Procédé de fabrication en continu d'une feuille de faible épaisseur en métal ferreux, résistant à la corrosion.
La présente invention trouve son origine dans un procédé continu de fabrication d'une feuille de fer de faible épaisseur par dép8t électrolytique d'un revêtement de faible épaisseur sur un substrat mobile et séparation ultérieure dudit revêtement et du substrat, qui est rappelé dans le préambule de la revendication 1.
La technique de dép8t électrolytique est connue et utilisée depuis longtemps pour former des revêtements métalliques sur des substrats présentant les formes les plus diverses. Pour mémoire, on rappellera brièvement que cette technique consiste à plonger deux électrodes dans une solution d'un sel du métal à déposer, les deux électrodes, appelées anode et cathode, étant reliées respectivement à la borne positive et à la borne négative d'une source de courant électrique continu, et à déposer une couche de ce métal sur la cathode sous l'action du courant électrique continu qui traverse la solution.
Cette technique a connu récemment quelques développements intéressants grâce à la mise au point de dispositifs particuliers permettant notamment de fabriquer en continu une bande de fer de très faible épaisseur.
Un dispositif de ce type est connu notamment par le brevet LU-A-
86119, suivant lequel on fabrique en continu une feuille métallique extra-mince par dép8t électrolytique d'un mince revêtement sur un substrat mobile .et séparation du substrat et de ce revêtement, qui devient ainsi une feuille continue de faible épaisseur. Dans le cadre de la présente invention, une faible épaisseur signifie que
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La fabrication d'une feuille de fer de faible épaisseur par cette technique s'avère particulièrement intéressante, grâce notamment à la possibilité de régénérer la solution électrolytique à partir de mitrailles ferreuses.
On a également proposé d'améliorer la résistance à la corrosion d'une telle feuille de fer par dép8t d'une vapeur d'un métal protecteur tel que le nickel ou le chrome, et diffusion de ce métal dans une fine couche superficielle de la feuille de fer. Cette proposition fait l'objet de la demande de brevet BE-A-08800836.
La feuille de fer revêtue obtenue de cette façon présente une protection qui est limitée à la surface. L'épaisseur de la feuille n'est donc pas protégée, ce qui peut constituer un inconvénient dans le cas des feuilles découpées, ou griffées, exposées à des atmosphères corrosives.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé de fabrication en continu d'une feuille en métal ferreux de faible épaisseur qui permet d'assurer une bonne résistance à la corrosion dans tout le volume de la feuille. En outre, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre dans une ligne continue, ce qui limite les frais d'investissement et de fonctionnement.
Conformément à la présente invention, un procédé de fabrication en continu d'une feuille de faible épaisseur en métal ferreux, résistant à la corrosion, dans lequel on dépose par voie électrolytique un revêtement de faible épaisseur sur un substrat mobile et on sépare ensuite le substrat et le revêtement, est caractérisé en ce que l'on dépose sur ledit substrat un revêtement constitué d'un alliage fer-nickel à partir d'une solution d'électrolyse contenant 100 - 450 g/1 de Fe++, 0,05 - 0,5 g/1 de Fe et 5 - 50 g/1 de Ni , et présentant un pH compris entre 2 et
3.
Selon des mises en oeuvre particulières du procédé de l'invention, la température de ladite solution est comprise entre 90[deg.]C et 120[deg.]C, et/ou la densité de courant utilisée pour l'électrolyse est comprise entre 150 A/dm<2> et 200 A/dm<2>.
Suivant une première variante du procédé de l'invention, la teneur en Fe de ladite solution est comprise entre 350 et 450 g/1, et de préférence entre 380 et 410g/l.
Suivant une autre variante du procédé de l'invention, ladite
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étant en outre de préférence comprises entre 150 et 200 g/1 pour le Fe et entre 25 et 35 g/1 pour le Ca
Par ailleurs, la teneur en Ni de la solution est de préférence comprise entre 8 et 20 g/1.
Selon une caractéristique supplémentaire, le procédé de l'invention comporte ensuite une opération de dép8t électrolytique d'une couche
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ladite feuille de faible épaisseur en alliage fer-nickel.
Cette opération peut être réalisée par toute méthode de chromage connue en soi, utilisant par exemple une anode en Pb-Ag.
Enfin, le procédé de l'invention peut avantageusement comporter une opération de traitement thermique de ladite feuille de faible épaisseur. Ce traitement thermique peut être appliqué soit à la feuille en alliage fer-nickel, soit à cette feuille revêtue de chrome sur au moins une face.
Selon l'invention, ce traitement thermique consiste en un recuit à une température comprise entre la température de recristallisation de l'alliage fer-nickel et 900[deg.]C pendant une durée comprise entre 5 s et 1 min. De manière préférentielle, ce recuit est effectué à une température comprise entre 825[deg.]C et 875[deg.]C pendant une durée d'environ 30 s, par exemple comprise entre 20 s et 40 s.
Un tel traitement thermique a pour effet de provoquer une recristallisation de la feuille en alliage fer-nickel et, si cette feuille est revêtue de chrome, d'assurer la diffusion du chrome dans la zone superficielle de la feuille. Dans ce dernier cas, on forme ainsi un alliage inoxydable dans la zone superficielle de la feuille.
De manière connue en soi, le traitement thermique précité est
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H2.
Le procédé de l'invention sera maintenant illustré par un exemple de mise en oeuvre, qui ne doit en aucun cas être considéré comme constituant une limitation du procédé de la présente invention.
Exemple de mise en oeuvre
On a fabriqué une feuille de faible épaisseur en un alliage fernickel, en utilisant un dispositif de dépôt électrolytique du type
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que ce dispositif comporte un substrat mobile constitué par un tambour rotatif qui forme la cathode du système d'électrolyse; ce tambour tourne en face d'une anode de conception particulière, destinée à assurer la circulation de l'électrolyte sous une faible pression, mais avec une turbulence élevée.
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Ca++ et 12 g/1 de Ni ; il présentait un pH = 2,5 et une température de 100[deg.]C. On a pratiqué le dépôt électrolytique avec une densité de courant de 180 A/dm<2>.
En ce qui concerne la circulation de l'électrolyte, la cellule d'électrolyse était montée en série avec un régénérateur de l'électrolyte ainsi qu'avec un bassin de collecte de l'électrolyte. L'ensemble était complété d'une part par une pompe de circulation de l'électrolyte, et d'autre part par un appareil d'addition de matières d'appoint pour maintenir la composition de l'électrolyte.
On a ainsi déposé un revêtement de fer-nickel d'une épaisseur de 20 pm, que l'on a ensuite séparé du tambour sous la forme d'une feuille continue ayant cette épaisseur de 20 �m.
Cette feuille a ensuite été revêtue d'une couche de chrome de 0,5 pm d'épaisseur, par dép8t électrolytique à partir d'une solution
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une température de 50[deg.]C et sous une densité de courant de 350 A/dm<2>, avec une anode Pb-Ag.
Cette composition de la solution d'électrolyse n'est pas limitative, et on pourrait également utiliser d'autres solutions, par exemple une solution contenant 170 g/1 de CrO, 0,9 g/1 de
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densité de courant de 16 A/dm<2>.
On a enfin effectué un recuit de la feuille revêtue de chrome, à
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nickel constituant la feuille ainsi qu'une diffusion du chrome dans la zone superficielle de la feuille, où la teneur en chrome a atteint 18 X.
Le procédé de l'invention permet ainsi de fabriquer une feuille de faible épaisseur en métal ferreux, qui possède une bonne résistance à la corrosion grâce à la présence de nickel dans tout le volume de la feuille. Cette résistance à la corrosion est encore accrue par le dépôt de chrome et sa diffusion superficielle, qui conduisent à la formation d'un véritable alliage inoxydable dans la zone superficielle de la feuille. Cette zone superficielle présente une certaine épaisseur, qui est variable en fonction des conditions de traitement, et qui, au point de vue de la corrosion, rend la feuille relativement insensible à l'effet des bords et à certains dégâts superficiels.
En outre, la mise en oeuvre du procédé de l'invention ne nécessite l'utilisation que de deux cellules d'électrolyse, à savoir pour le dépôt de fer-nickel d'une part et de chrome d'autre part. Il en résulte une importante économie de frais d'investissement par rapport à un procédé conventionnel utilisant trois cellules pour les dépôts successifs de fer, de nickel et de chrome.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication en continu d'une feuille de faible épaisseur en métal ferreux, résistant à la corrosion, dans lequel on dépose par voie électrolytique un revêtement de faible épaisseur sur un substrat mobile et on sépare ensuite le substrat et le revêtement, caractérisé en ce que l'on dépose sur ledit substrat un revêtement constitué d'un alliage fer-nickel à partir d'une
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g/1 de Fe et 5 - 50 g/1 de Ni++, et présentant un pH compris entre 2 et 3.
Process for the continuous production of a thin sheet of ferrous metal, resistant to corrosion.
The present invention has its origin in a continuous process for manufacturing a thin sheet of iron by electroplating a thin coating on a movable substrate and subsequent separation of said coating and the substrate, which is mentioned in the preamble. of claim 1.
The electroplating technique has been known and used for a long time to form metallic coatings on substrates having the most diverse shapes. For the record, it will be recalled briefly that this technique consists in immersing two electrodes in a solution of a salt of the metal to be deposited, the two electrodes, called anode and cathode, being connected respectively to the positive terminal and to the negative terminal of a source of direct electric current, and depositing a layer of this metal on the cathode under the action of direct electric current passing through the solution.
This technique has recently seen some interesting developments thanks to the development of particular devices allowing in particular to continuously manufacture an iron strip of very small thickness.
A device of this type is known in particular from the patent LU-A-
86119, according to which an extra-thin metal sheet is continuously produced by electrolytic deposition of a thin coating on a movable substrate. And separation of the substrate and this coating, which thus becomes a continuous sheet of thin thickness. In the context of the present invention, a small thickness means that
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The manufacture of a thin sheet of iron by this technique proves to be particularly advantageous, in particular thanks to the possibility of regenerating the electrolytic solution from ferrous scrap metal.
It has also been proposed to improve the corrosion resistance of such a sheet of iron by depositing a vapor of a protective metal such as nickel or chromium, and diffusion of this metal into a thin surface layer of the iron sheet. This proposal is the subject of patent application BE-A-08800836.
The coated iron sheet obtained in this way has a protection which is limited to the surface. The thickness of the sheet is therefore not protected, which can constitute a drawback in the case of cut sheets, or scratched sheets, exposed to corrosive atmospheres.
The object of the present invention is to provide a process for the continuous production of a thin sheet of ferrous metal which makes it possible to ensure good resistance to corrosion throughout the volume of the sheet. In addition, the method of the invention can be implemented in a continuous line, which limits the investment and operating costs.
According to the present invention, a process for the continuous production of a thin sheet of ferrous metal, resistant to corrosion, in which an thin coating is electrolytically deposited on a mobile substrate and then the substrate is separated. and the coating, is characterized in that a coating consisting of an iron-nickel alloy is deposited on said substrate from an electrolysis solution containing 100 - 450 g / 1 of Fe ++, 0.05 - 0 , 5 g / 1 of Fe and 5 - 50 g / 1 of Ni, and having a pH between 2 and
3.
According to particular implementations of the process of the invention, the temperature of said solution is between 90 [deg.] C and 120 [deg.] C, and / or the current density used for electrolysis is between 150 A / dm <2> and 200 A / dm <2>.
According to a first variant of the process of the invention, the Fe content of said solution is between 350 and 450 g / l, and preferably between 380 and 410 g / l.
According to another variant of the process of the invention, said
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further preferably being between 150 and 200 g / 1 for Fe and between 25 and 35 g / 1 for Ca
Furthermore, the Ni content of the solution is preferably between 8 and 20 g / l.
According to an additional characteristic, the method of the invention then comprises an operation of electroplating a layer.
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said thin sheet of iron-nickel alloy.
This operation can be carried out by any chromium plating method known per se, using for example a Pb-Ag anode.
Finally, the method of the invention can advantageously include a heat treatment operation of said thin sheet. This heat treatment can be applied either to the sheet of iron-nickel alloy, or to this sheet coated with chromium on at least one face.
According to the invention, this heat treatment consists of annealing at a temperature between the recrystallization temperature of the iron-nickel alloy and 900 [deg.] C for a period between 5 s and 1 min. Preferably, this annealing is carried out at a temperature between 825 [deg.] C and 875 [deg.] C for a period of approximately 30 s, for example between 20 s and 40 s.
The effect of such a heat treatment is to recrystallize the sheet of iron-nickel alloy and, if this sheet is coated with chromium, to ensure the diffusion of chromium in the surface zone of the sheet. In the latter case, a stainless alloy is thus formed in the surface area of the sheet.
In a manner known per se, the aforementioned heat treatment is
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H2.
The method of the invention will now be illustrated by an exemplary implementation, which should in no case be considered as constituting a limitation of the method of the present invention.
Example of implementation
A thin sheet was made of a fernickel alloy, using an electrolytic deposition device of the type
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that this device comprises a mobile substrate constituted by a rotary drum which forms the cathode of the electrolysis system; this drum rotates in front of an anode of particular design, intended to ensure the circulation of the electrolyte under a low pressure, but with a high turbulence.
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Ca ++ and 12 g / 1 Ni; it had a pH = 2.5 and a temperature of 100 [deg.] C. Electroplating was carried out with a current density of 180 A / dm <2>.
With regard to the circulation of the electrolyte, the electrolysis cell was mounted in series with an electrolyte regenerator as well as with an electrolyte collection basin. The assembly was completed on the one hand by an electrolyte circulation pump, and on the other hand by a device for adding auxiliary materials to maintain the composition of the electrolyte.
There was thus deposited an iron-nickel coating with a thickness of 20 μm, which was then separated from the drum in the form of a continuous sheet having this thickness of 20 μm.
This sheet was then coated with a layer of chromium 0.5 μm thick, by electrolytic deposition from a solution
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a temperature of 50 [deg.] C and under a current density of 350 A / dm <2>, with a Pb-Ag anode.
This composition of the electrolysis solution is not limiting, and other solutions could also be used, for example a solution containing 170 g / l of CrO, 0.9 g / l of
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current density of 16 A / dm <2>.
Finally, the chromium-coated sheet was annealed, at
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nickel constituting the sheet as well as a diffusion of chromium in the surface zone of the sheet, where the chromium content has reached 18 X.
The method of the invention thus makes it possible to manufacture a thin sheet of ferrous metal, which has good corrosion resistance thanks to the presence of nickel throughout the volume of the sheet. This corrosion resistance is further increased by the deposit of chromium and its surface diffusion, which lead to the formation of a true stainless alloy in the surface zone of the sheet. This surface area has a certain thickness, which is variable depending on the processing conditions, and which, from the point of view of corrosion, makes the sheet relatively insensitive to the effect of the edges and to certain surface damage.
In addition, the implementation of the method of the invention requires the use of only two electrolysis cells, namely for the deposition of iron-nickel on the one hand and chromium on the other hand. This results in a significant saving in investment costs compared to a conventional process using three cells for the successive deposits of iron, nickel and chromium.
CLAIMS
1. Process for the continuous production of a thin sheet of ferrous metal, resistant to corrosion, in which an thin coating is deposited electrolytically on a mobile substrate and then the substrate and the coating are separated, characterized in that a coating consisting of an iron-nickel alloy is deposited on said substrate from a
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g / 1 of Fe and 5 - 50 g / 1 of Ni ++, and having a pH between 2 and 3.