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"PROCEDE ET SUBSTANCE PERMETTANT DE NETTOYER ET DE REVETIR
UN METAL."
La présente invention a pour but de nettoyer et de revêtir un métal et vise en particulier un procédé permettant d'enlever de petites quantités de graisse ou autre substances étrangères de la surface d'un métal, ainsi que la rouille d'un métal contenant du fer et, en même temps, de constituer, à la surface du métal, un revêtement faisant partie intégran- te de celui-ci et servant à réunir la peinture ou l'émail à la surface du métal,
Le but de la présente invention est, en premier lieu,
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de préparer les surfaces métalliques pour recevoir la peinture ou l'émail, quoique le revêtement obtenu par.
ce procédé puisse être constitué ou traité de façon à être par lui-même, dans certains cas, un revêtement définitif satisfaisant,
La présente invention couvre des variations consi- dérables dans la composition utilisée, dans son mode d'appli- cation et dans la façon dont elle effectue l'enlèvement. Pour plus de commodité, on décrira d'abord un exemple particulier de la composition, de son procédé d'application et de la façon dont s'effectue l'enlèvement et ensuite on indiquera de quelles façons peuvent être effectuées les variantes, et cela de façon suffisante pour permettre aux personnes du métier d'adapter l'invention aux circonstances en présence desquelles elles se trouveront.
A titre d'exemple on indiquera la composition suivante qui donne satisfaction :
0 kilog 75 de terre à foulon, 0 kilog 75 de poudre spéciale, 158 grammes d'azotate cuivrique, 5 grammes 10 de carbonate de sodium, 4 litres 54 d'eau.
La poudre spéciale indiquée dans cette formule est le produit obtenu en dissolvant du ferro-manganèse dans de l'acide phosphorique, en séparant par cristallisation et en faisant sécher les bi-phosphates ainsi obtenus. Elle est constituée pour la plus grande partie par des bi-phosphates de manganèse avec des phosphates de fer, la plupart inso- lubles, et quelques impuretés.
La composition décrite ci-dessus est pulvérisée sur le métal que l'on doit nettoyer et peindre. Le métal avant ce traitement ne devrait pas être très sale, mais le traite- ment peut enlever de la surface du métal, la graisse, la rouille et autres matières étrangères restant sur cette surface. S'il y a trop de rouille, il peut être nécessaire
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de la traiter d'une autre façon ou de la traiter plusieurs fois avec cette substance de manière à enlever la rouille de façon satisfaisante, mais des surfaces ne présentant queun peu de rouille peuvent être facilement nettoyées et pré- parées en vue de la peinture ou de l'émaillage avec cette substance.
Après que la solution a été pulvérisée sur le métal, elle est séchée de préférence à une température un peu élevée. Cette température peut varier d'une valeur qui soit seulement un peu au-dessus de la température ambiante jus- qu'à un point situé au-dessus du point d'ébullition de l'eau tout en permettant d'obtenir encore de bons résultats.
Toutefois, on doit laisser un peu de temps pour que la r.éae- tion ait lieu. Lorsque la substance a été pulvérisée sur des objets ordinaires en fer ou en acier, on peut obtenir des résultats satisfaisants en séchant de façon telle et à une température telle que la substance soit complètement sè- che au bout d'environ 15 minutes.
Pendant cette opération de séchage, la rouille est dissoute par l'acide phosphorique de la solution et le cuivre avec les autres phosphates forme un revêtement faisant par- tie intégrante de la surface de la matière et constitué essentiellement par des phosphates insolubles de fer et de manganèse avec un peu de cuivre noyé dans ceux-ci. La rouille dissoute et la graisse pouvant se trouver sur le métal, ainsi que les autres substances étrangères dissoutes dans la solution sont absorbées et séchées par la terre à foulon en formant un revêtement pulvérulent meuble au-dessus du revêtement faisant partie intégrante de la matière, décrit ci-dessus et qui est le résultat d'une réaction chimique avec le métal de l'objet.
Ce revêtement extérieur meuble, en terre à foulon et matières étrangères, est facilement enlevé à la brosse en laissant une surface qui est propre
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sauf en ce qui concerne le revêtement en phosphate.
Ce revêtement en phosphate est avantageux car, comme indiqué ci-dessus, il fait sensiblement partie inté- grante de l'objet et se lie mieux avec la peinture ou l'é- mail que ne le fait le métal lisse propre. Du fait de cette meilleure liaison, tous les trous d'aiguille produits dans le revêtement en peinture ou en émail ou les rayures ou les endroits démunis accidentellement d'émail ou de peinture sont entourés par de la peinture ou émail adhérent fermement au revêtement en phosphate, lequel à son tour, fait sen- siblement partie intégrante du métal de l'objet et, par suite., il n'est pas possible de voir la rouille s'étendre entre la peinture ou l'émail et le métal de l'objet, comme cela arrive fréquemment lorsqu'il n'y a pas de lien analogue entre la peinture ou l'émail et le métal.
Dans l'exemple donné ci-dessus, les phosphates sont introduits dans la solution au moyen de la poudre spéciale indiquée. Bien que ceci soit la méthode la plus commode connue pour obtenir le résultat désiré, il est évidemment possible d'obtenir les phosphates d'autres façons, dans la solution elle-même ou dans une solution ajoutée à l'eau sous forme liquide ou au moyen d'une composition formée de façon différente qui, par addition à la solution, donnera les phosphates désirés.
Bien que l'on aitmentionné dans l'exemple donné ci-dessus la terre à foulon, on comprend facilement que l'on puisse lui substituer toute matière équivalente, l'essentiel étant d'avoir une matière inerte, de préférence se mettant facilement en suspension dans la solution, pouvant absorber les impuretés et formant, lorsqu'elle est sèche, un revêtement friable.
Le rôle de la terre à foulon, comme indiqué ci-dessus, est d'aider à enlever les matières nuisibles de la surface
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de l'objet, y compris les produits de réaction entre la solution et les matières étrangères qui se trouvent à la surface du métal. Il est évident que si l'on utilise la solution sans une matière inerte équivalent à la terre à foulon, le résidu non évaporé de la solution séchera en formant un revêtement distinct du revêtement formant partie intégrante avec le métal, mais difficile à enlever à la brosse.
Toutefois, lorsqu'on le préfère, on peut ne pas utiliser de substances inertes et au lieu de sécher l'objet et d'enlever à la brosse le revêtement friable de la sur- face, cet objet peut être soumis à un lavage à l'eau ou on peut pulvériser de l'eau à la surface après avoir laissé le temps nécessaire pour la réaction de formation de revêtement à base de phosphate sur le métal. De cette façon, le restant de la solution qui n'a pas servi à former le revêtement à base de phosphate, ainsi que toute autre substance absorbée par la solution à la surface du métal, peuvent être enlevées par lavage. Toutefois le procédé consistant à employer la terre à foulon ou matière équivalente est considéré comme le plus pratique dans la plupart des cas.
Comme indiqué ci-dessus, la poudre spéciale contient des phosphates de fer y compris le phosphate ferrique. Lors- que l'on constitue une solution contenant ces phosphates, il semble que le phosphate ferrique aide, dans une certaine mesure, à maintenir la terre à foulon ou matière inerte en suspension dans la solution et, par suite, le phosphate ferrique n'est pas considéré plutôt comme une impureté, mais comme un ingrédient désirable dans une certaine mesure, quoi qu'il ne soit pas absolument essentiel.
Différents changements et remplacements peuvent être faits en ce qui concerne le composé de cuivre men- tionné. Par exemple le cuivre peut être introduit sous forme de carbonate de cuivre et/ou d'un composé soluble de cuivre
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s'il y a une légère addition d'acide phosphorique corres- pondant à l'acidité produite par l'acide nitrique dans le nitrate et si l'on utilise quelque autre agent oxydant qui soit sensiblement l'équivalent du nitrate de cuivre en vue d'obtenir l'oxydation.
On peut ne pas utiliser de carbonate de sodium si la quantité de nitrate de cuivre est réduite aux environs de 85 grammes dans la formule ci-dessus ou si l'on ajoute une substance analogue à du carbonate de cmivre ou à l'hydra- te de sodium pour contrebalancer l'acidité du nitrate de cuivre ajouté en excès de 56 ou 85 grammes.
Les caractéristiques essentielles semblent être qu'il doive y avoir une petite quantité de cuivre ou autre métal moins basique que le fer, en combinaison soluble dans la solution, qu'il doive y avoir un agent oxydant, et que la solution ne soit ni trop acide ni trop alcaline. Comme il ressort des remarques ci-dessus au. sujet de l'emploi de nitrate cuivrique et du carbonate de sodium, on voit facile- ment que la marge entre la trop grande et la trop petite aci- dité est très étroite.
Il semble qu'un acide plus fort que l'acide phosphorique et qui n'agisse pas comme oxydant soit un poison dans la solution, même s'il est neutralisé, et que, même un composé tel que le nitrate cuivrique dans lequel l'acide n'agit pas comme oxydant puisse être ajoutéseulement en petites quantités, sans substances pour neutraliser l'aug- mentation d'acidité qu.'il donne. La solution mentionnée ci- dessus demande environ 1 à 1,5 cmc d'une solution à un 10e de la normale d'hydrate de sodium pour agir sur un réaotif au méthyl orange dans lcmc de la solution, tandis que 14,5 ou l5cme. d'une solution au 10e de la normale d'hydrate de sodium sont nécessaires pour agir sur un réactif à base de phénol phtaléine dans 1 cmc de la solution.
La présence de petites quantités d'acide plus faible que l'acide phosphorique
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tel que l'acide borique ou l'acide acétique n'affecte pas, de façon sensible, le mode d'action de la solution.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, le nitrate cui- vrique peut être utilisé sans carbonate de sodium si l'on utilise une quantité équivalente d'un alcali ou si la quantité de nitrate cuivrique est suffisamment réduite et l'on peut utiliser le carbonate cuivrique ou l'acétate cui- vrique sans nitrate cuivrique, si l'on utilise un autre agent oxydant avec un peu d'acide phosphorique additionnel ; mais le nitrate cuivrique et le carbonate de sodium consti- tuent des ingrédients commodes et efficaces.
Bien que le compose de cuivre soit à employer de pré- férence à titre de métal moins basique que le fer, il est pos- sible de réaliser l'opération avec d'autres métaux moins basiques que le fer dans une proportion limitée, sensiblement suivant les indications données dans la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique par MMo TANNER & VAN M.
DARSEY. sous le N0331.705, le 10 Janvier 1929.
Le corps obtenu suivant la formule ci-dessus donne des résultats même plus promptement sur du fer galvanisé que sur la surface-d'objets en fer ou en acier et il n'est pas nécessaire de chauffer au-dessus de la température am- biante avec le zinc pour former un revêtement, quoique cela puisse être bon en vue d'obtenir un séchage rapide de la matière, sans perdre inutilement de temps. Etant donné que le chauffage de la matière n'est pas nécessaire pour former un revêtement avec le zinc et que le revêtement se forme très rapidement, il arrive fréquemment qu'il soit bon, lorsque l'on traite le zinc, de substituer un lavage du résidu de la solu- tion à l'emploi d'une substance inerte et du séchage et bros- sage.
Si on le désire, on peut de façon analogue effectuer un nettoyage et un revêtement sur le magnésium métallique et sur des alliages à base de magnésium.
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Si on le préfère, ce procédé de nettoyage et d'obtention d'un revêtement peut être utilisé avec un trai- tement oxydant final, par exemple en élevant la températu- re du chauffage final pour le séchage de façon que le cuivre qui se trouve dans le revêtement soit oxydé. Lorsque l'on opère de cette façon, le revêtement agit de façon efficace pour empêcher la rouille et présente une couleur noire pou- vant être acceptée comme revêtement définitif dans beaucoup de cas, en particulier lorsque l'on traite l'objet avec de l'huile.
Il est déjà connu depuis longtemps, par exemple par le brevet américain ALLEN visant un revêtement anti- rouille pour le fer et l'acier, brevet ? 1.290.476, délivré le 7 Janvier 1929, d'utiliser'une composition contenant une matière inerte, de l'acide phosphorique et des phosphates ferriques ou autres, en vue de nettoyer les surfaces métal- liques. Mais, comme cela ressort facilement de ce qui précè- de, le degré d'acidité élevé indiqué dans ce brevet n'a pas pour but de produire un revêtement sur un métal propre. Le seul revêtement obtenu par l'emploi de la solution ALLEN est celui qui peut se produire aux endroits où il existe de la rouille sur le métal par combinaison de l'acide avec la rouille.
Ceci est évidemment un résultat absolument diffé- rent de celui qui est obtenu grâce à la présente invention.
En résumé, on peut dire que l'on peut effectuer de grands changements à la fois dans la quantité et dans la nature de la matière inerte finement divisée qui est utili- sée, et, dans certains cas, cet ingrédient peut être complè- tement supprimé ; force de la solution en phosphate peut varier dans des limites considérables, mais il est bon d'avoir une solution assez forte de façon à ce qu'une quan tité suffisante de substances chimiques se trouve en contact avec la surface métallique, de façon à obtenir la réaction
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désirée ;
toutefois, les phosphates doivent être introduits de façon que l'acidité de la solution soit de l'ordre de celle de la formule indiquée, afin d'obtenir des résultats satisfaisants et l'on doit maintenir une proportion analogue à celle qui est donnée entre l'acide libre indiqué par le méthyl orange et l'acidité totale indiquée par la phénol- phtaleine; on peut utiliser de façon pratiquement interchan- geable les phosphates de fer, de manganèse et de zinc, quoique le manganèse soit préférable au point de vue de la manipulation de la poudre de phosphate sèche et aussi parce qu'il ne se détériore pas par oxydation comme le phosphate ferreux dihydrogéné est susceptible de le faire ;
que cela ne soit pas absolument essentiel, il est bon d'avoir du phosphate ferrique présent, de façon à aider à maintenir en suspension la matière inerte. La quantité de cuivre ou autre métal moins basique que le fer qui est présente dans la solution peut varier dans une mesure considérable si des moyens sont prévus pour éviter de trop s'écarter de l'acidité voulue, du fait des composés contenant le métal, et, si un agent d'oxydation est présent, la quantité de mé- tal qui peut être utilisée pour former un revêtement,satis- faisant augmentant avec la quantité d'agent d'oxydation qui se trouve présent ;
quoique cette quantité de métal puisse varier dans une certaine mesure avec une variation concordante de la quantité d'agent d'oxydation, on n'a pas trouvé qu'il soit pratique d'utiliser le procédé indiqué sans agent d'oxydation et l'on ne produit pas non plus un revêtement satisfaisant avec des quantités de cuivre en solution plus ou moins grandes que celles qui sont indiquées ci.dessus. Avec la formule donnée, on a environ 0,8 % de cuivre. Si l'on utilise du plomb ou de l'argent en outre du cuivre, il est évident que les quantités doivent varier de façon correspondante.
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Le pourcentage de cuivre dans la solution peut varier quelque peu avec la concentration de la solution, en autres corps chimiques, mais la concentration de solution indiquée donne suffisamment de corps chimiques dans la quantité de solution retenue facilement à la surface du mé- tal pour produire un revêtement satisfaisant et, par suite, il n'est pas nécessaire d'avoir une plus grande concentra- tion. La dilution de la substance diminue la quantité de corps chimiques disponible dans la quantité de solution
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/obtenu retenue sur le métal et, par suite, le revêtement/est plus b mince et la solution plus diluée réagit moins énergiquement, de sorte qu'elle peut être facilement diluée jusqu'à un point où l'on n'obtient pas de revêtement appréciable.
Avec les autres corps chimiques sensiblement dans la proportion indiquée, une augmentation-de la teneur en cuivre jusqu'à 1 % ou plus, donne-un revêtement plus mou, moins adhérent, la qualité du revêtement diminuant avec l'augmentation en cuivre jusqu'à ce qu'il soit rapidement sans valeur. La diminution de la teneur en cuivre au-dessous de celle qui est indiquée provoque une certaine diminution de l'activité et le revêtement n'est pas satisfaisant lors- que le cuivre dans la solution du genre indiqué descend en dessous de 0,3 %.
Le métal ou la solution, ou les deux, peuvent être portés à une certaine température lorsque l'on applique la solution au pulvérisateur, au pinceau ou autrement sous for- me de pellicule sur le métal et si les deux sont au début à la température ambiante, le métal peut être introduit immédiatement dans un four de chauffage, ou bien il peut s'écouler un certain intervalle de temps avant que l'on com- mence le chauffage. La réaction sur le fer n'est pas rapide tant que l'on n'a pas chauffé, et le revêtement ainsi obtenu est de qualité inférieure. Du fait de cette qualité infé-
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rieure du revêtement, il n'est pas bon d'attendre plus de 5 minutes après l'application de la solution pour effectuer le chauffage.
En général, le séchage a lieu en même temps que la réaction chimique qui forme le revêtement et la diminution de l'eau équilibre sensiblement l'épuisement des corps chi- miques actifs, de sorte que la solution conserve une force d'action efficace jusquà ce que l'on ait un séchage senti;- siblement complet et, en même temps, sensiblement tous les corps actifs constituant le revêtement sont utilisés avant que le séchage soit complet. S'il y a une difficulté à re- tarder suffisamment l'évaporation pour assurer une réaction sensiblement complète, l'é-vaporation peut être retardée au moyen diacide lactique ou d'une autre substance qui retarde le séchage sans gêner la réaction chimique et qui ne rende pas le résidu sec difficile à enlever.
Comme indiqué ci-dessus, il est préfarable d'utili- ser des matières qui forment un revêtement de phosphate, mais il existe d*autres acides organiques qui donnent des résul- tats analogues. Les acides les plus facilement utilisables sont les acides oxaliques, maloniques et tartriques. Il y a d'autres acides organiques susceptibles d'application, mais leur temps de réaction, aux températures qu'il est possible d'obtenir facilement, est plus grand que celui des acides nommés ci-dessus.
On ne considère pas comme essentiel d'entrer dans le détail de toutes les variantes possibles obtenues avec les différents acides, en particulier du fait que la forma= le indiquée ci-dessus est celle qui est la meilleure, mais on va donner ci-dessous une formule satisfaisante, comportant l'emploi d'acide oxalique, Une solution à peu près saturée d'acide oxalique, contenant suffisamment de terre à foulon
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/la ou de substances équivalehtes pour retenijy solution sur une j surface humide et peur donner le résidu sous forme pulvéru
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lente, contenant environ 1/15 de sulfate de sodium par rap- port à l'acide oxalique et la même quantité de bioxyde de manganèse que de sulfite de sodium donne des résultats satisfaisants.
Avec d'autres acides capables d'attaquer la rouille et de former des sels sensiblement insolubles avec le fer, une quantité suffisante d'agents oxydants accompa- gnés d'une substance accélérante comprenant un métal en so- lution soluble, les proportions convenables sont celles qui donnent une réaction suffisamment rapide pour produire le revêtement désiré pendant que la solution sèche.
Si on le désire, on peut ajouter de l'alcool à la solution et celui-ci semble aider à l'épandage de la solu- tion sur le métal, mais une grande quantité d'alcool ralen- tit la réaction chimique. D'ordinaire, il n'est pas nécessai- re, pour aider à enlever la graisse. Il semble que lorsqu'il y a des taches de graisse sur certaines parties de la surfa- ce, le revêtement faisant partie intégrante de la matière débute en se formant sur les parties propres de la surface et se propage sur celles-ci, sous la graisse, en écartant la graisse du métal,¯de sorte que cette graisse se trouve incor- porée à la terre à foulon, dans le revêtement friable qui est enlevé. En tous cas, la graisse est enlevée efficacement de sur les surfaces tachées ou légèrement graisseuses sans qu'il soit nécessaire d'employer un solvant de la graisse.
On a décrit ci-dessus la forme de réalisation ju- gée la meilleure et suffisamment de variantes, ainsi que les résultats obtenus, pour permettre aux personnes du métier de réaliser l'invention. Il est bien entendu que d'autres varian- tes évidentes d'après ce qui précède peuvent être effectuées tout en restant dans l'esprit de l'invention.