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PROCEDE PERFECTIONNE DE GALVANISATION PAR IMMERSION A CHAUD PERMETTANT
D'OBTENIR UN REVETEMENT A FORTE ADHERENCE.
La présente invention a pour objet un procédé de galvanisation par immersion à chaud permettant d'obtenir un revêtement à forte adhérence par l'utilisation d'un bain de revêtement fondu constitué par du zinc et un autre métal qui tend à se séparer du zinc.
Dans la galvanisation par immersion à chaud d'un métal, par exemple d'un feuillard, de tôle? d'objets fabriqués ou de tubes en un métal ferreux, on utilise généralement un bain de revêtem ent fondu constitué par du zinc et un autre métal qui tend à se séparer du zinc. Les autres métaux peuvent être l'aluminium, le plomb, l'antimoine, le cadmium, l'étain., etc.., soit seuls, soit en diverses combinaisons. On a recours, dans le bain de revêtement fondu, à du zinc et à un autre métal, comme mentionné ci-dessus, en vue d'améliorer la qualité du revêtement.
Lorsque le métal galvanisé doit être soumis à un emboutissage profond, ou être formé d'une autre manière après galvanisation, il est important que le revêtement de galvanisation adhère d'une façon tenace pour résister à l'opération d'emboutissage ou de formage sans rupture ou écaillement.
Le revêtement galvanisé doit présenter une apparence plaisante, propre et uniforme, pour certains usages, il doit être "lamé" ou "pailleté". Ces divers résultats sont réalisés en incorporant dans le bain de revêtement fondu, en même temps que le zinc, constituant le métal de recouvrement principal, une quantité relativement faible d'un ou de plusieurs autres métaux. A titre de définition, on mentionnera dans la suite de la description chacun des revêtements spéciaux précités comme "revêtement à forte adhérence".
A titre d'explication et d'illustration, la présente invention sera décrite en se référant à la galvanisation par immersion à chaud pour donner un revêtement à forte adhérence sur un feuillard ou une bande en métal ferreux qui doit être utilisé pour l'emboutissage profond. Pour réaliser sur le feuillard une couche de revêtement galvanisé adhérente et tenace, on incorpore dans le bain de revêtement fondu, en même temps que le zinc, une quantité faible, mais caractéristique, comme cela est connu de
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l'homme de Part, d'un autre métal (l'aluminium étant pris comme exemple d'un tel métal, étant donné que c'est le métal d'addition utilisé normalement pour obtenir un revêtement adhérent et tenace).
Il est connu depuis longtemps de l'homme de l'art que lorsque l'on ajoute de l'aluminium en faible quantité au zinc dans le bain de revêtement fondu, on peut former par galvanisation un revêtement adhérent et tenace. Cependant, on a rencontré de grandes difficultés pour obtenir d'une façon uniforme des résultats optima. Quelquefois il se forme une couche parfaitement satisfaisante au point de vue adhérence et d'autres fois, sans changement apparent des conditions de revêtement, on obtient une couche qui se rompt et s'écaille lorsque le métal galvanisé est soumis à un emboutissage profond.
La raison de cette impossibilité d'obtenir des résultats optima uniformes vient apparemment du fait que l'aluminium, ou autre métal, ajouté tend à se séparer du zinc dans le bac de galvanisation pour former des couches de métaux de différentes compositions. Par exemple, l'aluminium tend à flotter sur le zinc. Pour obtenir des résultats satisfaisants, il est nécessaire d'agiter continuellement le bain de revêtement fondu pour maintenir l'aluminium mélangé uniformément au zinc. L'agitation du bain par circulation thermique réalisée par l'application de chaleur depuis l'extérieur du bac de galvanisation -ou par passage de la pièce à traiter à travers le bac ne résout pas le problème. On a proposé d'agiter mécaniquement le bain de revêtement fondu.
L'agitation mécanique n'a cependant pas donné une réponse entièrement satisfaisante au problème. Le mécanisme d'agitation doit être disposé de manière à ne pas interférer avec le mécanisme qui déplace la pièce à traiter à travers le bac de galvanisation, ce qui a pour effet que les agitateurs individuels maintiennent en agitation des régions localisées du bain de revêtement fondu, mais n'assurent pas une composition uniforme dans toute la portion du bain à travers laquelle passe la pièce à traiter pendant qu'elle est galvanisée.
On a effectué des essais pour résoudre le problème en utilisant un excès d'aluminium introduit au fond du bac de revêtement fondu en espérant que, pendant sa fusion et sa séparation, il puisse se frayer lentement un passage vers le haut à travers le bain., mais cette dernière solution ne constitue pas non plus une solution satisfaisante,étant donné que l'aluminium s'élève au sommet du bain très rapidement et s'y oxyde immédiatement en formant un excès d'oxydes et une peau ou croûte qui s'accumule dans le bain de revêtement fondu, ce qui exige son élimination fréquente. En outre, le cotit de l'aluminium supplémentaire est important et rend inadmissible, au point de vue économique, la solution proposée. Antérieurement à la présente invention, on ne connaissait pas de solution entièrement satisfaisante au problème.
La demanderesse a constaté qu'il était possible d'obtenir- un revêtement à forte adhérence optimum uniforme sans l'utilisation d'agitateurs mécaniques dans le bac de galvanisation et sans utiliser un excès d'aluminium. La demanderesse a constaté qu'il était possible de maintenir une composition présentant une uniformité encore jamais atteinte dans la zone du bain de revêtement fondu à travers laquelle passe la pièce à traiter pendant sa galvanisation, par le moyen général consistant à maintenir le bain de revêtement à l'état de fusion par chauffage électrique par induction.
Le chauffage électrique par induction provoque une circulation thermique dans le bain et assure au métal fondu du bain une composition à peu près uniforme, au moins dans la zone du bain à travers laquelle se déplace la pièce à traiter pendant sa galvanisation.
On sait que le chauffage électrique par induction réduit au minimum la formation de laitier ou de scories,mais, antérieurement à la présente invention, on n'avait pas constaté que le chauffage électrique par induction du bain de revêtement fondu permettait d'obtenir un revêtement à forte adhérence. La demanderesse a constaté que le chauffage électrique par induction du bain de revêtement fondu assure à la composition du bain une uniformité non encore atteinte dans la zone du bain à travers laquelle passe la pièce à traiter pendant sa galvanisation. Le chauffage électrique par induction pallie l'inefficacité des agitateurs qui provient du fait de la nécessité de placer les agitateurs de manière qu'ils n'interfèrent
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pas avec les moyens destinés à faire passer la pièce à traiter à travers le bain.
La demanderesse a constaté que lorsque le bain est maintenu en agita- tion par circulation thermique en utilisant le chauffage électrique par in- duction, les portions du bain qui seraient inaccessibles aux agitateurs ne sont pas inaccessibles aux courants de circulation entraînés par le chauffage électrique par induction, et, au moyen d'une disposition convenable des dis- positifs de chauffage électrique par induction, le métal de revêtement fondu peut être maintenu, dans toute la zone du bain à travers laquelle passe la pièce à traiter pendant sa galvanisation, en une condition de mélange sensi- blement uniforme en tout temps, ce qui assure un revêtement à forte adhérence optimum uniforme .
L'avantage sans précédent du chauffage électrique par induction dans la galvanisation permettant d'obtenir une couche à forte adhérence se manifeste d'une autre manière. Pendant le fonctionnement d'un bac de gal- vanisation donnant une couche à forte adhérence, il existe une tendance du métal de revêtement fondu à devenir relativement riche en zinc ,et relativement pauvre en métal de revêtement d'addition et on doit ajouter de temps en temps des quantités du dernier métal pour maintenir la proportion désirée.
Parfois, le bain de revêtement métallique peut devenir tellement pauvre en métal d'addition que l'on note un effet légèrement nuisible sur le revêtement. On ajoute alors immédiatement, dans le bain de revêtement métallique, de l'aluminium ou un autre métal d'addition sous forme solide. Antérieurement à la présente invention, un temps considérable était nécessaire pour fondre le métal solide ajouté et pour le répartir dans le bain d'une, manière suffisante pour inhiber l'effet indésirable. La demanderesse a constaté que lorsque le bain est chauffé par des moyens de chauffage électrique par induction, le métal solide ajouté fond et se répartie d'une manière relativement uniforme, au moins dans la zone du bain à travers laquelle passe la pièce à traiter pendant sa galvanisation, en une faible fraction du temps exigé précédemment.
On croît que ce fait provient de l'efficacité à réaliser un mélange sans précédent du chauffage électrique par induction. Ce mode de chauffage produit une circulation thermique non seulement dans les zones du bain distantes du dispositif de manutention de la pièce à traiter dans lesquelles on peut disposer des agitateurs, mais également dans les zones du bain en relation intime avec le mécanisme de manutention de la pièce à traiter dans lesquelles les agitateurs ne seraient pas efficaces; il ne se produit pas ainsi des zones localisées qui ne sont pas convenablement agitées. L'agitation mécanique présente le défaut fatal que les agitateurs sont incapables d'opérer.à la place même où ils sont le plus utiles, c'est-à-dire dans les interstices du mécanisme qui véhicule la pièce à traiter à travers le bain de revêtement fondu.
La pièce qui est véhiculée à travers le bain par un tel mécanisme traverse nécessairement le mécanisme en contact intime avec celui-ci et à travers de tels interstices, de manière qu'il est apparent que, lorsque les agitateurs mécaniques peuvent agiter seulement d'autres zones du bain, ils sont inefficaces pour maintenir un mélange optimum des constituants du bain dans la région où ceuxci sont les plus ûtiles. C'est le contraire qui se produit dans le cas du chauffage électrique par induction, comme expliqué ci-dessus. On obtient conformément à l'invention, des résultats optima d'une manière continue et uniforme.
D'autres détails, objets et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre des modes de réalisation préférés d'un procédé et d'un appareillage pour la mise en oeuvre de l'invention. Sur le dessin annexé, on a représenté des modes de réalisation de l'appareillage grâce auquel on peut mettre en oeuvre la présente invention.
Sur le dessin : - la figure 1 est une coupe longitudinale verticale, par 1-1 de la figure 2, d'un appareil de galvanisation par immersion à chaud permettant d'obtenir un revêtement à forte adhérence et chauffé par induction électri- que ;
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- la figure 2 est une coupe par II-II de l'appareil représenté sur la figure 1; - la figure 3 est une coupe longitudinale verticale, suivant III-III de la figure 4, d'un autre mode de réalisation de l'appareil de galvanisation par immersion à chaud permettant d'obtenir un revêtement à forte adhérence et chauffé par induction électrique; - la figure 4, enfin, est une coupe par IV-IV de l'appareil représenté sur la figure 3.
En se référant maintenant plus particulièrement au dessin, on a représenté sur les figures 1 et 2 un appareil pour la galvanisation par immersion à chaud permettant d'obtenir un revêtement à forte adhérence pour la galvanisation en continu d'une bande ou feuillard.
L'appareil représenté sur les figures 1 et 2 sera décrit en se référant à son utilisation dans la galvanisation par immersion à chaud permettant d'obtenir un revêtement à forte adhérence sur un feuillard en métal ferreux destiné à l'emboutissage profond.
L'appareil des figures 1 et 2 comprend un bac dé galvanisation représenté dams son ensemble par le nombre de référence 2 et comportant un récipient externe 3 en acier, un garnissage 4 en un matériau isolant à 1'intérieur du récipient 3 et un garnissage interne 5 en réfractaire pour contenir le bain de revêtement fondu. Le bain de revêtement fondu pour la galvanisation par immersion à chaud donnant des revêtements à forte adhérence sur une bande ou feuillard comprend du zinc et un métal (habituellement de l'aluminium) qui tend à se séparer avec stratification du zinc dans le bac. L' aluminium est introduit en des quantités très faibles par rapport au zinc.
Il présente un poids spécifique inférieur à celui du zinc et il tend à s'élever jusqu'en haut du bain de revêtement fondu dans le bac et à flotter sur ce bain. Il en résulte une tendance à l'appauvrissement en aluminium du bain de revêtement fondu, sauf à la surface du bain, ce qui a pour conséquence que l'aluminium ne peut pas réaliser efficacement sa fonction désirée à savoir la production d'une couche à forte adhérence. En outre, l'aluminium flottant sur la surface du bain s'oxyde facilement, ce qui a exigé jusqu'à présent l'addition fréquente d'aluminium pour compenser la perte d'aluminium par oxydation. Ceci est vrai même lorsqu'il existe une agitation mécanique du bain de revêtement fondu.
La demanderesse prévoit sur le bac de galvanisation une extension ou prolongement latéral portant dans son ensemble le numéro de référence 6 et comportant une paroi réfractaire 7 communiquant avec le revêtement de garnissage réfractaire 5 du bac proprement dit et formant un passage 8 qui s'étend latéralement et vers le bas à partir d'un c8té du bac.
Le passage 8 communique avec l'intérieur du bac à la partie supérieure de celui-ci, comme représenté sur la figure 1, et s'étend vers l'extérieur et vers le basa Sa section diminue de préférence depuis une section relativement grande à l'endroit où il pénètre dans le bac jusqu'à une section relativement faible à sa partie externe. Le passage 8 communique avec trois conduits 9 dirigés vers le bas et vers l'extérieur qui, à leurs extrémités externes, pénètrent dans un conduit transversal 10. Formant une bobine autour du conduit central des trois conduits 9, on a prévu un noyau magnétique 11. Sur chacun des jambages de ce noyau et s'étendant entre le conduit central 9 et un conduit externe 9, on a disposé une bobine 12 dans laquelle arrive le courant électrique.
Le courant alimentant les bobines 12 peut être par exemple constitué par du courant alternatif monophasé à 60 cycles et 440 volts . On peut prévoir une série de condensateurs statiques pour corriger le facteur de puissance, des contacteurs pour commuter la tension de haute tension en basse tension en vue de contrôler la température, un interrupteur et des dispositifs auxiliaires pour le contrôle automatique de la puissance d'entrée, en vue de maintenir une température désirée dans la masse du bain de revêtement fondu qui se trouve dans le bac.
On produit uie faible tension aux bornes des conduits 9. L'appareil constitue l'analogue d'un transformateur réducteur dont le secondaire,
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court-circuité, est constitué par le métal fondu remplissant les conduits
9 et 10. Etant donné que les conduits 9 et 10 forment un circuit fermé, un courant traversera ces conduits. Le courant engendre de la chaleur dans le métal lui-même, cette chaleur maintenant le bain de revêtement en fus ion
La chaleur engendrée dans le métal provoque une circulation thermique continue et rapide du bain de revêtement fondu à travers le bac, comme représentc par les flèches de la figure 1.
Cette circulation assu- re au bain de revêtement fondu une composition relativement uniforme dans toute la zone du bac à travers laquelle la bande passe pendant sa galvani- sation. Cela empêche la séparation ou la stratification des métaux de poids spécifiques différents, séparation qui présente les désavantages ex- pliqués ci-dessus qui se sont produits pendant toute l'histoire de la tech- nique antérieure à la présente invention et que l'homme de l'art n'a pas été capable de pallier jusqu'à présent.
Une bande 13, qui peut être en acier, est guidée de façon qu' elle puisse être tirée continuellement à travers le bain de revêtement fondu qui se trouve dans le bac. Un rouleau ou galet de guidage 14 est disposé sous la surface du bain de revêtement fondu,alors que d'autres rouleaux ou galets de guidage 15 et 16 sont disposés généralement au-dessus de l'appareil de galvanisation. La bande passe généralement de gauche à droite (en regardant la figure 1) et lorsqu'elle émerge du bain de revêtement fondu, elle passe entre les rouleaux ou galets de revêtement 17 pourvus chacun d'un râcloir 18. Le rouleau 14 et la bande n'ont pas été représentés sur la figure 2 par raison de clarté.
On a constaté que la bande ainsi galvanisée d'une manière continue est nettement supérieure à toute:bande galvanisée d'une manière continue produire jusqu'à présent. Le revêtement présente une adhérence relativement élevée et même si la bande est fortement galvanisée, elle résiste à un emboutissage profond sévère.
Les figures 3 et 4 montrent un mode de réalisation d'un appareil de galvanisation qui est le même que celui représenté sur les figures 1 et 2, excepté qu'il est adapté à la galvanisation d'articles fabriqués individuels plutôt que pour la galvanisation continue d'une bande. Les éléments représentés sur les figures 3 et 4 qui sont les mêmes que ceux représentés sur les figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes nombres de référence.
Le bac des figures 3 et 4 présente cependant une plaque de séparation 19 qui le traverse complètement et sépare la surface de la masse du bain de revêtement fondu en zones séparées de chaque coté de cette plaqueUn flux 20 flotte sur l'une de ces zones, les articles fabriqués à galvaniser, représentés schématiquement en 21, étant introduits dans le bain de revêtement fondu à travers le flux 20, passent sous la plaque de séparation 19 et sont enlevés du bain de revêtement fondu à l'extrémité opposée de la plaque,de séparation.
Les articles fabriqués peuvent être manipulés par tout moyen convenable bien connu de l'homme de l'art.
Dans le procédé appelé "immersion à la main" d'articles fabriqués, l'uniformité du revêtement et l'aspect de l'article galvanisé achevé sont de première importance. Dans la galvanisation d'articles fabriqués, le bain de revêtement fondu peut contenir, en plus du zinc, d'autres métaux tels que le plomb, l'antimoine, le cadmium, l'étain, l'aluminium, seuls ou en combinaison, en des pourcentages variés. La demanderesse a constaté que l'uniformité du revêtement, l'apparence, ainsi que l'attrait sur l'acheteur des articles fabriqués sont grandement augmentés lorsque l'article fabriqué est galvanisé par le procédé qui vient d'être expliqué.
Alors que l'on a illustré et décrit certains procédés préférés de mise en oeuvre de la présente invention, il est bien entendu que celleci n'est pas limitée à ces modes, mais qu'elle peut être mise en oeuvre d'une manieure quelque peu différente sans s'écarter pour cela de l'esprit général de l'invention.