Brevet FR2828213A1 — publié le 20030207

La présente invention concerne un procédé de traitement anticorrosion ainsi qu'une utilisation de ce procédé pour protéger une zone sensible d'un dispositif de suspension pour véhicules automobiles. De manière générale, lorsque deux pièces en acier sont en contact dynamique permanent ou intermittent, leur zone respective de liaison est le siège de phénomènes d'abrasion liés principalement aux frottements mutuels. Lorsque ces pièces présentent un revêtement de surface (peinture organique ou dépôt métallique), ce dernier est rapidement endommagé et l'exposition aux variations climatiques et en particulier aux intempéries initie la corrosion et accélère ses effets comme l'apparition de rouille. Pour combattre ces phénomènes, une solution consiste à interposer entre ces pièces un matériau métallique (zinc, aluminium...) apte à jouer un rôle d'anode consommable à l'égard des aciers constitutifs desdites pièces. Ce mode de protection nécessite l'établissement d'une continuité électrique entre l'acier à protéger et le matériau consommable ainsi que la présence d'un électrolyte. La continuité électrique apparaît dès lors que l'acier et le matériau consommable préalablement revêtus, sont mis à nu et entrent en contact direct suite à l'abrasion des pièces. Conjointement, un milieu conducteur constitué de débris et de corps étrangers provenant de phénomènes de projection forme, en présence d'humidité, l'électrolyte nécessaire au fonctionnement de la pile électrochimique. Le matériau placé à l'anode est généralement mis en oeuvre sous forme d'un insert métallique fixé sur la zone sensible de l'une des pièces par collage, rivetage, sertissage... Cependant, compte tenu de l'importance des efforts exercés par les pièces l'une envers l'autre, en particulier dans une jambe de force de suspension, il s'avère que cette fixation n'est pas suffisamment fiable. Il en résulte que l'effet de pile escompté ne se produit pas de façon efficace et que la protection cathodique des pièces n'est pas assurée de façon satisfaisante. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes techniques. Ce but est atteint, selon l'invention, au moyen d'un procédé de traitement d'au moins une zone sensible d'un système constitué d'une première pièce et d'une seconde pièce en aciers qui sont destinées à être en contact dynamique, caractérisé en ce qu'on effectue le nettoyage préalable de la zone sensible, on crée un arc électrique entre deux fils métalliques pour produire un métal liquide dont le potentiel électrochimique est supérieur à celui des aciers respectifs desdites première et seconde pièces, et on projette ledit métal liquide sur ladite zone de façon à réaliser un revêtement anodique pour la protection cathodique de l'acier (1 a, 1 b) sur ladite zone. Selon une caractéristique avantageuse, ledit revêtement anodique présente une rugosité (Ra) supérieure à 25 m. Selon un mode de mise en oeuvre spécifique ladite zone sensible se trouve sur la première pièce et on applique une couche de phosphatation et une couche de peinture sur la seconde pièce au moins dans la partie en contact avec la zone sensible de la première pièce. De préférence, ladite couche de peinture est appliquée par cataphorèse. Selon une caractéristique avantageuse, on projette ledit métal liquide au moyen d'un flux d'air comprimé. Selon une autre caractéristique, les deux fils métalliques sont constitués d'un même métal ou de deux métaux différents choisis parmi le zinc, l'aluminium ou un de leurs alliages. De préférence, le nettoyage préalable de la zone sensible est effectué par sablage. Selon une variante de mise en oeuvre, on applique ensuite une couche de peinture sur ledit revêtement anodique. Selon une autre variante, on applique une couche de phosphatation et une couche de peinture sur la seconde pièce au moins dans la zone en contact avec la première pièce. Selon une autre caractéristique, on projette le métal liquide sur la zone sensible avant toute opération de phosphatation, de peinture, de galvanisation et d'assemblage des pièces. Un autre objet de l'invention est une utilisation du procédé défini ci-dessus pour protéger de la corrosion au moins une zone sensible d'une coupelle inférieure et/ou supérieure et/ou la spire d'extrémité d'un ressort formant respectivement les première et seconde pièces d'acier en contact dans un dispositif de suspension de véhicule. Le revêtement protecteur est obtenu selon l'invention par projection électrothermique en utilisant une torche alimentée avec de l'air comprimé ou un gaz neutre. La protection des pièces en acier est assurée, dans un premier temps, mécaniquement par la couche superficielle de finition puis, dans un second temps, après abrasion de cette couche, par l'attaque électrochimique du revêtement métallique anodique, sous-jacent au contact de l'acier dénudé de la pièce placé en position de cathode. Le revêtement métallique protecteur est appliqué sous forme liquide et possède, après refroidissement, une adhérence élevée à l'acier, ce qui lui assure une tenue renforcée sur la pièce. En outre, ce revêtement présente une rugosité très prononcée favorable au positionnement et au calage des pièces en contact. Ainsi, le frottement intense engendré entre le ressort et la coupelle dans un dispositif de suspension type MacPherson est susceptible de mettre à jour le revêtement protecteur rugueux en réduisant conjointement le cheminement du ressort et en interdisant la rotation de la spire terminale, ce qui améliore l'efficacité et la fiabilité de ces dispositifs de suspension. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique d'un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention ; - les figures 2A et 2B représentent des vues schématiques en coupe de pièces traitées par une première variante du procédé de l'invention respectivement avant et après abrasion des couches superficielles de finition. - les figures 3A et 3B représentent des vues en coupe de pièces traitées par une seconde variante du procédé de l'invention, respectivement avant et après abrasion des couches superficielles de finition. La figure 1 représente un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention appliqué au traitement anti-corrosion d'une pièce P en acier, matérialisée ici par une paroi plane. La pièce présente une zone sensible S destinée à venir en contact dynamique avec une autre pièce en acier non représentée. La zone S doit donc être traitée pour protéger de la corrosion l'assemblage ultérieur des deux pièces. A cet effet, la zone S est préalablement nettoyée ou décapée, et est ensuite disposée en regard d'une torche T destinée à la projection électrothermique d'un revêtement métallique protecteur. La surface de la zone est éventuellement sablée pour améliorer l'adhérence du revêtement protecteur. La zone S est délimitée de façon à englober la surface destinée au contact de la pièce P avec une autre pièce. La torche T comporte un boîtier B dans lequel sont fixés deux fils métalliques Fi, F2, portés à un potentiel électrique et formant électrodes. Les fils Fi, F2 sont déplacés longitudinalement dans des gaines Gi, G2 et leurs extrémités respectives font saillie à l'extérieur du boîtier B au centre d'un déflecteur D. Les deux gaines G1, G2 sont maintenues dans une orientation spatiale précise l'une par rapport à l'autre au moyen d'une entretoise réglable E. L'inclinaison optimale a entre les fils F1, F2 est comprise entre 25 et 35 . Selon l'invention, on crée un arc électrique entre les extrémités des fils métalliques Fi, F2 pour porter leur température à des valeurs comprises entre 4000 C et 5000 C. Les métaux constituant chacun des fils sont à l'état de fusion pendant toute la phase de projection. Dans l'espace compris à l'intérieur du boîtier B, entre les gaines G1, G2 et l'entretoise E, est injecté un débit d'air comprimé A ou de gaz neutre produisant un flux de gaz entraînant les gouttelettes de métal liquide à des vitesses comprises entre 100 et 200 m/s. Ce flux est destiné à projeter le métal liquide à haute température contre la surface de la zone S à traiter. Au fur et à mesure que le métal d'apport M s'accumule sur la zone S, les fils F1, F2 sont consommés et il est nécessaire de les faire avancer à l'intérieur des gaines à des vitesses prédéterminées. La composition du métal d'apport est déterminée en fonction de la formule de l'acier constitutif de la pièce P et de celui de l'autre pièce destinée à venir à son contact. Le métal d'apport qui forme le revêtement protecteur résulte luimême du mélange à l'état liquide des métaux des fils F1, F2. Les deux fils peuvent être réalisés avec un même métal ou avec deux métaux différents. Ces métaux sont choisis parmi le zinc, l'aluminium ou un alliage de ces derniers. Le choix des sections relatives et des vitesses d'avance des deux fils permet aussi d'ajuster les proportions des différents éléments métalliques dans le mélange projeté et donc dans le revêtement anodique M. Lorsque l'épaisseur du revêtement M atteint la valeur recherchée, la projection de métal est arrêtée et la pièce P est acheminée vers un poste de soudage, et/ou un poste de galvanisation, et/ou un atelier de traitement de surface par phosphatation et peinture où la pièce revêtue reçoit un revêtement de protection mécanique avant que la pièce P ne soit assemblée à une autre pièce. Le revêtement M présente une rugosité dont la valeur (Ra) est supérieure à 25 m, ce qui interdit tout déplacement intempestif ultérieur de la pièce P par rapport aux autres pièces en contact. Les figures 2A et 2B représentent des vues partielles en coupe d'un dispositif de suspension pour véhicule. Ce dispositif comprend notamment une coupelle inférieure C en acier sur laquelle la spire d'extrémité d'un ressort R en acier trempé vient en contact d'appui. La coupelle C est elle-même assemblée, par exemple par soudure, à un tube d'amortisseur (non représenté) pour former une jambe de force. La figure 2A représente la spire du ressort R et la coupelle inférieure C traitée par le procédé de l'invention dans l'état initial. La spire est constituée d'une section d'acier trempé 1 a et d'une couche de phosphatation et de peinture 2a. La coupelle C possède une épaisseur d'acier 1 b, un revêtement protecteur anodique M et une couche de phosphatation et de peinture ou de galvanisation 2b. Le ressort R comme les coupelles et plus particulièrement la coupelle inférieure C sont, en service, le siège de phénomènes d'abrasion liés aux contacts et aux frottements respectifs du ressort sur les coupelles. Les revêtements de ces pièces, qu'ils soient organiques ou métalliques sont assez rapidement endommagés et les variations climatiques initient des phénomènes de corrosion conduisant notamment à l'apparition de rouille rouge. Après usure d'une partie de la couche 2a du ressort et de la couche 2b de la coupelle, comme représenté sur la figure 2B, l'acier 1a de la spire se trouve en contact direct avec le revêtement anodique M. Le revêtement M étant métallique et donc bon conducteur électrique, il s'établit ainsi, par contact, une liaison électrique continue avec l'acier 1a. Par ailleurs, un milieu électrochimique se forme in situ en présence d'humidité, de débris et/ou de corps étrangers, favorisé par le vieillissement et la dégradation des couches 2a et 2b. La zone de contact entre le ressort R et le revêtement M de la coupelle C devient alors le siège d'un phénomène de couplage galvanique. Le potentiel électrochimique du revêtement M étant inférieur à celui de l'acier 1a, c'est le métal du revêtement qui est attaqué en priorité. Cette attaque sélective préserve ainsi l'acier 1 a de la corrosion, l'acier 1b étant quant à lui protégé par recouvrement. Une autre variante du procédé de l'invention consiste à appliquer le revêtement anodique protecteur sur la ou les spires terminales du ressort. La mise en #uvre de la projection thermique du revêtement est effectuée après une opération de grenaillage du ressort permettant de bénéficier du bon état de propreté et de réactivité de l'état de surface du ressort. Une fois grenaillé, le ressort est déposé sur une machine de présentation en forme de carroussel comportant un poste de sablage et un poste de projection à l'arc électrique. L'opération de sablage peut être supprimée si l'état de surface induit par le grenaillage suffit à conférer un niveau d'adhérence suffisant du dépôt sur le ressort. Pour des raisons d'esthétique, le revêtement anodique protecteur doit être déposé uniquement sur la spire terminale et non sur les spires intermédiaires. Pour ce faire, un masque est placé entre la spire terminale à traiter et la partie restante du ressort . Les ressorts sont orientés sur la machine de présentation et le, jet de métal fondu est dirigé sur le flanc de la spire terminale au moyen d'un bras robotisé. Le masque est fabriqué dans un matériau résistant à la fois à la température du métal fondu et au choc de la projection du jet de métal et peut intégrer un circuit de refroidissement interne. La projection à l'arc électrique précède l'opération de finition de surface qui doit mettre en #uvre une gamme de phosphatation multimatériaux compatible avec la présence de zinc ou d'aluminium sur le ressort. Le ressort peut être revêtu par cataphorèse ou par poudrage. Les figures 3A et 3B représentent des vues partielles en coupe d'un dispositif de suspension pour véhicule. Ce dispositif comprend notamment une coupelle inférieure C en acier sur laquelle la spire d'extrémité d'un ressort R en acier trempé vient en contact d'appui. La coupelle C est elle-même assemblée, par exemple par soudure, à un tube d'amortisseur (non représenté) pour former une jambe de force. La figure 3A représente la coupelle inférieure C et la spire du ressort R traitée par le procédé de l'invention dans l'état initial. La coupelle C est constituée d'une épaisseur d'acier pour emboutissage 1 b et d'une couche de phosphatation et de peinture ou de galvanisation 2b. La spire du ressort R possède une section d'acier 1a, un revêtement protecteur anodique M et une couche de phosphatation et de peinture 2a. Le ressort R comme les coupelles et plus particulièrement la coupelle inférieure C sont, en service, le siège de phénomènes d'abrasion liés au contacts et aux frottements respectifs du ressort sur les coupelles. Les revêtements de ces pièces, qu'ils soient organiques ou métalliques sont assez rapidement endommagés et les variations climatiques initient des phénomènes de corrosion conduisant notamment à l'apparition de rouille rouge. Après usure d'une partie de la couche 2a du ressort et de la couche 2b de la coupelle, comme représenté sur la figure 3B, l'acier 1 b de la coupelle se trouve en contact direct avec le revêtement anodique M du ressort. Le revêtement M étant métallique, il s'établit par contact une continuité électrique entre l'acier 1 b et le revêtement anodique M. En présence d'un cataplasme conducteur se formant en présence d'humidité et composé de débris et de corps étrangers, la zone de contact entre la coupelle C et la couche métallique M déposée sur le ressort R est le siège d'un phénomène de couplage galvanique. Le potentiel électrochimique du revêtement M étant inférieur à celui de l'acier 1 b, c'est le métal du revêtement M qui est attaqué en priorité. Cette attaque sélective préserve l'acier 1 b de la corrosion, l'acier 1a étant protégé par recouvrement. Une dernière variante du procédé consiste enfin à déposer un revêtement anodique protecteur sur chacune des pièces à protéger, le couplage galvanique ne s'établissant que lorsque l'usure d'un des revêtements métalliques sera complète. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement anti-corrosion d'au moins une zone sensible (S) d'un système constitué d'une première pièce (P) et d'une seconde pièce (R) en aciers (1a, 1b) qui sont destinées à être en contact, caractérisé en ce qu'on effectue le nettoyage préalable de la zone sensible (S), on crée un arc électrique entre deux fils métalliques (F1, F2) pour produire un métal liquide dont le potentiel électrochimique est supérieur à celui des aciers respectifs desdites première et seconde pièces, et on projette ledit métal liquide sur ladite zone (S) de façon à réaliser un revêtement anodique (M) pour la protection cathodique de l'acier (1 a, 1 b) sur ladite zone. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement anodique présente une rugosité (Ra) supérieure à 25 m. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite zone sensible se trouve sur la première pièce (P) et on applique une couche de phosphatation et une couche de peinture (2a) sur la seconde pièce au moins dans la partie en contact avec la zone sensible de la première pièce (P). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche de peinture (2a, 2b) est appliquée par cataphorèse. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on projette ledit métal liquide au moyen d'un flux d'air comprimé (A). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux fils métalliques (F1, F2) sont constitués d'un même métal ou de deux métaux différents choisis parmi le zinc, l'aluminium ou un de leurs alliages. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nettoyage préalable de la zone sensible (S) est effectué par sablage. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on applique une couche de phosphatation et une couche de peinture (2b) sur ledit revêtement anodique (M). 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on projette le métal liquide sur la zone sensible (S) avant toute opération de phosphatation de peinture, de galvanisation et d'assemblage des pièces (P, R). 10. Utilisation du procédé selon l'une des revendications précédentes pour protéger de la corrosion au moins une zone sensible d'une coupelle inférieure (C) et/ou supérieure et/ou la spire d'extrémité d'un ressort (R) formant respectivement les première et seconde pièces d'acier en contact dynamique dans un dispositif de suspension de véhicule.