BE897788A - Revetement a base de fer - zinc - aluminium et procedes pour le realiser - Google Patents
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Abstract
Revetement à base de fer - zinc - aluminium se composant au moins d'une couche constituée principalement de composés intermédiaires Fe-Zn-A1 contenant maximum 25 % Fe et 5-45 % A1. Cette couche peut etre couverte d'une couche de zinc contenant 3-10 % A1. Au moins une des couches peut en outre contenir maximum 1% de Mg,Si,Sn,Pb,Ni,Cr,Cu,Sb Mischmetall. Il est prévu différents procédés pour réaliser la couche intermétallique Fe-Zn-A1.
Description
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CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUESCENTRUM VOOR RESEARCH INDE METALLURGIE, Association sans but lucratifVereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).
Revêtement à base de fer-zinc-aluminium et procédés
EMI1.1
pour le réaliser.
La présente invention est relative à un revêtement du type fer- zinc-aluminium et à des procédés susceptibles de le réaliser.
Il est connu depuis longtemps de protéger les tôles d'acier contre la corrosion, par des revêtements métalliques divers, constitués soit de métaux sensiblement purs, tels que l'aluminium, l'étain et le zinc, soit d'alliages tels que zinc-aluminium, zinc-nickel, zinc-fer, etc... Divers procédés de réalisation de ces revêtements sont par ailleurs utilisés ou utilisables.
Parmi les procédés largement utilisés, citons l'immersion dans
EMI1.2
un bain fondu, particulièrement appliquée en galvanisation à chaud, et le dépôt électrolytique./y w
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La galvanisation à chaud est utilisée dans le cas de revêtements constitués de métaux sensiblement purs, en particulier de zinc ou d'aluminium, ou d'alliages à point de fusion relativement bas, comme par exemple les alliages zinc-aluminium.
En ce qui concerne les tôles galvanisées à chaud, on a notamment . développé un procédé qui consiste à faire réagir le revêtement avec le substrat, par application d'un traitement thermique approprié. Il se forme ainsi, entre le substrat ferreux et la couche extérieure du revêtement, une couche intermédiaire d'alliage constituée de composés intermétalliques de fer et de zinc. La surface du revêtement ainsi obtenu présente un fini satiné qui lui confère une très bonne résistance à la corrosion et une excellente adhérence à la peinture. Ce matériau est largement utilisé aussi bien dans l'industrie automobile que pour d'autres applications exigeant une bonne aptitude des matériaux à être peints.
Il existe essentiellement deux types de procédés'permettant d'obtenir des revêtements comportant cette couche intermédiaire d' alliage fer-zinc.
- Les premiers procédés consistent à traiter la tôle directement à sa sortie du bain de galvanisation en la faisant passer dans un four à atmosphère réductrice ; dans ce four, le revêtement de zinc réagit avec le fer de la tôle, ce qui provoque la for- mation de la couche intermédiaire d'alliage.
--Dans les seconds procédés, la tôle passe par un four de chauf- fage à flamme soit oxydante et puis réductrice, soit neutre et puis réductrice, puis entre dans le bain de galvanisation à une température nettement supérieure à celle qu'elle pré- sente dans la galvanisation usuelle, ce qui donne naissance à la couche intermédiaire d'alliage Fe-Zn.
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Il convient toutefois de limiter la teneur en aluminium du bain, car cet élément bloque la formation des composés intermétalliques. En outre, il est nécessaire de refroidir le bain, en raison de la température élevée de la tôle qui y est plongée. Ces deux inconvénients ne sont pas négligeables et doivent être pris en considération.
Les revêtements ainsi obtenus-contiennent jusqu'à 10 % de fer.
Dans l'état actuel de la technique, il n'est cependant pas possible de réaliser des revêtements de ce type aisément et directement par immersion dans un bain fondu. En effet, alors que la galvanisation se fait généralement par immersion dans un bain de zinc maintenu à une température d'environ 450oC, le revêtement par immersion dans un bain contenant par exemple 8 % Fe nécessiterait des températures de bain supérieures à 780oC, ce qui pose des problèmes technologiques importants.
Des revêtements d'alliages Zn-Fe peuvent aussi être réalisés par dépôt électrolytique.
La présente invention concerne un revêtement contenant des composés intermétalliques complexes Fe-Zn-Al, ainsi que des procédés permettant de le réaliser de manière économique. Comme on le verra plus loin, un tel revêtement présente une résistance à la corrosion améliorée, une ductilité élevée, une bonne aptitude à être peint et de plus, possède une très bonne soudabilité.
Le revêtement qui fait l'objet de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il se compose au moins d' une couche constituée principalement de composés intermétalliques Fe-Zn-Al et présentant la composition pondérale suivante :
Fe : 0-25 %, de préférence 5-15 %
EMI3.1
1
EMI3.2
Al : 5-45 %
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Zn : solde.
Selon une variante particulière de l'invention, le revêtement comporte, au-dessus de la couche de Fe-Zn-Al, une couche de zinc contenant de 3 à 10 % d'aluminium.
Selon l'invention, il s'est également avéré intéressant d'inclure, dans au moins une des couches constituant le dit revêtement, au maximum 1 %, et de préférence au maximum 0,5 %, au total, d'au moins un constituant choisi parmi le Mg, Si, Sn, Pb, Ni, Cr, Cu, Sb, Mischmetall.
Au sens de la présente demande de brevet, le terme"Mischmetall" désigne l'ensemble des alliages de terres rares comprenant du cerium et/ou du lanthane.
Divers essais ont montré que les produits pourvus d'un revêtement conforme à l'invention présentaient une tenue à la corrosion nettement améliorée.
C'est ainsi que la résistance à la corrosion accélérée au brouillard salin suivant la norme ASTM B-117 de produits portant le revêtement de la présente invention, s'est avérée au moins double de celle des produits galvanisés traditionnels.
Dans une atmosphère contenant 10 ppm de Sala vitesse de corrosion est trois fois moindre pour les produits revêtus conformément à l'invention, que pour les produits galvanisés classiques.
De plus, la protection contre la corrosion offerte par le revêtement de l'invention est meilleure que celle des revêtements de zinc à teneur en aluminium comparable, mais ne com- portant pas de couche intermédiaire d'alliage.
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La présente invention a aussi trait à des procédés économiques par lesquels on peut obtenir le revêtement précité.
Selon un premier mode de réalisation d'un revêtement comportant une couche d'alliage Fe-Zn-Al contenant de 0 à 25 % de Fe et de 5 à 45 % d'Al, conformément à la présente invention, on dépose à la surface d'un produit en acier, une couche de zinc contenant au maximum 45 % d'aluminium et au maximum 25 % de fer et on soumet ensuite à une opération de diffusion, le produit ainsi revêtu.
Dans le cadre de ce premier mode de réalisation, la couche de revêtement à base de zinc peut être déposée par toute méthode connue, telle que galvanisation, simple ou double, dépôt électrolytique, dépôt sous vide ou autre.
Selon un autre mode de réalisation d'une couche d'alliage FeZn-Al présentant la composition précitée, on immerge un produit en acier dans un bain de zinc fondu contenant de 3 à 7 % d'aluminium, on essore le dit produit à sa sortie du bain de revêtement, puis on le soumet à un traitement de diffusion par chauffage à une température comprise entre 350"C et 850"C, de façon à assurer la formation de la dite couche d'alliage Fe- Zn-Al, à la surface du dit produit.
Selon encore un autre mode de réalisation d'une couche d'alliage Fe-Zn-Al contenant les quantités de fer et d'aluminium indiquées ci-dessus, on chauffe le produit en acier jusqu'à une température comprise entre 4700C et 8500C et on l'introduit, à cette température, dans un bain de zinc contenant au maximum 25 %, et de préférence de 3 à 7 % d'aluminium. La tempé-
EMI5.1
rature élevée du produit provoque la formation, par diffusion, Il
EMI5.2
de la couche d'alliage Fe-Zn-Al désirée.
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Selon une varianss intéressante des modes de réalisation pré- cédents, on soumet le produit sortant du bain à un refroidis- sement rapide, à une vitesse comprise entre 400oC/s et 200oC/s, pour former un dépôt à fleurage minimisé et à structure eutec- tique fine et homogène, et ensuite à un chauffage à une tem- pérature comprise entre 3500C et 800 C.
Egalement selon un autre mode de réalisation du revêtement de l'invention, on immerge le produit dans un premier bain cons- titué essentiellement de zinc et contenant moins de 0, 5 % dl aluminium, le dépôt obtenu après cette première immersion étant constitué d'une couche extérieure composée essentiellement de zinc et d'une couche interne composée essentiellement de Zn-Fe, puis on immerge le produit en acier ainsi revêtu dans un second bain de zinc contenant de 3 à 15 %, et de préférence de 3 à . 7 % d'aluminium.
Les conditions de passage du produit dans le bain de zinc-alu- minium peuvent être aisément réglées de façon à assurer la for- mation de la couche désirée de Fe-Zn-Al par diffusion de l'alu- minium dans la couche sous-jacente de Zn-Fe.
Selon ce mode de réalisation, il peut néanmoins s'avérer néces- saire, sans sortir du cadre de l'invention, de soumettre le produit sortant du dit second bain à un traitement de diffu- sion, par exemple dans un four.
Toujours selon l'invention, on immerge le produit, pourvu au moins d'une couche constituée principalement de composés inter- métalliques Fe-Zn-Al, dans un bain de zinc contenant de 3 à 10 % d'aluminium.
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Dans le cadre des différents modes de réalisation d'un revêtement conforme à l'invention qui viennent d'être mentionnés, il s'est en outre avéré intéressant d'ajouter à au moins un des dits bains de zinc, au moins un constituant choisi parmi le Mg, Si, Sn, Pb, Ni, Cr, Cu, Sb, Mischmetall, en une proportion ne dépassant pas, au total, 1 % en poids du zinc.
Claims (10)
1. Revêtement à base de fer-zinc-aluminium, caractérisé en ce qu'il se compose au moins d'une couche constituée principalement de composés intermétalliques Fe-Zn-Al présentant la composition pondérale suivante :
EMI8.1
Fe : - 25 %, de préférence 5 - 15 % Al : 5-45 %,
Zn : solde.
2. Revêtement conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, au-dessus de la couche constituée principalement de composés intermétalliques Fe-Zn-Al, une couche de zinc
EMI8.2
contenant de 3 à 10 % d'aluminium.
3. Revêtement conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins une des dites couches contient au maximum 1 %, et de préférence au maximum 0,5 %, au total, d'au moins un constituant choisi parmi le Mg, Si, Sn, Pb, Ni, Cr, Cu, Sb, Mischmetall.
4. Procédé de réalisation d'un revêtement conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour former une couche constituée principalement de composés intermétalliques Fe-Zn-Al, on dépose à la surface du produit à revêtir, une couche de zinc contenant au maximum 45 % d'aluminium et au maximum 25 % de fer et on soumet ensuite à une opération de diffusion le produit ainsi revêtu.
5. Procédé de réalisation d'un revêtement conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour former une couche constituée principalement de composés inter- métalliques Fe-Zn-Al, on immerge le produit à revêtir dans un (
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bain de zinc fondu contenant de 3 à 7 % d'aluminium, on essore le dit produit à sa sortie du bain de revêtement, et on le soumet ensuite à un traitement de diffusion par chauffage à une température comprise entre 3500C et 850oC, de façon à assurer la formation de la dite couche d'alliage Fe-Zn-Al.
6. Procédé de réalisation d'un revêtement conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour former une couche constituée principalement de composés intermétalliques Fe-Zn-Al, on chauffe le produit à revêtir jusqu'à une température comprise entre 470 C et 850oC, et on l'introduit, à cette température, dans un bain de zinc contenant au maximum 25 %, et de préférence de 3 à 7 % d'aluminium.
7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'on soumet le produit sortant du bain de
EMI9.1
revêtement à un refroidissement rapide, à une vitesse comprise reve entre 400oC/s et 200 C/s, et en ce qu'on le réchauffe ensuite à une température comprise entre 3500C et 800 C.
8. Procédé de réalisation d'un revêtement conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour former une couche constituée principalement de composés intermétalliques Fe-Zn-Al, on immerge le produit à revêtir dans un premier bain constitué essentiellement de zinc et contenant moins de 0,5 % d'aluminium, et on l'immerge ensuite dans un second bain de zinc contenant de 3 à 15 %, et de préférence de 3 à 7 % d'aluminium, cette seconde immersion pouvant être suivie d'un traitement de diffusion.
9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'on immerge le produit, pourvu au moins d'une couche constituée principalement de composés intermétal-, ligues Fe-Zn-Al, dans un bain de zinc contenant de 3 à 10 %
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d'aluminium.
10. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'on ajoute à au moins un bain de zinc, au moins un constituant choisi parmi le Mg, Si, Sn, Pb, Ni, Cr, Cu, Sb, Mischmetall, en une proportion ne dépassant pas, au total, 1 % en poids du zinc.
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