LU85333A1 - Procede de protection d'un produit metallique contre l'oxydation pendant la trempe - Google Patents

Description

* * C 2301/8404.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).

Procédé de protection d'un produit métallique contre l'oxydation pendant la trempe.

La présente invention concerne un procédé de protection d'un produit métallique contre l'oxydation pendant la trempe. Elle vise particulièrement, mais pas exclusivement, les produits en acier.

La trempe des métaux est une technique bien connue depuis longtemps, qui consiste à plonger un produit métallique chaud dans un bain de refroidissement, afin de lui conférer des propriétés mécaniques déterminées. Bien que l'on connaisse la trempe dans divers milieux : eau,huile,sels fondus, le milieu dé trempe le plus largement utilisé est néanmoins l'eau ou un milieu aqueux.

C'est à ce cas fréquent que s'applique le procédé de l'invention. D'une manière générale, le produit à tremper se trouve à une température supérieure à environ 500°C et la température du bain de trempe est comprise entre 0°C et 100°C. La trempe peut être complète, c’est-à-dire poursuivie jusqu'à ce que la tota- // ·* - 2 - lité du volume du produit ait atteint la température du bain, soit interrompue à une température intermédiaire. Il est par * ailleurs bien connu que, lorsque la différence de température entre la surface du produit et le bain de trempe est suffisante, en fait au début de la trempe, le produit ne se trouve pas au contact direct avec le bain. Il se forme en effet à sa surface une couche de vapeur plus ou moins épaisse et plus au moins stable selon les conditions de la trempe; cette couche de vapeur empêche, ou tout au moins limite le contact direct du produit avec le bain, mais elle-même contribue à l'oxydation de la surface métallique.

Toutes les techniques connues de trempe des métaux dans des bains aqueux présentent en effet, en commun, l'inconvénient de provoquer la formation d'une couche d'oxydes à la surface du produit trempé.

Dans la majorité des cas, cette couche d'oxydes doit être éliminée avant de pouvoir appliquer un traitement ultérieur au produit métallique en question, tel que, par exemple, le dépôt d'un revêtement de zinc au trempé.

On connaît différentes méthodes pour éliminer cette couche d' oxydes indésirable, en particulier le décapage chimique et le - décalaminage mécanique.

Outre divers inconvénients spécifiques, tels que la nécessité de refroidir les produits jusqu'à une température inférieure à 200°C pour le décapage chimique, ces méthodes entraînent des frais importants et des durées de traitement élevées, qui grèvent le coût de fabrication des produits métalliques.

La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier à ces inconvénients en -supprimant la formation de la couche d'oxydes mentionnée ci-dessus et en rendant dès lors inutile toute opération d'élimination de cette couche d'oxydes.

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Le procédé qui fait l'objet de la présente invention est basé sur une constatation surprenante et actuellement inexpliquée, selon laquelle l'addition d'une quantité appropriée d'acide formique dans un bain aqueux destiné à la trempe des métaux permet d'éviter toute formation d'une couche d'oxydes à la surface de ces métaux.

Cette constatation faite par le Demandeur est indépendante de la température initiale du produit trempé dans le dit bain aqueux, ainsi que de la température à laquelle la dite trempe est éventuellement interrompue. L'effet constaté est d'autant plus surprenant qu'il ne se produit que lors d'une addition d' acide formique et pas du tout lorsque l'on ajoute un autre a-cide organique tel que l'acide acétique.

Dès lors, le procédé qui fait l'objet de la présente invention, dans lequel on met un produit métallique en contact avec un milieu aqueux afin de lui conférer des propriétés mécaniques déterminées, est essentiellement caractérisé en ce que l'on a-joute au dit milieu aqueux de l'acide formique en une quantité telle que sa concentration en acide formique soit supérieure à 3 g/1.

Selon l'invention, cette mise en contact peut être réalisée par toute méthode connue en soi, par exemple par .immersion du produit dans le dit milieu aqueux ou par projection de ce milieu sur la surface du produit.

Selon une mise en oeuvre préférentielle du procédé de l'invention, on ajuste la concentration du dit milieu aqueux en acide formique à une valeur comprise entre 3 g/1 et 720 g/1.

Sèlon une autre mise en oeuvre intéressante du procédé de l'invention, on ajoute encore au milieu aqueux de trempe au moins une substance empêchant l'attaque du produit métallique par 1' " Ί i W' - 4 - acide formique.

A cet égard, il s'est avéré avantageux d'ajouter soit du 2 -méthyl-3 - butyn - 2- ol, de préférence à raison de 0,01 à 10 g/1, soit de l'acide benzoïque ou un de ses dérivés, par exemple le benzoate de sodium, à raison de 0,01 à 10 g/1, soit encore un mélange de ces substances.

De telles substances ont en effet révélé des propriétés extrêmement intéressantes dans le cadre de la présente invention. En premier lieu, elles empêchent l'attaque du produit métallique par l'acide formique, lors d'un contact de longue durée du produit avec le milieu de trempe et lorsque le produit est refroidi jusqu'à une température relativement basse, par exemple inférieure à 200°C. D'autre part, en association avec l'acide formique, elles permettent d'obtenir des surfaces métalliques, en particulier d'acier, extrêmement résistantes à la corrosion atmosphérique.

Le procédé de l'invention s'applique de façon particulièrement intéressante dans le cas du traitement en continu de bandes d' acier destinées à la galvanisation au trempé. Après avoir été chauffées au-delà de leur température de recristallisation, les bandes peuvent, selon l'invention, être refroidies dans un bain aqueux contenant de l'acide formique, éventuellement accompagné d'un inhibiteur. Elles quittent ce bain sans la moindre couche d'oxydes, subissent le survieillissement normal et pénètrent directement dans le bain de zinc; grâce au procédé de l'invention, les bandes ne doivent plus subir aucun décapage, ce qui est extrêmement intéressant au point de vue économique.

La présente invention porte également sur un milieu aqueux destiné à la trempe d'un produit métallique, en particulier en a-cier, et contenant de l'acide formique, de préférence en une quantité comprise entre 3 et 720 g/1, ainsi qu'au moins un in- - 5 - , % hibiteur tel que le 2 - méthyl - 3 - butyn - 2 - öl et l'acide benzoïque ou ses dérivés, en une teneur individuelle comprise entre 0,01 et 10 g/1.

A titre d'exemple, une tôle d'acier laminée à chaud de 0,8 mm d' épaisseur, a été refroidie de 800°C à 400°C par immersion dans des bains aqueux à 98°C présentant différentes concentrations en acide formique. Pour éviter toute oxydation indésirable au cours 'du refroidissement final, celui-ci a été exécuté sous une atmosphère protectrice N2 - H2 présentant un point de rosée de - 30°C.

On a ensuite mesuré le poids d'oxyde présent sur la tôle et imputable uniquement au refroidissement par immersion dans le bain aqueux. La figure jointe montre l'évolution du poids d'oxydes à la surface de la tôle, en mg/m^, en fonction de la concentration en acide formique du bain aqueux, en g/1. On constate que ce poids d'oxyde diminue rapidement dès que le bain contient des quantités, même très faibles, d'acide formique, et qu'il ne se produit plus aucune oxydation de la surface lorsque cette concentration est égale ou supérieure à 3 g/1.

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Claims (6)

1. Procédé pour la protection d'un produit métallique contre 1' oxydation pendant la trempe au moyen d'un milieu aqueux, carac- 'j térisé en ce que l'on ajoute au dit milieu aqueux de l'acide formique en une quantité telle que sa concentration en acide formique soit supérieure à 3 g/1.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 1' ' on ajuste la concentration du dit milieu aqueux en acide formique à une valeur comprise entre 3 et 720 g/1.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on ajoute au dit milieu aqueux au moins une substance empêchant l'attaque du dit produit métallique par l'acide formique.

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'une · des dites substances est le 2 - méthyl - 3 - butyn - 2 - ol, et en ce qu'on l'ajoute au dit milieu aqueux à raison de 0,0l à 10 g/1.

5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'une des dites substances est l'acide benzoïque ou au moins un de ses dérivés, et en ce qu'on l'ajoute au dit milieu aqueux à raison de 0,01 à 10 g/1.

6. Milieu aqueux destiné à la trempe d'un produit métallique, caractérisé en ce qu'il contient de l'acide formique en une quantité supérieure à 3 g/1 et de préférence comprise entre 3 et 720 g/1, ainsi qu'éventuellement au moins un inhibiteur tel que le 2 - méthyl - 3 - butyn - 2 - ol et/ou l'acide benzoïque ou ses dérivés, en une teneur individuelle comprise entre 0,01 et 10 g/1. / )