"Procédé de préparation d'un fil d'acier au carbone destiné
à des câbles ou ressorts"
BREVET D'INVENTION
Priorité des deux demandes de brevet déposées en Suède le
2 avril 1975, respectivement sous le n[deg.] 7503755-6 et sous
le n[deg.] 7503758-0, toutes deux au nom de la Société susdite.
Le fil d'acier utilisé pour la fabrication de câbles ' et de ressorts est généralement préparé par le procédé dit d'étirage à froid et de patentage d'acier au carbone. Le fil
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zinc. La meilleure protection contre La corrosion est obtenue
par une immersion à chaud dans une masse fondue de zinc, en
tant que dernière opération. L'étirage à froid du fil après l'immersion à chaud diminue l'épaisseur de la couche et réduit ainsi la résistance à la corrosion, mais il est souvent nécessaire, en vue d'améliorer la surface, de faire en sorte que la fabrication des câbles ou l'enroulement des ressorts puisse être effectué à une vitesse et précision suffisantes.
On a besoin dans une large mesure d'un procédé de traitement de surface entraînant une résistance améliorée à la corrosion du fil d'acier au carbone, même si l'épaisseur de la couche est en substance réduite, par exemple, par étirage.
Toutefois, non seulement l'épaisseur de la couche est décisive pour l'effet de protection contre la corrosion, mais
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que l'aptitude de l'alliage à maintenir ou conserver son activité électrochimique de façon que l'effet de protection cathodique ne cesse pas à cause de la formation de produits
de corrosion modifiant le potentiel d'électrode dans une direction positive.
La présente invention concerne un procédé de préparation de fil d'acier au carbone dans lequel le fil est étiré à froid en différents stades. Un stade du procédé est une galvanisation classique par immersion à chaud et un second stade est un alliage superficiel subséquent dans une masse fondue contenant du zinc et d'autres métaux, choisis de telle sorte qu'une forte amélioration de l'effet de protection contre la corrosion soit obtenue. Ce second stade d'alliage super- ficiel peut être l'opération finale, mais - et ceci est gène- ralement le cas - il peut être suivi d'un étirage à froid jusqu'à une dimension et dureté finales,
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ments protecteurs en deux stades, le premier stade consistant en une galvanisation par immersion à chaud. Dans un procédé ; de ce type, des métaux, tels que Cd, Sn, Al, Bi, qui ont une
très faible tendance à former des alliages avec l'acier, peuvent être liés au fil en raison de leur tendance prononcée à former des alliages avec le zinc.
Toutefois, la mise en oeuvre de ces procédés pour la fabrication de câbles, ressorts et autres n'a pas été possible pour plusieurs raisons.
Les différents obstacles ont été éliminés grâce à la présente invention.
Conformément à l'invention, le revêtement protecteur du fil d'acier au carbone est préparé par une immersion à
chaud en deux stades. Le premier stade est une galvanisation classique par immersion à chaud dans du zinc fondu (masse
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alliage fondu (masse fondue n[deg.] 2) se composant de zinc et d'un ou de plusieurs des métaux suivants : Sn, Cd, Al, Pb,
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à une température de 30[deg.]C au minimum et de 75[deg.]C au maximum au-dessus de la température de liquidus pour la composition d'alliage effective.
On a constaté qu'il convient que la masse fondue n[deg.] 2 contienne de l'étain, du cadmium ou les deux à la fois et que
�> sa teneur en zinc soit de 2 à 40%, de préférence de 4 à 40%.
Lorsque la masse fondue n[deg.] 2 contient de l'aluminium,
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En plus de ce qui précède, on a observé qu'il convient <EMI ID=8.1>
en dehors du zinc, soient réduites comme suit :
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Tous les pourcentages précités et mentionnés ci-après sont des pour-cent en poids.
L'obstacle à l'application du procédé en deux stades était dû au fait que la masse fondue n[deg.] 2 se composait antérieurement d'un métal pur, tel que de l'étain. Ainsi, l'aspect de l'acier traité en deux stades, apparu dans une solution corrodante avec un haut potentiel d'électrode déterminé par
la couche externe, et aucune protection cathodique, a été donné à l'acier. Or, on a constaté avec étonnement que le potentiel d'électrode de l'étain, par exemple, peut être radicalement réduit par l'addition d'une dose minimale de zinc.
Exemple 1 :
Une série de masses fondues d'étain et de zinc, dont les compositions sont citées ci-dessous, ont été préparées :
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<EMI ID=11.1> 5 minutes dans une solution aqueuse de NaCl à 5% est indiqué
au tableau.
Ainsi, la matière de la masse fondue modifie apparemment son caractère brusquement du "noble" au "non noble", comparé
avec l'acier d'une teneur en zinc d'environ 0,5 à 1,0%.
L'exemple montre que si la seconde masse fondue se compose d'étain avec au moins 1% de Zn, le potentiel d'élec- trode peut être dirigé vers une valeur se situant nettement au-dessous de celle de L'acier, mais au-dessus de celle du
zinc, de sorte que l'on peut s'attendre à un effet de pro- tection contre la corrosion accru.
Exemple 2 :
Pour vérifier l'effet découvert dans l'exemple 1, un
fil de ressort contenant 0,85% de C est patenté et étiré à
froid. Ensuite, il est traité superficiellement en deux stades, dont le premier est une galvanisation classique par immersion
à chaud. Dans le second stade, des masses fondues citées
au tableau ci-après pont utilisées. Après les essais, les potentiels d'électrode indiqués sont mesurés dans une solution
de NaCl à 5%.
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Note : Le potentiel de l'acier est lui-même d'environ - 335 mV.
L'exemple montre que l'effet décrit dans l'exemple 1 apparaît également dans un procédé effectif d'immersion à chaud en deux stades, mais que la teneur minimale en zinc
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L'addition d'aluminium par un procédé en deux stades n'a pas encore été réalisée en pratique, en raison de la haute température de fusion de l'aluminium et des alliages riches en Al qui influencent les propriétés mécaniques du fil de câble ou de ressort défavorablement. Si on souhaite maintenir une basse température de masse fondue, la teneur en Al de la masse fondue doit être sévèrement limitée. Or, on a observé étonnamment que si un fil, après galvanisation par immersion à chaud, traverse une masse fondue de zinc ou d'alliage de
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composition de l'eutectique Zn-Al, c'est-à-dire une teneur en Al inférieure à 5%, l'aluminium est enrichi à la surface du fil, dans la mesure où le fil est refroidi et activé d'une manière appropriée entre les stades 1 et 2.
L'activation peut être effectuée en refroidissant brusquement le fil après galvanisation par immersion à chaud et en le traitant ensuite avec une solution acide, ou en le traitant électrochimiquement dans une solution acide, neutre
ou alcaline. L'activation se fait de préférence dans un bain-marie contenant 1 à 5 g d'acide chlorhydrique et 30 à
200 g de chlorure d'ammonium par litre de solution à une température de 30 à 60[deg.]C et pendant une durée de 2 à 6 secondes.
Exemple 3 :
Un fil de câble contenant 0,6St de C est patenté et étiré à froid. Ensuite, sa surface est traitée en deux stades.
Une masse fondue zinc-étain contenant de l'aluminium est utilisée dans le second stade; cette masse comprend 89% de Zn, 8% de Sn et 3% d'Al. On obtient ainsi un fil dont le potentiel
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La résistance à la corrosion déterminée par l'essai de pulvé- risation de sel (essai accéléré selon ASTM B 117) est de plus de 100 heures.
Par la combinaison d'une couche de zinc pur du stade 1 et d'une couche d'environ la même épaisseur du stade 2, on peut ; s'attendre à ce que la teneur moyenne en aluminium de la
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Grâce à une analyse précise de la couche au moyen d'une spectroscopie par absorption atomique, on a obtenu des teneurs en Al de la couche de l'ordre de 9,6 à 13,0% au cours d'essais répétés du même fil et d'une mise en oeuvre répétée du procédé entier.
Un obstacle supplémentaire à l'application du procédé
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trôle de deux réactions possibles et se développant simultanément durant le stade 2. D'une part, on obtient une dissolution du zinc à partir du fil qui., si elle est trop prononcée, donne des surfaces brutes et une composition changeant continuellement de la masse fondue 2 et, d'autre part, on prélève un métal d'alliage de la masse fondue 2 dans la couche, lequel, s'il est trop prononcé, donne par conséquent des couches épaisses ayant une étirabilité peu satisfaisante. Or, on a observé que la température de la masse fondue n[deg.] 2 doit être réglée eu égard à la position de la ligne de liquidas quant à
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Exemple 4 :
Un fil d'acier au carbone (0,80% de C) est patenté
à une dimension de 5,5 mm et réduit par un étirage à froid
à un diamètre de 3,0 mm (réduction de 70%). Le fil est traité superficiellement en deux stades, avec du zinc dans
le premier stade et un mélange zinc-cadmium dans le second
(17% de Zn, 83% de Cd). Ensuite, le traitement se termine par un étirage à froid jusqu'à un diamètre de 2,0 mm (réduction totale de 87%). Un échantillon parallèle de ce même
fil est étiré à 3,0 mm, est galvanisé classiquement par immersion à chaud et est étiré à un diamètre de 2,0 mm. Les
deux types de fil sont vérifiés en les soumettant à un essai de pulvérisation de sel ASTM B 117 pendant 96 heures. Le fil galvanisé classique est sévèrement corrodé, mais le fil traité en deux stades n'est attaqué par aucune rouille rouge.
Exemple 5 :
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on fabrique un câble à 19 fils dont les extrémités sont dotées de garnitures d'acier inoxydable. Les garnitures et le câble sont vérifiés pendant 288 heures au moyen d'un essai de pulvérisation de sel. Aucune corrosion n'est observée, ni même dans les interfaces de contact entre les garnitures d'acier inoxydable et le câble superficiellement allié.
Exemple 6 :
En partant du fil de l'exemple 4, on fabrique des
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Le fil semble avoir des propriétés mécaniques telles qu'il convient très bien à la fabrication de ressorts. Un essai de corrosion pendant 150 heures par pulvérisation de sel a donné des résultats acceptables. La coupe du fil pendant la fabrication laisse des surfaces d'acier non revêtues aux extrémités des ressorts. Ces extrémités ne sont même pas effectuées. La formation de rouille est empêchée par l'effet de protection cathodique de la couche.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé d'immersion à chaud en deux stades pour la préparation d'un fil d'acier au carbone résistant à la corrosion, caractérisé en ce que le premier stade de ce procédé (masse fondue n[deg.] 1) est une galvanisation classique par immersion à chaud et en ce que le second stade est un traitement dans un alliage fondu (masse fondue n[deg.] 2) se composant de zinc et d'un ou de plusieurs des métaux ci-après : Sn, Cd,
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et non supérieure à 75[deg.]C au-dessus de la température de liquidus pour la composition d'alliage effective.