Brevet FR2740145A1 — publié le 19970425

Procédé de revêtement de tôle. L'invention concerne un procédé de revêtement de tôle, dans lequel on trempe la tôle dans un bain de métal fondu, on extrait la tôle du bain pour entraîner une couche de métal sur la tôle et on solidifie ladite couche entraînée et dans lequel on projette une poudre sur ladite couche avant solidification. L'épaisseur de tels revêtements est généralement comprise entre 10 et 50 pm. Par rapport aux procédés classiques de revêtement au trempé, ce procédé, dans lequel on projette une poudre sur une tôle présentant un revêtement métallique encore à l'état fondu, permet d'obtenir des revêtements de meilleure qualité. Une variante de ce procédé consiste à projeter la poudre bien après le trempé: on réchauffe alors la tôle pour faire fondre, au moins partiellement, la couche de revêtement, on projette la poudre sur la couche fondue, puis on solidifie. Au moment de la projection, la poudre est insérée dans la couche métallique, c'est à dire généralement dispersée ou dissoute. Les tôles revêtues selon ce procédé présentent par exemple un meilleur aspect de surface (disparition du fleurage) ou sont plus faciles à mettre en forme (meilleure emboutissabilité). Grâce à ce procédé, il est possible également d'élargir la gamme des compositions de revêtement. On peut aussi obtenir des revêtements "composites", du type inclusions "granulaires" dans une matrice métallique. Parmi les poudres projetées, on peut utiliser des poudres d'oxydes, ou des mélanges de poudres métalliques et de poudres d'oxydes. La qualité de tels revêtement dépend, entre autres, de la morphologie de la poudre et des conditions de projection sur la tôle; ces deux paramètres déterminent en effet l'homogénéité de la répartition de la matière projetée d'une part sur la surface de la couche métallique fondue, d'autre part dans la profondeur de cette couche. Pour disperser et/ou dissoudre au mieux la poudre dans la couche métallique, on emploie généralement des poudres très fines. Or l'emploi de poudres de très fine granulométrie présente de graves inconvénients, notamment quand les grains élémentaires de la poudre ont une taille inférieure à 10!rm. La manipulation de poudres de fine granulométrie nécessite en effet des protections étanches coûteuses, voire même des protections anti- déflagrantes encore plus onéreuses pour se prémunir de risques d'explosion. Par ailleurs, lorsque la matière projetée comprend plusieurs composants, il faut veiller à ce que le procédé de projection permette d'atteindre une répartition identique et homogène pour tous les composants de la poudre. Pour satisfaire cette contrainte, il est indispensable de disposer d'un outil de projection adapté et convenablement piloté, ainsi que de mélanges de poudre parfaitement homogènes. La préparation de mélanges parfaitement homogènes, à partir de plusieurs composants, impose de nouvelles contraintes, notamment quand les caractéristiques physiques (par exemple: densité, tailles de grains) des composants sont très différents. Ainsi, ce procédé de revêtement par projection de poudre pose des problèmes de sécurité d'une part, de préparation de mélanges de poudres et de pilotage de l'installation de projection d'autre part. Par ailleurs, dans le cas de couches métalliques relativement épaisses, il est parfois difficile de projeter une poudre très fine avec suffisamment de force pour que les grains pénètrent dans la profondeur de la couche jusqu'à proximité du substrat en tôle et le revêtement obtenu n'est pas homogène dans l'épaisseur. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. L'invention a pour objet un procédé de revêtement de tôle du type précité dans lequel on projette une poudre sur une couche métallique à l'état fondu supportée par ladite tôle caractérisé en ce que ladite poudre est préparée par atomisation. L'invention peut également présenter la caractéristique suivante - la température de ladite couche, au moment de la projection de poudre, est supérieure de 10 C au moins à sa température de fusion. L'invention a également pour objet une poudre atomisée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, du type constituée d'agglomérats d'atomisation rassemblant des grains élémentaires à disperser et/ou à dissoudre dans une couche métallique à l'état fondu, caractérisé en ce que le ratio (taille moyenne des agglomérats)/(taille moyenne de grains) est supérieur à environ 4. L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la taille moyenne des grains est comprise entre environ 1/10 et environ 1/2 de l'épaisseur de ladite couche. - la taille moyenne des agglomérats est supérieure à l'épaisseur de ladite couche. - la porosité ouverte de ladite poudre, correspondant à des pores de taille supérieure à 0,01!lm, est supérieure à 30%. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple: L'installation de revêtement de tôle au trempé avec projection de poudre est connue en elle-même et ne sera pas décrite ici en détail; elle comprend, notamment un bain de trempage de tôle, des moyens d'essorage pour réguler l'épaisseur de la couche métallique sur la tôle en sortie de bain, et un dispositif de projection de poudre sur la couche métallique encore à l'état fondu après essorage. Selon l'invention, la poudre qui alimente le dispositif de projection est une poudre atomisée, en agglomérats suffisamment gros pour être manipulable sans risques, ces agglomérats étant constitués de grains élémentaires suffisamment fins pour assurer une dispersion homogène de la matière à projeter dans la couche métallique. Pour produire cette poudre, on utilise une installation d'atomisation adaptée, d'un type connu en lui-même qui n'est pas décrite ici en détail. Pour produire la poudre atomisée selon l'invention, on procède d'une manière connue en elle-même, notamment à partir du ou des composants de la matière à projeter sur la tôle. A titre d'exemple non limitatif, on part d'une ou plusieurs poudres de base. Ces poudres de base présentent de préférence des grains élémentaires d'une taille moyenne comprise entre 1/10 et 1/2 de l'épaisseur de la couche métallique après essorage. La nature et les proportions de ces poudres sont adaptées d'une manière connue en elle-même au type de revêtement souhaité, après dispersion et/ou dissolution des grains puis solidification de la couche. On alimente l'installation d'atomisation à partir d'une composition de ces poudres, par exemple de suspensions et/ou solutions liquides de ces poudres. Selon une autre variante de l'invention, on peut partir directement de suspensions, notamment colloïdales, et/ou solutions contenant des composants de la matière à projeter. A cette composition d'alimentation de l'installation d'atomisation, on rajoute en tant que de besoin un liant destiné à assurer une cohésion suffisante aux agglomérats de la poudre atomisée. Le liant est d'un type connu en lui-même; on peut notamment utiliser l'alcool polyvinylique. On atomise la composition d'alimentation pour former une poudre atomisée, composée d'agglomérats rassemblants des grains élémentaires, éventuellement de différentes natures et de différentes morphologies. Lorsque la matière à projeter contient plusieurs composants dans des proportions prédéterminées, I'atomisation peut servir à préformuler un mélange, en ce sens qu'on adapte d'une manière connue en elle-même les conditions d'atomisation pour obtenir au sein même de chaque agglomérat de la poudre à projeter un mélange de grains desdits composants dans lesdites proportions. On détermine d'une manière connue en elle-même les conditions d'atomisation pour obtenir une cohésion des agglomérats, certes faible mais suffisante. On entend par cohésion suffisante, une cohésion qui se conserve dans toutes les opérations de manipulation de la poudre situées entre l'atomisation elle-même et la projection sur la tôle en sortie de bain de revêtement. On entend par cohésion faible, une cohésion qui disparaît sous l'impact de projection de l'agglomérat sur la tôle, afin d'assurer la dispersion des grains élémentaires de l'agglomérat dans la couche métallique à l'état fondu. La mesure de porosité, à savoir le ratio (volume total des pores)/(volume total d'un agglomérat), est un moyen connu d'évaluation de la cohésion des agglomérats. De préférence, on adapte la proportion de liant et les conditions d'atomisation pour obtenir des agglomérats de porosité supérieure à environ 30%, la porosité mesurée ne prenant en compte que les pores de taille supérieure à 0,1 pm. De préférence, on adapte d'une manière connue en elle-même les conditions d'atomisation pour que le ratio (taille moyenne des agglomérats)/(taille moyenne de grains élémentaires) soit au moins égal à environ 4 et/ou pour que la taille moyenne desdits agglomérats soit supérieure à l'épaisseur de la couche métallique encore à l'état fondu. On va maintenant décrire globalement le procédé de revêtement de tôle selon l'invention. On procède au revêtement au trempé d'une tôle avec projection de poudre d'une manière connue en elle-même, à la différence près qu'on alimente le dispositif de projection de poudre par la poudre atomisée précédemment décrite. La tôle à revêtir est ici une tôle d'acier. Le bain métallique de revêtement est ici un bain de zinc. Selon d'autres variantes de l'invention, on peut utiliser d'autres types de bain métallique de revêtement au trempé, comme des bains d'alliages de zinc ou d'aluminium. On trempe donc la tôle à revêtir, on l'essore pour obtenir d'une manière connue en elle-même une épaisseur prédéterminée de couche métallique entraînée sur la tôle, puis, alors que la couche métallique est encore à l'état fondu, on projette sur ladite couche la poudre atomisée. De préférence, la température de la couche métallique est supérieure d'au moins environ 10 C à celle de sa température de fusion. On adapte les conditions de projection de la poudre atomisée pour que les agglomérats qui la compose se brisent sous l'effet d'impact de projection contre la tôle, ce qui libère et disperse les grains élémentaires dans la couche métallique fondue. Grâce à l'invention, on améliore donc l'uniformité de répartition de la matière projetée dans la couche métallique, notamment dans la profondeur, et par là-même, on obtient des tôles revêtues de meilleure qualité. Lorsque la taille moyenne des agglomérats de la poudre atomisée est supérieure à l'épaisseur de la couche métallique, il est plus facile que dans l'art antérieur de projeter ladite poudre avec suffisamment d'énergie pour que les grains élémentaires se dispersent dans la profondeur de la couche, au voisinage du substrat en tôle, ce qui représente un avantage essentiel de l'invention. Grâce à l'invention, on ne manipule plus directement de poudre de fine granulométrie, ce qui évite de délicats problèmes de sécurité (environnement, déflagration). On constate également qu'il est beaucoup plus facile de mettre en oeuvre le dispositif de projection de poudre à partir de ces poudres atomisées et qu'on économise même de l'énergie (débit et pression de gaz dans ledit dispositif): il est en effet beaucoup plus facile de projeter avec énergie une poudre de grosse granulométrie, comme une poudre atomisée, qu'une poudre de fine granulométrie. Lorsque la matière à projeter contient plusieurs composants et qu'on utilise, selon l'invention, I'opération d'atomisation pour préformuler un mélange de ces composants, on diminue alors d'autant les contraintes de pilotage de l'installation de projection; en effet, le mélange étant préformulé, on obtient beaucoup plus facilement que dans les procédés de l'art antérieur une répartition uniforme et homogène des grains élémentaires de la matière à projeter dans la couche métallique. On peut donc aisément utiliser une poudre atomisée multi- composants, o les agglomérats comprennent des grains élémentaires "de coeur" enrobés par une autre matière. A titre d'exemple non limitatif, les grains élémentaires de coeur sont des particules de silice et la matière d'enrobage est constituée de particules de métal de même nature que celui du bain de trempage de la tôle, ici par exemple, de particules de zinc. Au moment de la projection de la poudre atomisée, la périphérie des agglomérat fond en premier lieu, libérant les particules d'oxydes qu'elle contient à coeur pour les disperser dans la couche métallique fondue. REVENDICATIONS 1.- Procédé de revêtement de tôle, dans lequel on trempe la tôle dans un bain de métal fondu, on extrait la tôle du bain pour entraîner une couche métallique sur la tôle et on solidifie ladite couche entraînée et dans lequel on projette une poudre sur ladite couche métallique lorsqu'elle est à l'état fondu caractérisé en ce que ladite poudre est préparée par atomisation. 2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température de ladite couche, sur laquelle on projette ladite poudre, est supérieure de 10 C au moins à sa température de fusion. 3.- Poudre atomisée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, du type constituée d'agglomérats d'atomisation rassemblant des grains élémentaires à disperser et/ou à dissoudre dans ladite couche métallique à l'état fondu, caractérisé en ce que le ratio (taille moyenne des agglomérats)/(taille moyenne des grains) est supérieur à environ 4. 4.- Poudre atomisée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, du type constituée d'agglomérats d'atomisation rassemblant des grains élémentaires à disperser et/ou à dissoudre dans ladite couche métallique à l'état fondu, caractérisé en ce que la taille moyenne des grains est comprise entre environ 1/10 et environ 1/2 de l'épaisseur de ladite couche. 5.- Poudre atomisée selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la taille moyenne des agglomérats est supérieure à I'épaisseur de ladite couche métallique. 6.- Poudre atomisée selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la porosité ouverte de ladite poudre, correspondant à des pores de taille supérieure à 0,01 pm, est supérieure à 30%.