Brevet FR3019560A1 — publié le 20151009

PROCÉDÉ DE TRAITEMENT THERMIQUE D'UN PRODUIT MÉTALLIQUE, NOTAMMENT UNE PIÈCE DE VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un procédé de traitement thermique d'un produit métallique, notamment une pièce de 5 véhicule automobile. ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION On sait que pour améliorer les propriétés mécaniques de pièces de véhicule automobile réalisées à partir de tôle en acier, il est parfois nécessaire de soumettre ces pièces à un 10 traitement thermique comprenant une phase de chauffage à une température suffisamment élevée pour effectuer une transformation structurelle de l'acier, suivie d'un refroidissement brutal. Malheureusement les procédés de traitement thermique 15 connus à ce jour ont pour effet de détruire la protection anticorrosion des tôles, cette protection étant généralement assurée par un dépôt de zinc sur les faces des tôles avant leur emboutissage à froid. OBJET DE L'INVENTION 20 Un but de l'invention est de proposer un procédé de traitement thermique d'un produit métallique préservant au moins partiellement la protection anticorrosion du produit métallique auquel le traitement thermique est appliqué. BRÈVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 25 En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention, un procédé de traitement thermique d'un produit métallique, notamment une pièce de véhicule automobile comportant un substrat d'un premier métal, et un revêtement métallique anticorrosion comprenant un second métal ayant une 30 température de sublimation inférieure à une température de sublimation du premier métal, le procédé comportant les étapes de chauffer le produit métallique jusqu'à une température cible supérieure à la température de sublimation du second métal à une vitesse suffisamment élevée pour que le substrat 35 atteigne la température cible avant que le revêtement métallique anticorrosion soit totalement détruit, puis refroidir brutalement le produit métallique de façon à réaliser une condensation solide du second métal à l'intérieur du substrat. Il a été constaté que la condensation solide du second 5 métal ainsi réalisée fixe le second métal dans le substrat sous-jacent et assure donc une protection du substrat contre la corrosion. Selon une version avantageuse de l'invention, le chauffage est déterminé pour que la température cible soit atteinte 10 alors que le second métal est sublimé de façon partielle seulement. On conserve ainsi une partie du revêtement initial du second métal sur le substrat de sorte que la protection globale du substrat est renforcée. De préférence, dans le cas d'une feuille d'acier ayant une 15 épaisseur comprise entre 2 mm et 5 mm, et ayant des faces recouvertes d'une couche de zinc ayant une épaisseur comprise entre 5 pm et 20 pm, l'élévation de température est obtenue avec un chauffage à une puissance au plus égale à 100 kW pendant une durée inférieure à 10s. De préférence encore, 20 l'élévation de température est obtenue avec un chauffage à une puissance comprise entre 70kW et 100 kW, à une fréquence comprise entre 5kHz et 20kHz, et plus particulièrement à une puissance comprise entre 80kW et 90 kW, à une fréquence comprise entre 8kHz et 12kHz. 25 Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention lorsque le produit est une pièce réalisée à partir d'une feuille d'acier d'une épaisseur de 3 mm ayant des faces recouvertes d'une couche de zinc de 10pm le chauffage est appliqué pendant une durée de 4s sur l'une des faces de la 30 pièce par un inducteur ayant une puissance de 86kW à une fréquence de 10 kHz. Selon un autre aspect de l'invention, la température cible est maintenue pendant un temps suffisant pour réaliser une transformation du substrat avant que le revêtement métallique 35 anticorrosion soit totalement détruit. On améliore ainsi les caractéristiques mécaniques du produit tout en maintenant une protection anticorrosion. Dans le cas où le produit est une pièce réalisée à partir d'une feuille d'acier ayant une épaisseur comprise entre 2 mm et 5 mm, et ayant des faces recouvertes d'une couche de zinc ayant une épaisseur comprise entre 5 pm et 20 pm le chauffage de maintien est réalisé à une puissance au plus égale à 15 kW pendant une durée inférieure à 20s. De préférence dans ce cas, le chauffage de maintien est réalisé à une puissance de 8kW à 12kW, et plus particulièrement de 10kW pendant une durée comprise entre 5s et 15s, et plus particulièrement pendant une durée comprise entre 7s et 9s . D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit 15 d'un mode de mise en oeuvre préféré non limitatif de l'invention. DESCRIPTION DETAILLÉE DE L'INVENTION Le procédé selon l'invention a été mis en oeuvre sur une pièce mécanosoudée de véhicule automobile réalisée par 20 emboutissage à froid d'une tôle comprenant un substrat en acier d'une épaisseur de 3 mm revêtu sur chacune de ses faces d'une couche de zinc ayant une épaisseur de 10 pm. Après emboutissage à froid de la pièce, un inducteur comprenant plusieurs spires réalisées à partir d'un tube ayant 25 en section un diamètre de 16 mm, mis en forme selon une spirale dont les spires ont un diamètre allant de 10 cm à 20 cm a été appliqué sur la zone à traiter de la pièce tandis que des pavés de douche étaient disposés à l'avant et à l'arrière des zones chauffées et positionnés de telle sorte que les jets 30 de douche soient à 45° afin d'assurer le meilleur refroidissement possible. L'inducteur a été alimenté pendant quatre secondes à une puissance de 86 kW, à une fréquence de 10 kHz. Une température cible de 900°C à 1000°C a été obtenue sur la face de la pièce 35 en regard de l'inducteur. Cette température a été maintenue pendant 7s à 9s en alimentant l'inducteur selon une puissance de 10 kW à une fréquence de 10 kHz. La température cible est déterminée de façon connue en soi en fonction de la structure (bainitique, martensitique...) recherchée pour le substrat dans le produit final. À l'issue du chauffage les pavés de douche ont été alimentés en eau industrielle à température ambiante de façon à assurer un refroidissement brutal de la pièce. Après avoir sectionné la pièce pour permettre une analyse au microscope optique, il a été constaté que du côté de la 10 face en regard de l'inducteur, le zinc avait été totalement sublimé, une partie du zinc ayant été totalement détruite et la partie résiduelle étant condensée, tandis que du côté de la face opposée le zinc était sublimé de façon partielle seulement, la partie sublimée étant condensée. Dans les deux 15 cas il a été constaté la présence de zinc sous forme de condensation solide jusqu'à une distance de 20 pm de la face externe du substrat en acier. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre décrit et est susceptible de variantes de mise en 20 oeuvre en fonction de la géométrie des pièces à traiter, de la composition et de la structure du substrat ainsi que du métal de protection anticorrosion. L'invention s'applique non seulement à des pièces en acier recouvertes d'un revêtement de zinc mais également d'autres 25 métaux tel que de l'aluminium. D'une façon générale l'invention concerne un procédé favorisant un enrichissement surfacique du substrat sous- jacent à un métal anticorrosion grâce à un phénomène de sublimation (pendant le chauffage par induction) puis 30 condensation solide pendant la phase de refroidissement. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement thermique d'un produit métallique , notamment une pièce de véhicule automobile comportant un substrat d'un premier métal, et un revêtement métallique anticorrosion comprenant un second métal ayant une température de sublimation inférieure à une température de sublimation du premier métal, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de chauffer le produit métallique jusqu'à une température cible supérieure à la température de sublimation du second métal à une vitesse suffisamment élevée pour que le substrat atteigne la température cible avant que le revêtement métallique anticorrosion soit totalement détruit, puis refroidir brutalement le produit métallique de façon à réaliser une condensation solide du second métal à l'intérieur du substrat. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage est déterminé pour que la température cible soit atteinte alors que le second métal est sublimé de façon partielle seulement. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le produit est une pièce réalisée à partir d'une feuille d'acier ayant une épaisseur comprise entre 2 mm et 5 mm, et ayant des faces recouvertes d'une couche de zinc ayant une épaisseur comprise entre 5 pm et 20 pm, caractérisé en ce que l'élévation de température est obtenue avec un chauffage à une puissance au plus égale à 100 kW pendant une durée inférieure à 10s. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élévation de température est obtenue avec un chauffage à une puissance comprise entre 70kW et 100 kW, à une fréquence comprise entre 5kHz et 20kHz, 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élévation de température est obtenue avec un chauffage à une puissance comprise entre 80kW et 90 kW, à une fréquence comprise entre 8kHz et 12kHz. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le produit est une pièce réalisée à partir d'une feuille d'acier d'une épaisseur de 3 mm ayant des faces recouvertes d'une couche de zinc de 1011m, caractérisé en ce que le chauffage est appliqué pendant une durée de 4s sur l'une des faces de la pièce par un inducteur ayant une puissance de 86kW à une fréquence de 10 kHz. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température cible est maintenue pendant un temps suffisant pour réaliser une transformation du substrat avant que le revêtement métallique anticorrosion soit totalement détruit. 8. Procédé selon la revendication 3 et la revendication 7, caractérisé en ce que le chauffage de maintien est réalisé à une puissance au plus égale à 15kW pendant une durée inférieure à 20s. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le chauffage de maintien est réalisé à une puissance de 8kW à 12kW, pendant une durée comprise entre 5s et 15s. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le chauffage de maintien est effectué à une puissance de 10 kW pendant une durée comprise entre 7s et 9s.25