Brevet FR2690167A1 — publié le 19931022

La présente invention a pour objet un traitement thermique de recuit de tôles, pour améliorer leur résistance à la corrosion. Plus particulièrement l'invention concerne l'obtention de métal bleui, commercialisé sous l'appellation "tôle bleuie" et utilisé pour certaines applications telles que : tuyaux de poëles, ceintures de sécurité de téléviseurs, moules à gâteaux et à biscottes, plaques à pâtisserie... Jusqu'à présent les tôles bleuies ont été réalisées en bobines lors d'un recuit en bobine expansée. Ceci signifie que l'on procède tout d'abord à l'expan- sion de la bobine, en insérant entre les spires de celle-ci un fil métallique torsadé, après débobinage de la bobine. On procède ensuite au recuit pendant une durée d'environ 20 heures en atmosphère réductrice d'azote et d'hydrogène, le bleuissement de la bobine étant obtenu par injection de vapeur d'eau pendant le refroidissement (environ 5 heures à une température de 430"C). Les fils intercalés entre les spires permettent de réserver entre celles-ci un intervalle constant, suffisant pour le passage du gaz. L'atmosphère, réductrice vis-à-vis du métal pendant la première phase du recuit, est rendue oxydante par injection de vapeur d'eau lors du refroidissement, ce qui provoque le bleuissement de la tôle sur toute sa surface > par formation d'oxyde Fe304. Après refroidissement on retire les fils situés entre les spires et on resserre la bobine. La couche d'oxyde Fe304 générée par ce recuit est adhérente et n'excède pas un micron d'épaisseur. Ce procédé est extrêmement long et nécessite de plus de multiples manipulations, ce qui rend la tôle obtenue particulièrement onéreuse. L'invention a donc pour but de réaliser des tôles bleuies suivant un processus dont la durée soit considérablement réduite et qui nécessite moins d'opérations de manutention. Suivant l'invention, le traitement de recuit de tôles pour améliorer leur résistance à la corrosion est caractérisé en ce qu'on chauffe la tôle dans une atmosphère réductrice, on maintient cette tôle à un palier de température déterminée, puis on la refroidit jusqu'à une température de survieillissement à laquelle elle est maintenue durant un temps déterminé sous une atmosphère oxydante, après quoi on refroidit à nouveau la tôle. La durée d'un tel processus est de l'ordre de quelques minutes seulement, par exemple 5 à 6 minutes, et ce sans manipulations longues, onéreuses et fastidieuses. D'autre part, les tests effectués sur la tôle obtenue montrent que celle-ci satisfait aux conditions requises en termes de résistance à la corrosion et d'ad adhérence Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'atmosphère oxydante est un mélange d'azote, d'hydrogène et de vapeur d'eau avec lequel la tôle est en contact. L'invention sera maintenant décrite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un mode de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est un diagramme représentant une forme de réalisation du traitement thermique de recuit en continu de tôles selon l'invention, la température étant représentée en ordonnées et le temps en abscisses. La figure 2 est un graphique représentant la variation de l'épaisseur de la couche d'oxyde Fie30+ en fonction du point de rosée du mélange gazeux oxydant, pour deux températures différentes du palier de survieillissement La figure 3 est un diagramme représentant la variation de l'épaisseur de la couche d'oxyde Fie34 en fonction de la durée du palier de survieillissement > pour deux mélanges gazeux oxydants ayant des points de rosée différents La figure 4 est un diagramme représentant la variation de l'épaisseur de la couche d'oxyde ferrique sur la tôle en fonction de la température de maintien pendant le palier de survieillissement, pour un temps de survieillissement et un point de rosée déterminés. La figure 5 est un tableau indiquant les caractéristiques de tests de tenue à la corrosion auxquels a été soumise une tôle bleuie obtenue conformément à l'invention. Le traitement thermique de recuit continu illustré à la Fig.1 comporte les phases suivantes - Phase initiale A : La tôle est à une température initiale TO par exemple de 300C. - phase B : On procède au chauffage de la tôle afin d'obtenir une montée rapide en température de celle-ci, pendant une durée par exemple de 20s jusqu'à une température comprise entre 7500C et 8500C environ (température T1) - phase C : On maintient la tôle à la température Ti pendant une durée appropriée, par exemple de 60 secondes - phase D : Après le palier C à haute température C, on procède à un premier refroidissement rapide, par exemple pendant une durée de 40 secondes, jusqu'à une température T2 comprise entre 4000C et 500"C; - phase E : On maintient la tôle à la température T2, en palier de survieillissement pendant une durée comprise entre environ 1 et 3 minutes sous une atmosphère rendue oxydante par injection de vapeur d'eau - phase F :Refroidissement final en atmosphère oxydante, de la tôle jusqu'à une température de l'ordre de 100"C, pendant une durée de 30 secondes. - phase G : La tôle bleuie a sa température stabilisée. Pendant la durée du palier de survieillissement E et la durée du refroidissement F, la tôle est plongée dans une atmosphère oxydante H2 humide, obtenue par injection de vapeur d'eau dans l'atmosphère H2X, composée par exemple de 97% d'azote et de 3% d'hydrogène.La teneur de la vapeur d'eau injectée dans le mélange est déterminée de manière que le point de rosée de ce dernier soit compris, de préférence, entre 30"C et 80"C. Le débit du mélange gazeux peut être par exemple de 100 1/h. Les durées des phases successives A... F peuvent être ajustées de manière que la durée totale du cycle de bleuissement soit comprise entre par exemple 320s et 420s. I1 convient également de noter que le point de rosée du mélange réducteur sec HNx dans la composition mentionnée ci-dessus, est de -40 C. Ce procédé de bleuissement en recuit continu peut être mis en oeuvre notamment pour des nuances d'acier particulières, telles que les aciers dits électriques. Outre le gain de temps considérable, la suppression d'opérations de manutention et la diminution importante du prix de revient des tôles bleuies ainsi obte nues, le traitement thermique selon l'invention assure aux tôles bleuies une amélioration de leurs caractéristiques d'adhérence et de résistance à la corrosion. Ainsi on a effectué des tests d'adhérence au moyen de rubans adhésifs sur des faces d'éprouvettes de traction en tôle bleuie obtenue conformément à l'invention, découpées transversalement au sens de laminage. Le témoin était une éprouvette n'ayant pas subi de traction, et on a utilisé deux éprouvettes ayant respectivement subi des allongements de 5% et 15%. Après arrachement des rubans adhésifs, on a comparé leur propreté. Ces tests ont été réalisés sur des échantillons n ayant pas subi de "skin-pass" à 1,1% Dans tous les cas on a relevé une très bonne adhérence de la couche oxydée produite par recuit continu conformément à l'invention. La Fig.5 annexée illustre les conditions d'un test "3C" (sans brouillard salin) auquel a été soumise une tôle bleuie obtenue selon l'invention. On a constaté que la tenue à la corrosion est sensiblement améliorée par rapport à celle des tôles bleuies obtenues selon la technique antérieure rappelée précédemment. La Fig.2 montre la variation de l'épaisseur en microns de la couche d'oxyde ferrique obtenue après passage de la tôle dans l'atmosphère oxydante, en fonction du point de rosée du mélange gazeux oxydant, pour une durée du palier E de survieillissement de 3 minutes. La courbe Cl correspond à une température de 450 C pour le palier de survieillissement E tandis que la courbe C2 correspond à une température de 4000C pour ce même palier. La Fig.3 est un graphique illustrant la variation de l'épaisseur e en microns de la couche d'oxyde ferrique en fonction de la durée, comprise entre O seconde et 3 minutes, du palier E, à une température T2=450 C. La courbe C3 correspond à un point de rosée de 35"C et la courbe C4 à un point de rosée de 65"C. La Fig.4 illustre la variation de l'épaisseur e de la couche d'oxyde ferrique de la tôle en fonction de la température de maintien T2 au palier de survieillissement E, pour une durée de ce palier égale à 3 minutes et un point de rosée de +40 C. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre dans un four de recuit ayant des compartiments successifs à des températures appropriées. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et peut comporter des variantes d'exécution REVENDICATIONS 1. Traitement thermique de recuit en continu de tôles pour améliorer leur résistance à la corrosion, caractérisé en ce qu'on chauffe la tôle dans une atmosphère réductrice, on maintient cette tôle à un palier de température (T1) déterminée, puis on la refroidit jusqu'à une température de survieillissement (T2) à laquelle elle est maintenue durant un temps déterminé, sous une atmosphère oxydante, après quoi on refroidit à nouveau la tôle. 2. Traitement thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'atmosphère oxydante est un mélange d'azote, d'hydrogène et de vapeur d'eau, avec lequel la tôle est en contact 3. Traitement thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le palier (E) de température de survieillissement est compris entre environ 400"C et 500"C, sa durée est comprise entre environ 1 et 3 minutes, et le point de rosée du mélange gazeux est compris entre environ 30"C et 800C. 4. Tôle bleuie obtenue par la mise en oeuvre du traitement thermique selon l'une des revendications 1 à 3.