Brevet FR2707894A1 — publié le 19950127

La présente invention a pour objet un traitement de surface d'une tôle d'acier revêtue de zinc ou d'alliage de zinc avant sa mise en peinture. Comme on le sait, des progrès considérables ont été réalisés durant ces dernières années dans le but d'améliorer la qualité des tôles d'acier revêtues de zinc ou d'alliage de zinc. Cependant diverses améliorations, notamment en terme d'aspect de surface de la tôle, apparaissent toujours souhaitables pour l'obtention d'un meilleur aspect après peinture. A cet effet, le traitement de surface selon l'invention prévoit que l'on fait subir à la surface de la tôle un bombardement ionique par des ions, d'au moins un gaz neutre (Ar, Xe, Xr) ou d'au moins un gaz réactif (02, F, C, H2, N2) ou d'un mélange formé d'au moins un gaz neutre et d'au moins un gaz réactif ayant une énergie et une densité suffisantes pour modifier l'état de surface par érosion ionique et/ou par effet thermo-ionique et/ou par effet chimique. L'ion carbone provient d'un hydrocarbure volatil. A titre d'exemple numérique non limitatif, on fait ainsi subir à la surface de la tôle revêtue de zinc ou d'alliage de zinc un traitement par plasma consistant essentiellement à provoquer un bombardement ionique au moyen d'ions gazeux neutres, obtenus à partir d'argon ou d'azote par exemple, d'une énergie comprise entre 500 et 2000 eV, de préférence comprise entre 750 et 1000 eV, par exemple égale à 850 eV, ayant une densité comprise entre 1015 et 1018 ions/cm2, par exemple égale à 5.1016 ions/cm2, sous une pression comprise entre 102 et 10-2 Pa, de préférence comprise entre 1 et 10-2 Pa et par exemple égale à 5.l01 Pa. Un tel traitement peut être effectué pendant une durée de 3mn. Par érosion ionique et/ou traitement thermoionique superficiel, la surface du substrat zingué est alors modifiée. Cette modification conduit à une amélioration en terme d'aspect après peinture du produit, et n'altère pas les conditions d'adhérence du film de peinture sur ledit produit. Cette solution est simple et économique, tout en respectant l'environnement en évitant de créer des problèmes de pollution, grâce à l'utilisation d'une enceinte sous vide. Ces résultats avantageux peuvent s'expliquer par le fait que le bombardement par plasma influe vraisemblablement sur la rugosité et modifie donc l'état de surface de la tôle. A titre d'exemples numériques, les résultats obtenus à l'issue de tests sont les suivants Essai 1 Le but de cet essai est de montrer l'amélioration de l'aspect d'une tôle d'acier revêtue de zinc ou d'alliage de zinc, et plus particulièrement d'une tôle d'acier galvanisée à chaud, traitée selon l'invention avant sa mise en peinture par rapport à l'aspect d'une tôle d'acier revêtue de zinc ou d'alliage de zinc, et plus particulièrement d'une tôle d'acier galvanisée à chaud et peinte. L'essai est effectué sur deux échantillons de tôles d'acier galvanisées à chaud, 1 et 2 qui reçoivent de manière classique un revêtement de zinc par galvanisation à chaud, c'est-à-dire par trempé à chaud dans un bain comprenant principalement du zinc. Le revêtement ainsi déposé comprend en masse 0,5% d'aluminium, 0,46% de fer, 0,03% de plomb et quelques impuretés résiduelles, le reste étant constitué par le zinc. L'épaisseur de ce revêtement est d'environ llpm et l'épaisseur totale de la tôle munie de ce revêtement est de 0,75mm. L'échantillon 2 est placé dans une enceinte sous vide dont l'atmosphère est à une pression de 1O2Pa et l'on soumet les faces à revêtir dudit échantillon à un bombardement ionique au moyen d'ions gazeux neutres, obtenus à partir d'argon. Ces ions ont une énergie égale à 500 eV et la densité de courant ionique est de 0,16 mA/cm2. Le traitement de surface précité est effectué pendant une durée de 3mn. L'échantillon n'est pas traité et sert de témoin. Ensuite, on effectue sur les deux échantillons diverses opérations largement connues de l'art antérieur: dégraissage alcalin, rinçage, affinage, phosphatation tricationique, rinçage, passivation chromique, rinçage, étuvage. Les échantillons sont ensuite soumis à une opération de cataphorèse de type PPG ED4 717/958 permettant d'appliquer une première couche de peinture d'épaisseur égale à 25um sur chacun d'eux. On applique ensuite une couche d'aprèt d'épaisseur d'environ 45pm suivie d'une cuisson et une couche de laque d'environ 45pm suivie également d'une cuisson. Cet essai consiste à mesurer le DOI (Distinctness of image) de ces échantillons ainsi peints, c'est-à-dire à révéler l'aptitude de la surface desdits échantillons à réfléchir des images plus ou moins nettes, la mesure du DOI prenant en compte la tension et le brillant du film peint. Pour effectuer la mesure du DOI des surfaces peintes des échantillons 1 à 4, on utilise un appareil commercialisé par la société CHIMILAB ESSOR et comportant une mire transparente sur laquelle sont représentés des anneaux ouverts répartis en plusieurs zones parallèles juxtaposées : la première de ces zones est occupée par plusieurs anneaux identiques de diamètre élevé, et une cotation 10 est figurée en regard de cette zone. Ainsi, de proche en proche, les zones suivantes sont occupées par des anneaux identiques de diamètre de plus en plus réduit, auxquelles correspondent respectivement des cotations de plus en plus élevées, par saut de 10 et allant jusqu a 100. Pour chaque échantillon, on projette l'image de la mire sur l'une des faces de celui-ci à l'aide d'une lumière, et l'opérateur effectuant l'essai donne une cotation correspondant au plus petit anneau parfaitement visible lorsqu'il observe la surface peinte sous un angle d'incidence de 30". Les résultats de l'essai affichent une cotation de 85 pour l'échantillon non traité l, et une cotation de 95 pour l'échantillon 2, prouvant par là même l'amélioration de l'aspect des tôles d'acier galvanisées à chaud traitées selon l'invention avant leur mise en peinture. Essai 2: Cet essai a pour but de montrer que le traitement selon l'invention modifie la microgéométrie de surface d'une tôle d'acier revêtue de zinc ou d'alliage de zinc, et plus particulièrement d'une tôle d'acier galvanisée à chaud. Quatre échantillons de tôles d'acier numérotés de 1 à 4 sont trempés à chaud dans un bain en vue de déposer sur chacune de leurs faces principales un revêtement de zinc. Les échantillons 1 et 2 sont immergés dans un bain comprenant principalement du zinc en vue de former un revêtement qui comprend, en masse, 0,5% d'aluminium, 0,46% de fer, 0,03% de plomb et quelques impuretés résiduelles le reste étant constitué par du zinc. L'épaisseur du revêtement ainsi déposé de manière classique est d'environ llpm et l'épaisseur totale de la tôle revêtue est de 0,75mm. Les échantillons 3 et 4 sont immergés dans un bain comprenant principalement du zinc en vue de former un revêtement qui comprend en masse, 0,47% d'aluminium, 0,46% de fer, 0,028% de plomb et quelques impuretés résiduelles le reste étant constitué du zinc. L'épaisseur du revêtement ainsi déposé de manière classique est d'environ 11 pm et l'épaisseur totale de la tôle revêtue est de 0,75mm. Les échantillons 2 et 4 sont ensuite placés dans une enceinte sous vide dont l'atmosphère est à une pression de 10-2 Pa et l'on soumet les faces à revêtir desdits échantillons à un bombardement ionique au moyen d'ions gazeux neutres, obtenus à partir d'argon. Les ions ont une énergie égale à 500 eV et la densité de courant ionique est de 0,16 mA/cm2. Le traitement de surface précité est effectué pendant une durée de 3mn. Les échantillons 1 et 3 ne sont pas traités et servent de témoin. On mesure alors sur chacune des faces principales des échantillons 1 à 4 la rugosité Ra au seuil de coupure de 2,5 caractérisant la microgéométrie de surface desdites faces. Les résultats obtenus sont répertoriés dans le tableau ci-après Echantillons 1 2 3 4 Ra (pm) 1,25 1,45 1,55 2,00 On peut constater que les faces des tôles d'acier galvanisées à chaud traitées selon l'invention présentent une rugosité Ra plus élevée que celle des faces des tôles non traitées, propriété qui est généralement recherchée pour la mise en forme des tôles. On peut également constater que, selon l'invention, l'augmentation de rugosité ne nuit pas à l'aspect des tôles peintes. Essai 3 : L'essai a pour but de montrer l'adhérence d'une peinture sur des tôles d'acier galvanisées à chaud traitées selon l'invention. Pour la mise en oeuvre de cet essai on utilise quatre échantillons de tôles d'acier préparés dans les mêmes conditions que dans l'essai 2. Chacun des quatre échantillons est soumis à diverses opérations largement connues de l'art antérieur : dégraissage alcalin, rinçage, affinage, phosphatation tricationique, rinçage, passivation chromique, rinçage, étuvage. Les échantillons sont ensuite soumis à une opération de cataphorèse de type PPG ED4 717/958 permettant d'appliquer une première couche de peinture d'épaisseur égale à llpm sur chacun d'eux. On effectue sur les échantillons un test dit de gravillonnage qui consiste à projeter une quantité définie de grenaille, (100ml) en deux passages sous une pression d'air de 2 bars, sur lesdits échantillons. Un test de gravillonnage donne lieu à une cotation allant de 1 à 9 et qui est représentative du degré d'écaillage de la peinture, la cotation 1 faisant référence à l'aspect le moins dégradé. Les résultats obtenus ont indiqué une cotation 1 pour l'ensemble des échantillons, montrant ainsi que le traitement selon l'invention de tôles d'acier galvanisées à chaud n'a aucune influence sur le bon comportement des dites tôles face au gravillonnage. REVENDICATIONS 1. Traitement de surface d'une tôle d'acier revêtue de zinc ou d'alliage de zinc avant sa mise en peinture, caractérisé en ce qu'on fait subir à au moins une des faces revêtues de la tôle un bombardement ionique par des ions d'un gaz ou d'un mélange gazeux formé d'au moins un gaz neutre et/ou d'au moins un gaz réactif ayant une énergie et une densité suffisantes pour modifier l'état de surface de ladite tôle par érosion ionique et/ou par effet thermo-ionique et/ou par effet chimique. 2. Traitement de surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ions ont une énergie comprise entre 500 et 2000 eV et de préférence comprise entre 750 et 1000 eV. 3. Traitement de surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ions ont une densité comprise entre 1015 et 1018 ions/cm2 et de préférence comprise entre 1016 et 1017 ions/cm2. 4. Traitement de surface selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit traitement de surface est effectué sous une pression comprise entre 102 et 10-2 Pa et de préférence comprise entre 1 et 10-2 Pa. 5. Traitement de surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz neutre est choisi parmi le groupe (Ar, Xe, Xr). 6. Traitement de surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz réactif est choisi parmi le groupe 02, F, H2, N2, un hydrocarbure volatil. 7. Tôle d'acier revêtue de zinc ou d'alliage de zinc, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le traitement de surface selon l'une des revendications 1 à 6.