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La présente invention est relative au formage à froid et en particu- lier à un procédé pour faciliter l'opération de formage à froid.
L'application de couches phosphatées s'est avérée la mieux appropriée pour faciliter l'opération de formage à froid. L'application d'une couche phospha- tée a été adoptée pour faciliter aussi bien l'étirage de fils, tubes et profilés, que les opérations de pressage à froid et d'emboutissage profond.
La préparation du métal par application de couches phosphatées a donné jusqu'à présent de bons résultats pour les degrés élevés de formage. Cependant pour des degrés moyens ou faibles de formage apparaissent des difficultés qui tiennent au fait que des restes indésirables de revêtement phosphaté demeurent fi- xés à la surface des pièces une fois terminée l'opération de formage à froid et ces restes ont un effet gênant dans les traitements ultérieurs de recuit blanc ou de galvanoplastie.
Jusqu'à présent il n'était pas possible d'appliquer de couche phospha- tée qui soit capable de faciliter suffisamment le formage à froid, en particulier pour des degrés moyens ou faibles de formage et qui cependant, même pour ces fai- bles degrés, puisse être suffisamment usée pour que n'apparaissent pas les incon- vénients du type décrit ci-dessus.
La demanderesse a maintenant découvert qu'on peut également recourir aux couches phosphatées pour effectuer des opérations de formage à froid de degré moyen ou faible sans rencontrer ces inconvénients, en réalisant la phosphatation à l'aide de solutions phosphatées renfermant un agent d'oxydation et contenant au moins un phosphate pauvre en eau, en particulier un pyro-, poly- et/ou hexaméta- phosphate, à raison de 0,01 à 0,8 g/1, calculé en sel alcalin de l'acide considé- ré. Les couches que l'on obtient à l'aide de telles solutions de phosphatation, d'une part facilitent comme il convient le formage à froid, mais aussi,d'autre part, sont telles que même après un formage proportionnellement peu intense, les résidus n'occasionnent aucune difficulté dans le recuit blanc et n'ont aucun ef- fet nuisible dans les traitements galvanoplastiques.
Il est tout à fait surprenant de constatater qu'une telle addition de phosphate condensé, en quantité réduite, puisse produire un tel résultat.
Le procédé suivant l'invention peut s'appliquer avantageusement par exemple lorsque l'on a à façonner des tubes, en particulier des tubes soudés, ou des tubes profilés, lesquels doivent encore subir après soudage une réduction de section peu importante qui a en particulier pour objet d'égaliser le bourrelet de soudure. Dans cette opération, il importe d'obtenir un profilage précis et net des arêtes des profilés avec un faible étirage sans qu'une plus forte réduction de la section transversale soit nécessaire. Le formage n'implique que rarement une ré- duction de l'épaisseur des pièces de plus de 40 à 50% et on peut le réaliser en une ou deux passes.
Par les procédés connus de phosphatation, par exemple en mettant en oeuvre des solutions de phosphate de zinc additionnées d'un agent d'oxydation, les surfaces traitées retiennent après formage des restes notables de la couche phosphatée tandis que si l'on emploie des solutions de phosphatation renfermant en outre un phosphate condensé dans les proportions indiquées, les couches obte- nues ne laissent après formage pratiquement pas de résidus phosphatés, ou du moins ces résidus n'ont aucun inconvénient pour un recuit blanc ultérieur et ne gênent pas non plus les traitements galvanoplastiques.
Un avantage particulier de l'application des couches phosphatées à l'aide des solutions de phosphatation mises en oeuvre suivant l'invention réside dans le fait qu'avec ces solutions il est même possible d'obtenir sur un métal recuit blanc des couches phosphatées régulières et que les bourrelets de soudure sont recouverts uniformément de ces couches.
Par rapport aux procédés de phosphatation connus, la formation de couche phosphatée à l'aide de solutions renfermant des phosphates condensés a en outre
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l'avantage que l'on utilise des quantités réduites de produits et qu'il se forme moins de boues. Pour l'application de la couche phosphatée, on emploie environ 30 à 50% en moins de produits en comparaison de ce qu'on doit mettre en oeuvre dans les procédés utilisés habituellement pour faciliter le formage à froid.
On peut appliquer-le procédé suivant l'invention en particulier au for- mage ou façonnage à froid de profilés soudés comme ceux qu'on utilise pour les fe- nêtres et les portes. Les procédés de phosphatation utilisés jusqu'à présent pour l'application de couches phosphatées ne conviennent guère pour de tels profilés étant donné qu'ils laissent sur les surfaces des résidus importants, tandis que le présent procédé utilisant les phosphates condensés se révèle remarquablement efficace.
EXEMPLE 1*-
On soumet à un traitement de recuit de recristallisation à 720 C, sous gaz inerte, des tubes d'un diamètre extérieur de 46 mm et d'une épaisseur de 2 mm, obtenus par soudage à la machine de bandes d'acier. Ces tubes sont ensui- te décapés ou dépassivés pendant un court instant dans un bain d'acide sulfurique chaud à 15 % Après lavage poussé à l'eau froide pendant cinq à dix minutes, on les phosphate à l'aide d'une solution renfermant par litre :
EMI2.1
<tb> Zinc <SEP> 5,0 <SEP> g <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> P205 <SEP> 3,9 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb> NO3 <SEP> 8,0 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb> NaNO2 <SEP> 0,2 <SEP> g
<tb>
<tb> Hexamétaphospate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0,2 <SEP> g
<tb>
La température du bain est de 55 C et la durée du trempé est de cinq à dix minutes.
Après phosphatation on rince à l'eau froide et on lubrifie par trempage à température ordinaire dans une solution aqueuse lubrifiante de savon et finalement on fait sécher. On passe ensuite les tubes au banc d'étirage et à la première passe on arrive à un diamètre extérieur de 40 mm et une épàisseur de 1,8 mm et à la deuxième passe, sans aucune traitement intermédiaire, à un diamè- tre extérieur de 36 mm et une épaisseur de 1,5 mm. Ceci correspond à une réduc- tion totale de la section transversale de 40 %.
Dans un autre essai avec des tubes d'un diamètre extérieur de 32 mm et une épaisseur de 1,6 mm, phosphatés de la même façon, on arrive après une pre- mière passe à un diamètre extérieur de 29 mm, et une épaisseur de 1,3 mm et à la deuxième passe, sans aucun traitement intermédiaire, on obtient un diamètre exté- rieur de 25 mm et une épaisseur de 1,0 mm, ce qui correspond à une réduction to- tale de la section transversale de 51,4 %.
Pour comparer avec ces résultats, on soumet des tubes correspondants à une phosphatation usuelle dans une solution ayant la composition ci-dessus à ceci près qu'elle ne renferme pas de phosphate condensé, et on les façonne de la manière décrite. Alors que le traitement suivant l'invention permet d'obtenir une couche phosphatée régulière et dense sur toute la surface du tube ainsi que sur la soudure, la formation de la couche phosphatée à l'aide de la solution exempte de phosphate condensé, est irrégulière sur toute la surface et en parti- culier sur la soudure. En conséquence, les tubes phosphatés sans la présence de phosphate condensé parcourent irrégulièrement le banc d'étirage et ont parfois tendance à brouter, alors que les tubes phosphatés suivant le procédé s'étirent d'une façon régulière.
Après façonnage à deux passes, la surface des tubes trai- tés dans les bains sans phosphate condense,présente des taches sombres et il y adhère des restes de couche phosphatée gênants à tel point que même, après recuit blanc, on n'obtient pas une surface impeccable sur laquelle on puisse faire des dép8ts électrolytiques. Après deux passes, au contraire, les tubes phosphatés sui- vant le procédé présentent une surface claire, d'aspect métallique, n'occasionnant
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aucune espèce de difficulté dans le traitement ultérieur d'amélioration par re- cuit ; en particulier il est possible d'obtenir des dépôts électrolytiques sans aucun inconvénient.
On peut conserver l'efficacité de la solution utilisée dans l'exemple 1 en la remontant à l'aide d'une solution de composition suivante :
EMI3.1
<tb> Zinc <SEP> 202,0 <SEP> g/1
<tb>
<tb> P205 <SEP> 330,0 <SEP> g/1
<tb>
<tb> NO3 <SEP> 199,0 <SEP> g/1
<tb>
En outre la solution est remontée avec du nitrite et un phosphate con- densé, de préférence dans le rapport 1 : 1, ce qui assure le maintien de la teneur en nitrite dans les proportions voulues.
Pour la phosphatation, on peut aussi utiliser des solutions renfermant d'autres agents d'oxydation, et en particulier des solutions de phosphate de zinc ou tout au moins des solutions contenant du phosphate de zinc. Comme autres agents d'oxydation conviennent bien également un chlorate en mélange avec un nitrate, ou un nitrite seul. La teneur des solutions en phosphate condensé est aussi dans ces cas de 0,01 à 0,8 g/litre. Outre le phosphate de zinc, les solutions peuvent encore renfermer des additions comme par exemple des sels de calcium, en parti- culier du phosphate de calcium, des sels de manganèse, en particulier du phospha- te de manganèse, des sels de fer, en particulier du phosphate de fer.
EXEMPLE 2.-
Pour la préparation et le remontage du bain, on utilise un concen- trat aqueux de composition suivante :
EMI3.2
<tb> Zn <SEP> 113,5 <SEP> g/1
<tb>
<tb> P205 <SEP> 348,0 <SEP> g/1
<tb>
<tb> C103 <SEP> 126,5 <SEP> g/1
<tb>
<tb> Na20 <SEP> 47,0 <SEP> g/1
<tb>
Un bain préparé avec cette solution présente les teneurs suivantes :
EMI3.3
<tb> Zn <SEP> 3,1g/1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P205 <SEP> 9,4 <SEP> g/1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C103 <SEP> 3,4 <SEP> g/1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Na20 <SEP> 1,3 <SEP> g/1
<tb>
A cette composition de base on ajoute dans un cas 0,12 g/1 de tripo- lyphospate pentasodique, et dans un autre 0,1 g/1 d'hexamétaphosphate de sodium et dans ces bains, ainsi que dans la solution exempte d'addition, on phosphate des tubes d'acier par trempage à 70 C pendant huit minutes.
Comme dans l'exemple 1, les tubes sont ensuite lubrifiés et étirés. Après façonnage,les tubes traités dans les bains suivant l'invention présentent une surface sensiblement plus clai- re, presque blanche, tandis que les tubes témoins portent encore des résidus im- portants de couche phosphatée et de lubrifiant. Le remontage des bains s'effectue à l'aide du concentrat indiqué ci-dessus pour maintenir constante la teneur en phosphate et en zinc. Le remontage en phosphate condensé se fait en ajoutant au bain 0,5 g d'hexamétaphosphate de sodium, ou 1 g de tripolyphosphate pentasodique respectivement par m2 de surface traitée.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeu- vre décrits, qui n'ont été cités qu'à titre d'exemples.
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The present invention relates to cold forming and in particular to a process for facilitating the cold forming operation.
The application of phosphate coats has been found to be the most suitable to facilitate the cold forming operation. The application of a phosphate layer has been adopted to facilitate both the drawing of wires, tubes and profiles, as well as cold pressing and deep drawing operations.
Preparation of the metal by application of phosphate layers has heretofore given good results for high degrees of forming. However, for medium or low degrees of forming, difficulties arise due to the fact that undesirable remains of the phosphate coating remain attached to the surface of the parts after the cold forming operation has been completed and these residues have an inconvenient effect on the part. subsequent white annealing or electroplating treatments.
Until now it has not been possible to apply a phosphate layer which is capable of sufficiently facilitating cold forming, in particular for medium or low degrees of forming and which, however, even for these low degrees , can be worn enough so that the disadvantages of the type described above do not appear.
The Applicant has now discovered that it is also possible to use phosphate layers to carry out medium or low degree cold forming operations without encountering these drawbacks, by carrying out the phosphating using phosphate solutions containing an oxidizing agent and containing at least one phosphate poor in water, in particular a pyro-, poly- and / or hexametaphate, in an amount of 0.01 to 0.8 g / l, calculated as the alkali salt of the acid considered. The layers which are obtained with the aid of such phosphating solutions, on the one hand, on the one hand suitably facilitate the cold forming, but also, on the other hand, are such that even after a proportionally weak forming, the residues do not cause any difficulty in white annealing and have no detrimental effect in electroplating treatments.
It is quite surprising to find that such an addition of condensed phosphate, in a reduced quantity, can produce such a result.
The process according to the invention can be applied advantageously, for example, when one has to shape tubes, in particular welded tubes, or profiled tubes, which must still undergo after welding a small reduction in section which has in particular to equalize the weld bead. In this operation, it is important to obtain a precise and clean profiling of the profile edges with little stretching without the need for a greater reduction in the cross-section. Forming rarely involves a reduction in part thickness of more than 40 to 50% and can be done in one or two passes.
By the known processes of phosphating, for example by using solutions of zinc phosphate added with an oxidizing agent, the treated surfaces retain, after forming, significant residues of the phosphate layer, while if solutions are used phosphating containing in addition a condensed phosphate in the proportions indicated, the layers obtained leave after forming practically no phosphate residues, or at least these residues have no disadvantage for a subsequent white annealing and do not interfere with the electroplating treatments.
A particular advantage of the application of phosphate layers using the phosphating solutions used according to the invention lies in the fact that with these solutions it is even possible to obtain regular phosphate layers on a white annealed metal. and that the weld beads are uniformly covered with these layers.
Compared with known phosphating processes, the formation of the phosphate layer using solutions containing condensed phosphates has furthermore
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the advantage of using reduced quantities of products and that less sludge is formed. For the application of the phosphate layer, about 30 to 50% less product is used compared to what is required in the processes usually used to facilitate cold forming.
The process according to the invention can be applied in particular to the cold forming or cold forming of welded sections such as those used for windows and doors. The phosphating processes used heretofore for the application of phosphate layers are hardly suitable for such profiles since they leave large residues on the surfaces, while the present process using the condensed phosphates has proved remarkably effective.
EXAMPLE 1 * -
Tubes with an outside diameter of 46 mm and a thickness of 2 mm, obtained by machine welding of steel strips, are subjected to a recrystallization annealing treatment at 720 ° C., under inert gas. These tubes are then pickled or depassivated for a short time in a bath of hot 15% sulfuric acid. After thorough washing in cold water for five to ten minutes, they are phosphate-treated with a solution containing per liter:
EMI2.1
<tb> Zinc <SEP> 5.0 <SEP> g <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> P205 <SEP> 3.9 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb> NO3 <SEP> 8,0 <SEP> g
<tb>
<tb>
<tb> NaNO2 <SEP> 0.2 <SEP> g
<tb>
<tb> Hexametaphospate <SEP> of <SEP> sodium <SEP> 0.2 <SEP> g
<tb>
The bath temperature is 55 C and the soak time is five to ten minutes.
After phosphating it is rinsed with cold water and lubricated by dipping at room temperature in an aqueous lubricating soap solution and finally dried. The tubes are then passed through the drawing bench and in the first pass an outside diameter of 40 mm and a thicknesser of 1.8 mm are obtained and in the second pass, without any intermediate treatment, an outside diameter of 36mm and 1.5mm thick. This corresponds to a total reduction in cross section of 40%.
In another test with tubes with an outside diameter of 32 mm and a thickness of 1.6 mm, phosphated in the same way, we arrive after a first pass at an outside diameter of 29 mm, and a thickness of 1.3 mm and in the second pass, without any intermediate treatment, an outer diameter of 25 mm and a thickness of 1.0 mm is obtained, which corresponds to a total reduction of the cross-section of 51, 4%.
To compare with these results, corresponding tubes are subjected to customary phosphating in a solution having the above composition except that it does not contain condensed phosphate, and shaped as described. While the treatment according to the invention makes it possible to obtain a regular and dense phosphate layer over the entire surface of the tube as well as on the weld, the formation of the phosphate layer using the solution free of condensed phosphate is irregular. over the entire surface and in particular on the weld. Consequently, the phosphate tubes without the presence of condensed phosphate run irregularly through the drawing bench and sometimes have a tendency to graze, whereas the phosphate tubes according to the process stretch in a regular manner.
After two-pass shaping, the surface of the tubes treated in the phosphate-free baths condenses, shows dark spots, and there are troublesome remains of the phosphate layer adhering to them to such an extent that even after white annealing, no white annealing is obtained. impeccable surface on which we can make electrolytic deposits. After two passes, on the contrary, the phosphated tubes following the process present a clear surface, of metallic appearance, not causing any damage.
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no kind of difficulty in the further treatment of improvement by annealing; in particular, it is possible to obtain electrolytic deposits without any inconvenience.
The effectiveness of the solution used in Example 1 can be maintained by increasing it using a solution of the following composition:
EMI3.1
<tb> Zinc <SEP> 202.0 <SEP> g / 1
<tb>
<tb> P205 <SEP> 330.0 <SEP> g / 1
<tb>
<tb> NO3 <SEP> 199.0 <SEP> g / 1
<tb>
In addition, the solution is pumped up with nitrite and a condensed phosphate, preferably in the 1: 1 ratio, which ensures that the nitrite content is maintained in the desired proportions.
For phosphating, it is also possible to use solutions containing other oxidizing agents, and in particular solutions of zinc phosphate or at least solutions containing zinc phosphate. Also suitable as other oxidizing agents is a chlorate mixed with a nitrate, or a nitrite alone. The content of the condensed phosphate solutions is also in these cases 0.01 to 0.8 g / liter. Besides zinc phosphate, the solutions may also contain additions such as, for example, calcium salts, in particular calcium phosphate, manganese salts, in particular manganese phosphate, iron salts, etc. especially iron phosphate.
EXAMPLE 2.-
For the preparation and reassembly of the bath, an aqueous concentrate of the following composition is used:
EMI3.2
<tb> Zn <SEP> 113.5 <SEP> g / 1
<tb>
<tb> P205 <SEP> 348.0 <SEP> g / 1
<tb>
<tb> C103 <SEP> 126.5 <SEP> g / 1
<tb>
<tb> Na20 <SEP> 47.0 <SEP> g / 1
<tb>
A bath prepared with this solution has the following contents:
EMI3.3
<tb> Zn <SEP> 3.1g / 1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P205 <SEP> 9.4 <SEP> g / 1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C103 <SEP> 3,4 <SEP> g / 1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Na20 <SEP> 1.3 <SEP> g / 1
<tb>
To this basic composition is added in one case 0.12 g / l of pentasodium tripolyphospate, and in another 0.1 g / l of sodium hexametaphosphate and in these baths, as well as in the solution free of addition, the steel tubes are phosphated by soaking at 70 ° C. for eight minutes.
As in Example 1, the tubes are then lubricated and stretched. After shaping, the tubes treated in the baths according to the invention show a substantially brighter, almost white surface, while the control tubes still bear significant residues of phosphate layer and lubricant. The baths are reassembled using the concentrate indicated above to keep the phosphate and zinc content constant. The condensed phosphate pump-over is carried out by adding 0.5 g of sodium hexametaphosphate or 1 g of pentasodium tripolyphosphate respectively per m2 of surface treated to the bath.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described, which have been cited only as examples.