Brevet FR2776672A1 — publié le 19991001

l La présente invention concerne un procédé de gal- vanisation de tôles d'acier, notamment de tôles assemblées telles que des pièces de structure de véhicules automobiles se distinguant par une teneur particulière en silicium et en5 phosphore. Il est bien connu que, dans tous les domaines de l'industrie tels qu'à titre d'exemple l'automobile, l'électroménager, la conserverie..., il est nécessaire de protéger les pièces en fer, en fonte ou en acier contre la corrosion. Parmi les procédés les plus couramment utilisés pour effectuer cette protection on peut mentionner la galva- nisation qui est connue depuis déjà de nombreuses dizaines d'années.15 Cette opération, qui consiste à recouvrir les pièces à protéger d'une couche de protection à base de zinc, peut s'effectuer soit par trempage dans un bain de zinc fondu (ou enduction au rouleau), soit par électrozingage. Le dépôt, qui doit être d'épaisseur contrôlée, peut ou non être réalisé sur toutes les faces de la pièce. Il est constitué de zinc pur ou additionné d'éléments tels qu'à titre d'exemple le nickel, l'étain, le cuivre, le plomb, le fer, le cobalt ou encore l'aluminium. Il est en particulier à noter que l'ajout d'aluminium améliore la brillance des revêtements de galvani- sation, réduit l'oxydation superficielle du zinc, améliore la fluidité du bain, et permet de contrôler la réaction zinc/fer qui contribue à l'obtention de l'épaisseur. En effet, pour donner satisfaction, les revête- ments de galvanisation doivent avoir un aspect uniforme non marbré et brillant et, en outre, avoir une épaisseur homogène en règle générale de l'ordre de 10 à 40 gm. Parmi les bains de galvanisation renfermant de l'aluminium, les spécialistes ont pris l'habitude de distin- guer: - les bains à basse teneur en aluminium renfermant environ 0,005 % d'aluminium, - les bains à teneur moyenne renfermant environ 0, 2 % d'aluminium, - les bains dits de " poligalva " renfermant de 0,04 % à 0,05 % d'aluminium. Or, si tous les aciers non alliés et les fontes maléables peuvent subir de manière satisfaisante un traite- ment dans un bain de galvanisation renfermant de l'aluminium, il n'en est pas de même de certains aciers alliés, notamment des aciers présentant de fortes teneurs en silicium ou en phosphore: dans le cas de tels aciers, l'opération de galva- nisation aboutit en effet à l'obtention de revêtements ayant un aspect gris marbré et mat non satisfaisant du point de vue de l'esthétique; de plus, la présence dans l'acier à traiter de teneurs particulières en silicium et en phosphore tend à accélérer la croissance des couches d'alliage zinc-fer, d'o il résulte que les revêtements obtenus sont plus épais et moins résistants aux chocs (risque d'écaillage sous chocs ponctuels). Il est en particulier à noter que, dans le cas des aciers au silicium, l'épaisseur du revêtement de galvani- sation n'est pas une fonction linéaire de la teneur en sili- cium, comme le prouve la courbe de Sandelin représentée sur la figure 1 qui indique les variations de l'épaisseur d'une couche de galvanisation déposée sur une pièce en acier en fonction de la teneur en silicium de cet acier. Selon cette figure, on peut distinguer deux do- maines séparés par une teneur en silicium de 0,1 %; les aciers ayant une teneur en silicium inférieure à cette limite sont dits " hyposandelin " tandis que les aciers ayant une teneur en silicium supérieure à cette limite sont dits " hypersandelin ". Cette figure montre clairement que la croissance de la couche de galvanisation est très rapide à l'approche d'une teneur en silicium égale à 0,1 %; dans ce domaine, les couches formées sont épaisses, fragiles et grises. Pour éviter ces phénomènes, on a défini des nor- mes auxquelles doivent satisfaire les aciers destinés à être galvanisés, telle la norme NF A 35-503. Cette norme définit deux classes d'aciers en fonction de leur teneur en silicium et en phosphore. Classe 1: Si Classe 2: Si Ces classes ont été définies en fonction d'éléments statistiques de répartition des teneurs en sili- cium et en phosphore. Il est généralement admis que les aciers ayant des teneurs en silicium et en phosphore supérieures à celles mentionnées ne peuvent pas être galvanisés de manière satis- faisante, et même que dans le cas des aciers de classe 2, lorsque les teneurs sont proches des limites maximales, il peut subsister quelques risques d'obtenir un revêtement mat et marbré plus épais. Il est à noter que l'industrialisation du procédé dit de " poligalva " a permis, dans une certaine mesure, d'atténuer ces inconvénients, sans toutefois donner toute sa- tisfaction; de plus, il n'a pas jusqu'à présent été possible d'augmenter la teneur en aluminium des bains de galvanisation à des pourcentages compris entre 0,05 % et 0,20 %, en parti- culier à cause de problèmes d'adhérence des revêtements ren- contrés pour de telles teneurs en aluminium. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé de galvanisation de tôles d'acier, notamment de tôles assemblées telles que des pièces de structure de véhicules automobiles se distinguant par une teneur particulière en silicium et en phosphore per- mettant d'obtenir un revêtement ayant une épaisseur homogène ainsi qu'un aspect uniforme non marbré et brillant, largement satisfaisant du point de vue de l'esthétique. Conformément à l'invention, ce procédé est carac- térisé en ce que dans une étape de prétraitement on plonge la pièce à traiter dans un bain de prétraitement dit " bain de fluxage " renfermant entre 300 et 350 g/l de chlorure de zinc et entre 100 et 150 g/l de chlorure d'ammonium à une tempéra- ture de l'ordre de 38 C de façon à revêtir cette pièce d'une couche d'interface, puis, on plonge la pièce ainsi revêtue dans un bain de galvanisation renfermant entre 0,05 % et 0,20% en poids d'aluminium à une température de l'ordre de 440 à 450 C. Le dépôt, conforme à l'invention, d'une couche d'interface, entre la surface de la pièce à traiter et la couche de galvanisation, permet, de manière surprenante, de remédier aux problèmes liés à l'utilisation de bains de " poligalva " à teneur en aluminium comprise entre 0,05 % et 0,2 %, et conduit à l'obtention de revêtements de galvanisa- tion ayant une épaisseur homogène environ comprise entre 10 et 40 pm donnant toute satisfaction du point de vue de l'adhérence et de l'esthétique. L'expérience à permis de constater que la pièce à traiter doit en règle générale être plongée pendant environ secondes dans le bain de fluxage puis pendant environ 2 à 6 minutes dans le bain de galvanisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le pH du bain de fluxage est compris entre 2 et 3 et est de préférence de l'ordre 2,5. Conformément à une caractéristique préférentielle de l'invention, on a pu galvaniser de manière satisfaisante des pièces en tout type d'acier et en particulier en acier au silicium et au phosphore en mettant en oeuvre un bain de fluxage renfermant environ 323 g/1 de chlorure de zinc et en- viron 122 g/l de chlorure d'ammonium. On a pu constater qu'un tel traitement préalable conduit à appliquer sur la pièce à traiter une couche d'interface ayant la composition suivante: 54 L'expérience a également permis de constater que le bain de galvanisation doit, préférentiellement, renfermer entre 0,090 % et 0,110 % en poids d'aluminium et, en outre, et le cas échéant entre 1,0 et 1,5 % en poids de plomb. Pour vérifier le caractère particulièrement avan- tageux du procédé conforme à l'invention, on a appliqué ce- lui-ci à la galvanisation de pièces en acier présentant de fortes teneurs en silicium et en phosphore. La figure 2 représente les variations de l'épaisseur du revêtement de galvanisation ainsi obtenu (en gm) en fonction de la teneur Si+2,5P (en %) de ces aciers. Cette figure prouve clairement que le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir, quel que soit le type d'acier, des revêtements d'épaisseur homogène environ comprise entre 10 et 40 im. R E V E ND I C A T I ON S 1 ) Procédé de galvanisation de tôles d'acier, notamment de tôles assemblées telles que des pièces de structure de véhi- cules automobiles se distinguant par une teneur particulière en silicium et en phosphore, caractérisé en ce que dans une étape de prétraitement, on plonge la pièce à traiter dans un bain de prétraitement dit bain de fluxage renfermant entre 300 et 350 g/l de chlorure de zinc et entre 100 et 150 g/l de chlorure d'ammonium à une température de l'ordre de 38 C, de façon à revêtir cette pièce d'une couche d'interface, puis on plonge la pièce ainsi revêtue dans un bain de galvanisation renfermant entre 0,05 % et 0,20 % en poids d'aluminium à une température de 440 à 450 C, de façon15 à obtenir un revêtement ayant une épaisseur homogène environ comprise entre 10 et 40 gm. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on plonge la pièce à traiter dans le bain de fluxage pen- dant environ 30 secondes. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le pH du bain de fluxage est compris entre 2 et 3 et est, de préférence, de l'ordre de 2,5. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bain de fluxage renferme environ 323 g/l de chlorure de zinc et environ 122 g/l de chlorure d'ammonium. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on revêt la pièce à traiter d'une couche d'interface ayant la composition suivante: 54 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on plonge la pièce à traiter dans le bain de galvanisation pendant environ 2 à 6 minutes.5 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bain de galvanisation renferme entre 0,090 % et 0,110 % en poids d'aluminium. 8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bain de galvanisation renferme entre 1,0 et 1,5 % en poids de plomb.