BE674380A

BE674380A - Composition pour recouvrement des surfaces d'acier par de l'aluminium ou un alliage d'aluminium et processus de recourvrement appliquant ladite composition

Info

Publication number: BE674380A
Authority: BE
Inventors: Ranendra Dutta; Tarun K. Ghose
Original assignee: Jadavpur University
Priority date: 1965-12-28
Filing date: 1965-12-28
Publication date: 1966-04-15
Also published as: FR1506273A; GB1149899A

Description


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  "Composition pour recouvrement des surfaces d'acier par de l'aluminium ou un alliage d'aluminium et processus de recouvrement appliquant la.lite   composition".   



   La présente invention concerne une composition utilisée dans un procédé pour recouvrir des surfaces d'acier d'une couche d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. 



   Diverses   Méthodes   ont   déjà, été     proposées   pour recouvrir d'aluminium une surface d'acier. Les méthodes de ce genre compren- nent une   étape   consistant a faire passer à haute température la surface d'acier convenablement nettoyée par un bain de dérochage et ensuite dans un bain d'aluminium fondu.   Un(:   eutre méthode com- porte une étape consistant   a     pacsiver   chimiquement la surface 

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 d'acier avant de la recouvirir, ce qui évite l'opération de dérocha- ge.

   On a toutefois remarqué que des procèdes de ce genre ne donnent pas toute satisfaction, et cela plus particulièrement lorsqu'il s'agit de surfaces ainsi recouvertes qui doivent servir de récipients pour la conservation des aliments. 



     Un   des buts de la présente invention est de donner   naissan-   ce à une composition améliorée utilisée dans le processus destiné   @   recouvrir une surface d'acier d'une couche d'aluminium ou d'un   alliacé d'aluminium.   



   Un autre but de la présente invention consiste à élaborer une méthode pour la préparation d'une composition utilisée dans le susdit procédé pour recouvrir des surfaces d'acier d'une couche d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. 



   Encore un autre but de la présente invention consiste à   élaborer   un procédé pour recouvrir des surfaces d'acier d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium. 



   Conformément à la prudente invention, on a trouve une com-   posite   n utilisée dans un procédé pour recouvrir des surfaces d'acier d'une couche d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium,   le dites   surfaces étant utilisées par exemple comme récipients pour denrées alimentaires y compris des denrées alimentaires en conserve, ladite composition étant caractérisée par le fait qu'elle consiste en une pluralité de composés métalliques, la   composition   en question étant en état de suspension soit dans un système aqueux contenant un agent émulsifiant convenable, ou à   l'état     pulvérisé   ou, conjointement avec un   acent   mouillant de nature inerte,

   lesdits   conpoe6a   métalliques ayant été choisis de groupes tels que ladite composition constitue une liaison métallurgique entre l'aluminium ou   l'alliage   d'aluminium et une surface d'acier convenablement nettoyée. 



   Conformement à l'un des modes d'exécution de la présente invention, la composition comprend des   chlorures   de sodium, de 

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 lithium, de potassium, du fluorure :' ulunin.ium et de l'oxyda de zinc. 



   En outre,   conformément   à la présente invention, la susdite 
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 composition comprend, des chlorures de sodiu-n, de litaiuJ1'I. de potassium, du fluorure d'aluminium,   de   l'oxyde de zinc et un ou des modificateurs appropries. 
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  Les modificateurs que l'on peut employer dan"- la :o;;imci  tion sont du   bifluorure   ae potassium et du   fluorostanate   de potassium. 
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  A part scia., conformément i la présente i:v011l;':'on. on fait: usa-le d'une comp0cition"cocprenant 10 a 30Z de chlorur - je sodium, 5 à âh de chlorure de lithium, 10 u 70% Je fb(r',1.r', de sodium, 5 il 14l" de chlorure do potassium, 'J,05 <x 5.> ':'oxy.\c -le zinc, 5 a 30  de fluorure d' aluminiu;:1 ot un ou plusieurs modifi- cateurs. 
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 Quoique de traces de modificateur oui usent être employées dans la présente invention, il est aussi au   ressert   
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 de cette derniers de faire usage dans la composition de J j. '-j% de fluorostanate de potassium et/ou 0 a GS:: ùe bifluorure' oc potassium. 



  En outre, conformément à la pr6&cntc invention, il ont crée un procède pour recouvrir d'aluminium ou d'un -il.Um;c d'aluminium des surfaces d'acier, comprenant les t:,;r,:. consistant à appliquer ladite composition sur lesdites surfaces J':lC.L0T' convenablement nettoyées, à sécher ladite surface et cn"'1.tt.,-, il appliquer l'aluminium fondu ou 1'alliage d'aluminium sur   la   surface séchée. 



   On se rendra compte de ce que l'application de l'agent de 
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 dérochago devrait être faite sur la surface d'acier ..1û:1'nt nettoyée, dune température qui n'apporte aucune modification aux proprietëeffectivea de l'agent en question. Do préférence , ce 
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 dernier devrait être :mpli<1uû sur la surface d' aclc t' . ;'0!;:: 

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 température ambiante. 



   Ladite surface d'acier peut être nettoyée au moyen d'une méthode conventionnelle quelconque et ce processus ne constitue pas un aspect nouveau de la présente invention. Toutefois, il importe que la surface d'acier se trouve dans un état de propreté avant application du décapant, parce que toutes particules   étrangères   adhérant à la surface auraient un effet nuisible sur le   dépôt,   
Subséquemment à l'application de l'agent décapant, la surface d'acier est séchée pour la débarrasser d'eau, et est ensuite passée dans un bain contenant de l'aluminium ou un   alliage   d'aluminium fondus. 



   La surface d'acier, une fois recouverte, peut ensuite être anodisée. L'étape d'anodisation ne constitue pas une partie essentielle du procédé de formation de la surface recouverte et peut n'avoir lieu que dans certains cas où l'on exige des propriétés particulières de la surface recouverte.   L'électrolyte   peut être par exemple de l'acide   aulfurique   ou de l'acide oxalique, la surface recouverte constituant l'anode tandis que la cathode est généralement constituée par une électrode de plomb ou d'aluminium. Le temps nécessaire pour le dépôt électrolytique ne dépassera pas, de préférence, 15 minutes. 



   Nous allons maintenant nous occuper du recouvrement con- sistant en aluminium ou un alliage d'aluminium. Quoique l'aluminium forme un bon recouvrement de la surface d'acier, il est préférable d'employer un alliage d'aluminium en vue de réduire le nombre de couches et d'obtenir de meilleures pro- priétés de la surface d'acier recouverte. Les genres d'alliages qui peuvent être utilisés dans le cadre de la présente invention, sont par exemple constitués: d'aluminium et de titanium d'aluminium et de manganèse 

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 d'aluminium et de silicium d'aluminium,de silicium et de titanium d'aluminium et de magnésium. 



   Ainsi il sera considéré comme évident par tout nomme de métier, que les alliages qui ne se prêtent pas au but proposé de constituer un recouvrement, sont ceux qui n'offrent pas une bonne liaison métallurgique, de même que ceux qui sont susceptibles d'être toxiques dans certaines applications du produit. 
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 EXE:1I 1 
On s'est procuré de la tôle d'acier doux telle qu'elle est fournie par la "Tin Plate Company of   India,   Limited". L'analyse de cette tôle de base est donnée ci-après.

   Ce genre de tôles de base:   utilisera   dans le processus d'étamage à chaud par plongée convient 
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 4 la fabrication de t;5-.Ler, étalées destxnLes à en faire des boîtes de conserves,   ANALYSE,   : 
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 J.0006 - 3,1 n - 0,"C s0i ? - 0,03 - 0,J5 o   ,03 - t7 a 
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<tb> 3i- <SEP> traces
<tb> 
 
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 Epaisseur de la plaque "4+ " ;. 5 ) - 0 .....e Laminage à froid et recuit. 



   La surface de la tôle noire a été nettoyée et débarrassée de rouille et de corrosion   superficielles.   De petits morceaux ont été coupés à la cisaille de la grande tôle, et après nettoyage méca- nique furent plonges dans une solution de 10% d'acide chlorhydrique   aprâs   dégraissage dans une solution légèrement alcaline contenant 
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 cornn'3 içent actif de surface un produit du type uit Tergal (marque. de fabrique).Les échantillons servant à l'expérience sont restés complètement immergés dans l'eau acidulée du bêcher jusqu'au moment 

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 du   dérochae   et de la plongée dans le bain d'aluminium fondu.

   On a i remarqué que si la surface de la tôle n'avait pas été convenablement! nettoyée à l'alkali et à l'acide dans la méthode par plongée à chaud, on n'obtenait pas de bons résultats et qu'il se produisait invariablement un alliage présentantdes taches irrégulières. 



  PLONGEE DANS LE   BAIN     D'ALUMINIUM   OU   D' ALLIAGE     D'ALUMINIUM   FONDUS: 
Avant de procéder à la   plonge   propremont dite, on a fait   des   essais avec la composition ou le décapant décrits ci-dessus, ceci afin d'obtenir une indication capable de déceler si la surface de la tôle était suffisamment propre et concernant la fluxion des matériaux ae   l'alliage.   



   Dans la première série d'expériences, on a utilisé deux petits creusets en matière réfractaire, dont l'un pour y fondre le fondant et l'autre pour y fondre l'aluminium, Ils furent mis dans un four muni de souffleries, Le métal a fondu après une demi- heurs ot le fondant également, Mais après seulement 10 minutes, Après fusion, le   fondant <i     réagi     vigoureusement   avec la matière réfractaire, entraînant des perforations dans les creusets, Cola était attendu, vu que les fluorures contenus dans le fondant étaient en état do fusion, De petite morceaux de la tôle do base y ont d'a- bord été plongés, puis plonges immédiatemetn après pendant environ 20 secondes dans l'aluminium fondu.

   La température dudit aluminium de pureté commerciale a été maintenue aux environs de   700 C.   Les côles ont ainsi pu être aluminisées, mais pour l'essai de flexion.   on   a remarque que la couche s'écaillait partiellement et que pendant que se faisait la diffusion à l'intérieur du fluide, elle rendait la tôle cassante. 



   A cette étape, la température de la tôle aluminisée a été réduite après l'étape   d'alurninisation,   les tôles ont été plongées dans l'eau pour les refroidir rapidement jusqu'à la température 

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 ambiante et de cette manière la vitesse de diffusion a été diminuée 
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 Quelques lamelles ont été aluninisoes avec de l'aluminium conuaer- cialement pur. 



    EXEMPLE   II 
La même opération a été effectues dans ce procedê a chaud par plongée, à cette différence prèsque l'alliage d' aluminium a été modifié dans le but de réduire la température effective de plongée et de conserver l'avantage de maintenir l'alliage à 
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 l'état élastique. Cet essai a été effectué sur un allia?;** 'ant une viscosité relativement basse et qui de ce fait facilitait 
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 l'écoulement du mutai liquide de la tôle.

   La méthode de àa.r.4ha;e 
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 a aussi été modifiée et ce n'est qu'après un léc-er échauf l'enent '# des tôles que du flux on poudre a   été     saupoudra     'uniformément   sur ' la tôle qui a ensuite été chauffapour produire la insion. puis   immédiatement   plonge dans l'alliage à une   température     d'environ   
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 67000. On a ainsi obtenu don surface  aluninisucu tl'3 catis- faisantes. 



    EXEMPLE  III 
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 Coraporte ;,ent de panneaux d'acier aluninisus en contact avec différents aliments préparés dans xes bi10nu entièrement la.'1uéc. tII'"'-- -4J -, 
Dans différentes séries d'expériences, des essais   d'em-     ballages   ont   été   entrepris avec les types suivants de   p@@@ues     recouvertes,   
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 1. Alumînisces 2. Aluminiages ancdisues 3. Aluminiséee laquées it. Aluminisées, anodisées et laquées 5. Simple boite de fer blanc pour camp3.J:'aÍnmi. En tout environ 500 récipients. 



   Les méthodes habituelles de traitement et de conserve 
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 d'aliments ont été subies. Les produits emballés étaient, 1f':t :'!J,nt%: 

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Pois en saumure, Jus de tomate 
Jus de pamplemousse, Viande (mouton salé) 
Poisson (carpes en saumure) Betteraves en saumure 
Lait condensé (nonécrémé) Pommes de terre en saumure 
Riz Légumes au curry (épicéa) 
Dalda Beurre salé 
Fromage (préparé) Vinaigre 
Epinards Eau du robinet 
Riz aux légumes (épicé) Mangues en sirop. 



   Dans la première série d'expériences, des panneaux d'acier aluminisé de 5 x 5 cm furent nettoyés et les bords coupés furent recouverts d'une laque devinyl et étuvés pour enlever le solvant et pour "curing". Certains des panneaux ont été anodisés pendant 10 à 15 minutes dans une solution d'acide sulphurique à   15%.   Ceux- ci étaient aussi inclus, comme mentionné ci-dessus, dans l'easai d'emballage, Des panneaux aluminisés ont aussi été recouverts da deux couchez de laque universelle pour aliments par la méthode de plongée et d'écoulement, et traités à 200 C. 



   De la laque   Weidorhold     WW7   pour aliments a été fabriquée par la firme Hermann   Weiderhold,   en Allemagne. Certains des panneaux   aluminis6s   anodisés ont été recouverts de laque à   usage   universel. L'adhérence aux surfaces aluminisées et alumini- sées anodisées a été satisfaisante et il ne s'est manifesté aucun signe d'écaillement, alors que l'épaisseur de la couche n'était pas excessive. 



   Dans la première série, du riz, des pois, des pamplemous- ses, des tomates et de la viante hachée ont été traités et emballés dans des boîtes à confiture entièrement laquées. Les observations suivantes ont été faites à l'ouverture de celles-ci après une pé- riode variant entre une semaine et 26 semaines d'emmagasinage à la température ambiante. La période de conserve s'étendait sur les mois d'été de l'année. Dans le cas de riz, de viande, de 

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 tomates  de pois, il se produit normalement une coloration excessive due au soufre, associée avec un désétamage d'une boite do fer blanc ordinaire, (sans laque). La surface aluminisée n'a pas montré, dans nos expériences, de taches par corrosion ou autres types de transformation chimique de la couche superficielle de l'aluminium.

   Cela était dû à l'oxydation superficielle de l'aluminium qui avait eu lieu pendant qu'elle était aluminisée. 



  Dans le cas de fruits acides emballés comme des jus de tomates et de pamplemousses, les surfaces aluminisées anodisées ont fait preuve d'une meilleure résistance a la corrosion que des panneaux uniquement   aluminisëes,   et des panneaux laqués avaient fait preuve d'une considérable amélioration de même qu'en ce qui concerne la résistance à la corrosion. Dans le cas d'emballages très acides, de PH   2,5 à   3, il y avait une tendance un gonflement d'hydrogène dans les boîtes à panneaux simplement   aluminis6s   et   aluminises   anodisés. 



   Dans le aeconde série d'expériences, une large variété de produits tels que du la viande, du poisson, des légumes et des fruits ont été emballés   comme     uécrit   ci-dessus, tandis que des panneaux de 10 cm x 7,5 cm de diverses descriptions et comme décrits ci-dessus ont été   insérés   dans les   bottes   en même temps que les produits, et les résultats sont   résumés   ci-dessous. 



   Le riz, la viande, le poisson, les épinards, l'eau du robinet, les betteraves, les pommes de terre, les   pois, le   lait, le dalda, le beurre et pois, n'ont   montré   aucun genre d'altération de surface des tôles aluminisées anodisées,   aluminisées   laquées, et aluminisées anodisées laquées. Les produits,   aprs   ouverture des boites suivant une période variant entre une   senaine   et 26 semaines ont été goûtés par diverses personnes, et en aucun cas on a remar- que un changement dans la conservation et dans le goût. 



   Des emballages de fruits acides tels que le jus de pam- plemousse, le jus de tomate, les manques en saumure, les   mandes  s en 

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 sirop, etc* ont donné lieu à divers types de   résultats.   Dans le cas de jus de pamplemousse on a trouvé un minimum de corrosion des panneaux aluminsés et aluminisés   anodis6s,   et dans les autres emballages très acides, on a observé des gonflements d'aydrogène, mais avec les panneaux laques, les emballages acides présentaient une résistance relativement meilleure à la corrosion. 



  Les   emballages   de contrôle, c'est-à-dire les simples boîtes de fer blanc,ont aussi été examinées   conjointement   avec les produits tels que du poisson, de la viande, du riz, des pommes de terre, etc., et l'on a constaté qu'il s'était produit des colorations ducs au soufre et un désétamage, tandis que les produits étaient aussi partiellement colorés à la surface de contact. 



   On a constaté quelques effets remarquables : 
Dans le cas de betteraves en saumure, on a trouvé que le produit n'avait pas changé de couleur dans l'emballage contenant des panneaux aluminnisés tandis que dans les boites de fer blanc le produit avait entièrement blanchi jusqu'à décoloration complète. 



   Les surfaces d'acier aluminisé éprouvées dans le processus décrit ci-dessus ont prouvé qu'elles avaient la propriété de résister à la corrosion dans des conditions d'atmosphère humide ou lorsqu'elles étaient exposées à l'eau, mieux que les surfaces d'acier galvanisé dans les champs d'applications tels que des tôles de construction, des récipients et des tuyaux en général, ainsi que de raccords et de joints. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

REVENDICATIONS, 1.- Une composition pour être utilisée dans un processus de recouvrement de surfaces d'acier par de l'aluminium ou un alliage d'aluminium, lesdites surfaces ainsi recouvertes étant utilisées par exemple comme récipients pour denrées alimentaires, y compris des conserves de produits alimentaires, caractérisée par le fait que ladite composition consiste en une pluralité de composés mé- talliques, ladite composition étant en un état de suspension soit <Desc/Clms Page number 11> EMI11.1 dans un système aqueux contenant un agent Gm1.Üsificata'r convenable, ou dans un état pulvérisé lorsque, conjointement avec un ant EMI11.2 souillant constitue d'une 3:..tb.::;ance inerte, lesdits composes '..6- talliques sont choisie zie groupes tel..;

que ladite composition pro- cure une liaison métallurgique entre l'aluminium ou l'ai' .2. -1- 'a,je d'aluminium et la surface- d'acier nettoyée. EMI11.3

2.- Une composition conforme la revendication ##, Cr.tt'aot6- risée par le fait qu'elle- comprend 'e:: chlorures iu 3Uü:.., nv litÜJ..117 do potassium, du fluorure d'aluminium, et de l'oxyde de xii.c 3.- Une composition coniorne a la revendication i, c'tract'j risée par le fait qu'élis comprend des chlorures de sodium, de lithium de potassium, du fluorure d'aluminium, de l'oxyde de zinc et d'un ou de plusieurs modificateurs approprias, 4.- Une composition conforma aux revendicationsla 3, caracté- EMI11.4 risée par le fait que ledit ou lesdiuc modificateurs '1J.' e1b contient est ou sont choisis dans le groupe consistant en oifluorure de potassium et en fluorostanato de potassium 5.- Une composition conforme aux revendications de 1 ;;

1. 1,. caractérisée par le fait qu'elle comprend 0 w 5, lue aiJ.ur.xG:e de potassium, et/ou 0-5;' .le fluoro:.::t;lnatf -le potacsiura.

G.- Une composition conforme aux revendications de 1 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend 10-30,' le chlorure de EMI11.5 sodium, 5"25% de chlorure de lithium, 10-70. ## ic fluorure ci,: sodium, ; 5-40,1' de chlorure de potassium, 0,05-5,,o' d'oxyde zinc, fj¯5'J,î de fluorure d'aluminium, et un ou plusieurs modificateurs. EMI11.6

7.- Composition conforme aux revendication., lo 1 .. ? i caractérisée par le fait qu'elle comprend 10-30 '.H: chlorure fïe sodium, 5-25/ de chlorure de lithium, llJ-70 do fluor-ire d''- sodium, ;-11O de fluorure de potassium, 0,05-5% 'OX'/!1:; #;<# nim, 5",1)0;; de 1 fluorure d'aluminium, 0-3% d'un aident !tll::lJ.CatC.l3" '.)1, d'un ou de plusieurs modificateurs.

9.- Une composition conforme a la revendication 7, carac <Desc/Clms Page number 12> risée par le fait que les éléments de ladite composition s'y trouvent en suspension aqueuse.

3.- Composition conforme aux revendications 1 à 8, carac- térisée par le fait qu'elle comprend 0 à 10% de chlorure de zinc, 10.-' Une composition conforme aux revendications de 1 à 9, caractérisée par le fait que ladite composition est formée et appliquée a la température ambiante sur la surface d'acier net- toyée.

11.- Une composition utilisée dans un processus pour appliquer une couche d'aluminium ou d'alliage d'aluminium sur des surfaces d'acier, substantiellement comme décrite ici.

12.- Un processus pour recouvrir d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium des surfaces d'acier, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes, savoir : appliquer une couche de ladite composition sur une surface d'acier nettoyée, de sécher ladite surface et d'appliquer ensuite l'aluminium ou l'alliage d'aluminium fondus sur ladite surface séchée, ladite composition consistant en une pluralité de composés mé- talliques, ladite composition étant en état de suspension par exemple dans un système aqueux contenant un agent émulsificateur convenable à l'état pulvérisé lorsqu'il se trouve en conjonction avec un agent mouillant qui est un produit inerte,

lesdits com- posés métalliques étant choisis de groupes tels que ladite composition procure une liaison métallurgique entre l'aluminium ou l'alliage d'aluminium et une surface nettoyée d'acier.

13.- Un processus conforme à la revendication 12, carac- térisé par le fait que ladite couche comprend un film de ladite composition.

14.- Un processus conforme aux revendications 12 et 13, caractérisé par le fait que lorsque ladite composition est appliquée à la surface nettoyée d'acier, elle comprend une composition en suspension aqueuse. <Desc/Clms Page number 13>

15.- Un processus conforme aux revendications 12 à 14, caractérise par le fait que ladite composition est a l'état de pou- dre et est aspergée sur la surface d'acier propre, conjointement avec un argent mouillant qui, lui.est chimiquement inerte.

16.- Un processus conforme aux revendications 12 à 14 dans lequel ladite surface d'acier nettoyée est plongée dans ou recouverte d'une composition à la température ambiante.

17.- Un processus conforme aux revendications de 12-16, caractérise par le fait qu'il comprend les étapes consistant à plonger la surface nettoyée d'acier dans un premier récipient EMI13.1 contenant ladite composition a l'état de suspension, ce qui fait qu'une couche de ladite composition est formée sur ladite surface, EMI13.2 de sécher et ensuite 'le r)lon;,,er ladite surface dans un second récipient contenant ledit aluminium ou alliage d' aluminium fondus jusqu'à ce qu'il se soit, formé une couche sur ladite surface.

18.- Un processus aux revendicationsde 12 a 17, EMI13.3 caractérisa par lo fnit quv la c-urfaco ainsi recouverte est .modicC'O danc un 'iai- 01octrol,"tiquo , rocouvertc Un processus "'our recouvrir d'aluminium ou d'un Liliane d'alu:4ln'!.u', os --"acier, suostantiollement colite décrit c>-âor.r,ust 20,- Une surface d'r."-".er aluminisé d'après le processus décrit ci-dessus.