0,16% Al - 0,020% Si Zn - 0,16% Al - 0,040% Si Zn - 0,16% Al - 0,060% Si Zn - 0,16% Al - 0,080% Si Zn - 0,16% Al - 0,100% Si Zn - 0,18% Al - 0,0058 Si Zn - 0,18% Al - 0,010g Si Zn - 0,18% Al - 0,020% Si Zn - 0,18% Al - 0,040% Si Zn - 0,18% Al - 0,060% Si Zn - 0,18% Al - 0,080% Si Zn - 0,18% Al - 0,100% Si Zn - 0,20% Al - 0,005% Si Zn - 0,20% Al - 0,010% Si Zn - 0,20% Al - 0,020% Si Zn - 0,20% Al - 0,040% Si Zn - 0,20% Al - 0,060% Si Zn - 0,20% Al - 0,080% Si Zn - 0,20% Al - 0,100% Si Zn - 0,25% Al - 0,005% Si Zn - 0,25% Al - 0,010% Si Zn - 0,25% Al - 0,020% Si Zn - 0,25% Al - 0,040% Si Zn - 0,25% Al - 0,060% Si Zn - 0,25% Al - 0,080% Si Zn - 0,25% Al - 0,100% Si Zn - 0,30% Al - 0,005% Si Zn - 0,30% Al - 0,010% Si Zn - 0,30% Al - 0,020% Si Zn - 0,30% Al - 0,040% Si Zn - 0,30% Al - 0,060* Si Zn - 0,30% Al - 0,080% Si Zn - 0,30% Al - 0,100% Si Zn - 0,40% Al - 0,005% Si Zn - 0,40% Al - 0,010% Si Zn - 0,40% Al - 0,020% Si Zn - 0,40% Al - 0,040% Si Zn - 0,40% Al - 0,060% Si Zn - 0,40% Al - 0,080% Si Zn - 0,40% Al - 0,080% Si Zn - 0,40% Al - 0,100% Si Ces compositions peuvent être mises en oeuvre à des températures de 430 à 510 C, c'est-à-dire aux températures qui sont normalement utilisées en galvanisation en continu. il peut toutefois être utile d'opérer à des températures plus élevées avec les compositions à plus de 0,068 de silicium. Pour ce qui concerne la préparation de la surface de la tôle, le passage de la tôle dans le bain, l'essorage du revêtement, son traitement thermique éventuel et son refroidissement, il est évident qu'on peut faire appel à des techniques bien connues, par exemple aux techniques décrites dans le chapitre "Galvanisation et aluminiage en continu" dans "Les techniques de l'Ingénieur", M 1525, 1-13. REVENDICATIONS 1. Procédé de galvanisation en continu de tôle d'acier par passage de la tôle dans un bain de zinc aluminifère, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que bain de zinc aluminifère un bain constitué de zinc, d'aluminium et de silicium, la teneur en aluminium allant de 0,05 à 0,5% en poids et celle en silicium de 0,0058 en poids jusqu'à la saturation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bain contient au moins 0,10% d'aluminium. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bain contient au moins 0,01% de silicium. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le bain contient au maximum 0,10% de silicium. 5. Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on maintient la composition du bain au cours du processus de galvanisation en compensant la consommation de bain par l'addition au bain o soit d'un alliage de zinc avec 0,05-0,5% d'aluminium et 0,05-1,5% de silicium, la teneur en aluminium de cet alliage étant sensiblement égale à la teneur en aluminium du bain, o soit d'un équivalent dudit alliage de zinc sous la forme d'au moins un alliage-mère et de zinc ou sous la forme d'au moins un alliage-mère et d'un alliage à base de zinc moins chargé d'additifs que l'alliage susdit. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1-5, caractérisé en ce qu'on utilise un bain contenant moins d'environ 0,15% d'aluminium et qu'on soumet la tôle revêtue de zinc ainsi obtenue à un traitement thermique de diffusion de manière à convertir la couche de zinc présente sur la tôle en un alliage zinc-fer. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1-5, caractérisé en ce qu'on utilise un bain contenant plus d'environ 0,15% d'aluminium et qu'on s'abstient de soumettre la tôle revêtue ainsi obtenue à un traitement thermique de diffusion. 8. Procédé selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que dans une seule et même ligne de galvanisation en continu on applique successivement le procédé de la revendication 6 et le procédé de la revendication 7, le passage de l'un procédé à l'autre se faisant sans interruption.