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Produit en acier pourvu d'un revêtement à base de zinc-aluminium présentant un fleuraqe amélioré.
La présente invention concerne un produit en acier pourvu d'un revêtement à base d'un alliage hypereutectique de zinc-aluminium, qui présente un fleurage amélioré.
Pour les produits revêtus en général, l'aspect visuel du revêtement constitue souvent une première indication de la qualité de ce revêtement. Dans le cas plus particulier des produits en acier pourvus d'un revêtement à base de zinc-aluminium, tels que des bandes et des tôles, cet aspect visuel dépend, dans une large mesure, du fleurage du revêtement. On rappellera ici que le fleurage d'un revêtement est en fait le dessin formé par la trace des grains du revêtement à la surface de celui-ci. Dans le cas des alliages habituels de revêtement à base de zinc-aluminium, la taille des grains est telle que le fleurage compte typiquement environ 500 grains ou"fleurs"par dm, et de toutes façons moins de 1000 fleurs par dm2.
En général, l'aspect visuel du fleurage conventionnel est cependant influencé par la nature du produit sur lequel le revêtement est déposé. En particulier, le fleurage est sensible à l'état de surface du produit, et notamment à sa rugosité, ainsi qu'à la qualité, c'est-à-dire à la composition chimique du produit en acier. Cette sensibilité peut constituer un inconvénient pour les procédés de revêtement en continu, parce qu'il peut apparaître une variation du fleurage entre deux bandes d'acier de provenances différentes et assemblées bout à bout ou entre les deux faces d'une même bande.
La présente invention propose un produit en acier pourvu d'un revêtement à base de zinc-aluminium qui ne présente pas cet inconvénient, c'est-àdire un produit revêtu, dont l'aspect visuel est régulier et indépendant de 1 1 état de surface du produit en acier ainsi que de la qualité de cet acier.
Le produit en acier, qui fait l'objet de la présente invention, est caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un revêtement à base d'un alliage
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hypereutectique de zinc-aluminium, et en ce qu'il présente un fleurage 2 comportant au moins 1000 fleurs par dm2. Il est bien connu dans la technique que les alliages de zinc et d'aluminium présentent un eutectique pour une proportion de l'ordre de 5 % en poids d'aluminium. Un alliage hypereutectique de zinc-aluminium est donc, au sens de la présente invention, un alliage contenant au moins 5 % en poids d'aluminium.
Avantageusement, ledit alliage hypereutectique de zinc-aluminium présente une teneur en aluminium comprise entre 50 % et 60 % en poids, et de préférence de l'ordre de 55 % en poids.
Selon une variante particulière, ce produit en acier pourvu d'un revêtement à base de zinc-aluminium présente un fleurage comptant entre 1200 et 1500 fleurs par dm2.
Le fleurage des produits conformes à l'invention est plus fin et plus régulier que le fleurage conventionnel. Il traduit une structure granulaire plus fine au sein du revêtement.
Il existe plusieurs méthodes pour obtenir le fleurage plus fin proposé par la présente invention.
On peut notamment projeter une fine poudre, par exemple de zinc, sur le revêtement pendant sa solidification. Cette technique est cependant coûteuse et risque en outre de provoquer des variations aléatoires de la régularité du fleurage.
Un autre moyen intéressant pour augmenter la densité du fleurage consiste à incorporer dans le revêtement des proportions appropriées de certains éléments d'alliage, tels que le strontium et le vanadium et/ou le chrome. Les concentrations de ces éléments dans le revêtement ne sont de préférence pas supérieures à 0,2 % en poids. Le produit présente dans ces conditions un fleurage fin et régulier, dont l'aspect visuel n'est pas altéré par des variations de la qualité du produit de base.
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Le fleurage caractéristique de l'invention, ainsi que certains avantages des produits présentant un tel fleurage, sont illustrés par les figures annexées.
La Fig. 1 montre des photos, réalisées à la même échelle, de deux tôles revêtues présentant respectivement (a) un fleurage conventionnel et (b) un fleurage amélioré suivant l'invention.
Les Fig. 2 à 5 illustrent diverses propriétés de revêtements présentant le fleurage de l'invention, obtenu par le moyen intéressant d'incorporation de strontium et de vanadium en proportions appropriées qui a été signalé plus haut. Chacune de ces propriétés est comparée à celle qu'offre un revêtement conventionnel.
A cet effet, le revêtement conventionnel présentait une composition nominale consistant, en poids, en 55 % d'aluminium et 1,6 % de silicium, le reste étant du zinc.
Le revêtement présentant le fleurage amélioré suivant l'invention contenait en outre de 0,010 à 0,025 % en poids de strontium et de 0,010 à 0,030 % en poids de vanadium.
Les échantillons de tôle examinés ont été prélevés dans des bandes d'acier de diverses épaisseurs comprises entre 0,6 mm et 2 mm. Les revêtements, tant conventionnels qu'améliorés suivant l'invention, ont été déposés dans une installation industrielle fonctionnant dans des conditions normales ; leur épaisseur variait de 20 m à 30 am.
La Fig. 2 est une coupe métallographique à travers un revêtement tant conventionnel que modifié ; la Fig. 3 est un tableau de valeurs mesurées, traduisant notamment l'amélioration de la ductilité du revêtement ; la Fig. 4 illustre l'augmentation de la profondeur d'emboutissage réalisable avec le revêtement modifié ; la
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Fig. 5 est une autre illustration de l'aptitude à l'emboutissage améliorée.
A l'exception de la Fig. 3, qui comporte plusieurs compositions, les autres figures correspondent à la présence de 0,020 % de strontium et de 0,025 % de vanadium dans le revêtement modifié.
Dans la Fig. 1, la photo (a) montre le fleurage à relativement gros grains, qui correspond à un revêtement à base d'un alliage hypereutectique de zincaluminium conventionnel. La photo (b) montre le fleurage amélioré, au moins deux fois plus dense, conforme à l'invention. Le fleurage des produits conformes à l'invention est plus fin et plus. régulier que celui des produits conventionnels ; il est en outre indépendant de la nuance d'acier ainsi que de l'état de surface du produit, en particulier de sa rugosité.
Les produits revêtus conformes à l'invention présentent un aspect visuel constant, malgré la différence éventuelle de provenance et de nuance de l'acier utilisé. De ce fait, il n'apparaît aucune variation du fleurage par exemple entre deux bandes d'acier différentes, assemblées bout à bout et revêtues dans les mêmes conditions.
La Fig. 2 est une double micrographie qui montre, en coupe, la structure métallographique du revêtement déposé sur une tôle d'acier. La couche intermétallique (2) formée entre l'acier (1) et le revêtement (3) apparaît légèrement plus régulière dans le cas du revêtement modifié (b) ; par contre, son épaisseur est pratiquement inchangée par rapport au revêtement conventionnel (a). De plus, les aiguilles de silicium (4) pointues, isolées, que l'on observe dans le revêtement conventionnel (a) ont disparu dans le revêtement modifié (b), où le silicium est globularisé et les globules rassemblés en réseau (5).
Dans le tableau de la Fig. 3, on a rassemblé les résultats d'essais de pliage à bloc effectués avec des échantillons présentant plusieurs compositions de revêtement différentes.
Pour chaque composition de revêtement, on indique les teneurs en strontium (Sr, %) et en vanadium (V, %), l'épaisseur de tôle de chaque échantillon (e, mm) et l'épaisseur moyenne (e, mm), l'épaisseur du revêtement (ZA, lit),
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le nombre réel (n) et le nombre moyen (n) de fissures, la largeur moyenne réelle (L, gm) et moyenne (L, m) des fissures, ainsi que la surface totale (%) mise à nu par les fissures, déterminée soit par une estimation au microscope (valeur réelle S, valeur moyenne s), soit par calcul. Ces valeurs sont données également pour des échantillons de référence, dont le revêtement ne contient pas de strontium ni de vanadium.
Ces résultats mettent en évidence une nette diminution, d'environ 35 à 40 %, de la tendance à la fissuration pour le revêtement modifié. Une telle diminution de la tendance à la fissuration traduit une augmentation correspondante de la ductilité du revêtement. Celle-ci entraîne à son tour une amélioration de l'aptitude à la déformation des produits revêtus, en particulier par emboutissage.
Le tableau de la Fig. 3 indique également l'état d'un échantillon plié à bloc après un cycle d'essai de corrosion suivant la norme DIN 50018 (essai Kesternich). Dans la zone pliée, le revêtement conventionnel présente environ 50 % de rouille rouge (b), alors que le revêtement modifié est resté intact (a). Cette amélioration semble résulter notamment de la diminution de la tendance à la fissuration du revêtement.
Des essais d'emboutissage ont en outre révélé un excellent comportement tribologique du revêtement modifié.
La Fig. 4 montre qu'un revêtement modifié (b) permet un emboutissage plus profond que le revêtement conventionnel (a).
La Fig. 5 montre également que le revêtement modifié (b) permet l'emboutissage dans des conditions extrêmes de déformation, pour lesquelles l'emboutissage avec revêtement conventionnel (a), même lubrifié, est impossible ou insatisfaisant Le comportement favorable des revêtements modifiés, illustré par les Fig. 3 à 5, semble également influencé par la modification de la couche de composés intermétalliques résultant de la modification du revêtement. Les composés intermétalliques présentent une meilleure ductilité que dans les revêtements conven-tionnels. Il en résulte une meilleure adhérence du
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revêtement, et par conséquent une moindre tendance à l'écaillage lors d'une déformation du produit revêtu.
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Steel product provided with a zinc-aluminum coating having an improved flowering.
The present invention relates to a steel product provided with a coating based on a hypereutectic zinc-aluminum alloy, which exhibits improved flowering.
For coated products in general, the visual appearance of the coating is often a first indication of the quality of this coating. In the more specific case of steel products provided with a zinc-aluminum coating, such as strips and sheets, this visual appearance depends to a large extent on the flowering of the coating. It will be recalled here that the flowering of a coating is in fact the pattern formed by the trace of the grains of the coating on the surface thereof. In the case of the usual zinc-aluminum coating alloys, the grain size is such that the flowering typically has about 500 grains or "flowers" per dm, and in any case less than 1000 flowers per dm2.
In general, the visual appearance of conventional flowering is however influenced by the nature of the product on which the coating is deposited. In particular, the flowering is sensitive to the surface condition of the product, and in particular to its roughness, as well as to the quality, that is to say to the chemical composition of the steel product. This sensitivity can be a disadvantage for continuous coating processes, because there may appear a variation in flowering between two steel strips of different origins and assembled end to end or between the two faces of the same strip.
The present invention provides a steel product provided with a zinc-aluminum coating which does not have this drawback, that is to say a coated product, the visual appearance of which is regular and independent of the surface condition. steel product as well as the quality of this steel.
The steel product which is the subject of the present invention is characterized in that it is provided with a coating based on an alloy
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zinc-aluminum hypereutectic, and in that it presents a flowering 2 comprising at least 1000 flowers per dm2. It is well known in the art that zinc and aluminum alloys have a eutectic for a proportion of the order of 5% by weight of aluminum. A hypereutectic zinc-aluminum alloy is therefore, within the meaning of the present invention, an alloy containing at least 5% by weight of aluminum.
Advantageously, said hypereutectic zinc-aluminum alloy has an aluminum content of between 50% and 60% by weight, and preferably of the order of 55% by weight.
According to a particular variant, this steel product provided with a coating based on zinc-aluminum presents a flowering counting between 1200 and 1500 flowers per dm2.
The flowering of products according to the invention is finer and more regular than conventional flowering. It translates a finer granular structure within the coating.
There are several methods for obtaining the finer flowering proposed by the present invention.
One can in particular spray a fine powder, for example zinc, on the coating during its solidification. However, this technique is expensive and may also cause random variations in the regularity of flowering.
Another interesting means for increasing the density of flowering consists in incorporating into the coating appropriate proportions of certain alloying elements, such as strontium and vanadium and / or chromium. The concentrations of these elements in the coating are preferably not more than 0.2% by weight. The product has under these conditions a fine and regular flowering, the visual appearance of which is not altered by variations in the quality of the basic product.
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The flowering characteristic of the invention, as well as certain advantages of the products having such flowering, are illustrated by the appended figures.
Fig. 1 shows photos, taken on the same scale, of two coated sheets having respectively (a) conventional flowering and (b) improved flowering according to the invention.
Figs. 2 to 5 illustrate various properties of coatings exhibiting the flowering of the invention, obtained by the interesting means of incorporating strontium and vanadium in appropriate proportions which has been mentioned above. Each of these properties is compared to that of a conventional coating.
For this purpose, the conventional coating had a nominal composition consisting, by weight, of 55% aluminum and 1.6% silicon, the rest being zinc.
The coating exhibiting improved flowering according to the invention also contained from 0.010 to 0.025% by weight of strontium and from 0.010 to 0.030% by weight of vanadium.
The examined sheet samples were taken from steel strips of various thicknesses between 0.6 mm and 2 mm. The coatings, both conventional and improved according to the invention, were deposited in an industrial installation operating under normal conditions; their thickness varied from 20 m to 30 am.
Fig. 2 is a metallographic section through a coating, both conventional and modified; Fig. 3 is a table of measured values, reflecting in particular the improvement in the ductility of the coating; Fig. 4 illustrates the increase in drawing depth achievable with the modified coating; the
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Fig. 5 is another illustration of improved stampability.
With the exception of FIG. 3, which comprises several compositions, the other figures correspond to the presence of 0.020% of strontium and 0.025% of vanadium in the modified coating.
In Fig. 1, photo (a) shows the relatively large grain flowering, which corresponds to a coating based on a hypereutectic alloy of conventional zincaluminium. Photo (b) shows the improved flowering, at least twice as dense, in accordance with the invention. The flowering of the products according to the invention is finer and more. regular than that of conventional products; it is also independent of the steel grade as well as the surface condition of the product, in particular its roughness.
The coated products according to the invention have a constant visual appearance, despite the possible difference in provenance and grade of the steel used. As a result, there does not appear any variation in flowering, for example between two different steel strips, assembled end to end and coated under the same conditions.
Fig. 2 is a double micrograph which shows, in section, the metallographic structure of the coating deposited on a steel sheet. The intermetallic layer (2) formed between the steel (1) and the coating (3) appears slightly more regular in the case of the modified coating (b); on the other hand, its thickness is practically unchanged compared to the conventional coating (a). In addition, the isolated, pointed silicon needles (4) observed in the conventional coating (a) have disappeared in the modified coating (b), where the silicon is globularized and the globules assembled in a network (5). .
In the table in Fig. 3, the results of block folding tests carried out with samples having several different coating compositions have been collected.
For each coating composition, the contents of strontium (Sr,%) and vanadium (V,%), the sheet thickness of each sample (e, mm) and the average thickness (e, mm) are indicated, the thickness of the coating (ZA, bed),
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the real number (n) and the average number (n) of cracks, the real average width (L, gm) and average (L, m) of the cracks, as well as the total surface (%) exposed by the cracks, determined either by an estimate under a microscope (actual value S, mean value s), or by calculation. These values are also given for reference samples, the coating of which does not contain strontium or vanadium.
These results show a clear decrease, of approximately 35 to 40%, in the tendency to crack for the modified coating. Such a decrease in the tendency to crack indicates a corresponding increase in the ductility of the coating. This in turn leads to an improvement in the deformability of the coated products, in particular by stamping.
The table in Fig. 3 also indicates the state of a block folded sample after a corrosion test cycle according to DIN 50018 (Kesternich test). In the folded area, the conventional coating has approximately 50% red rust (b), while the modified coating has remained intact (a). This improvement seems to result in particular from the reduction in the tendency of the coating to crack.
Stamping tests also revealed excellent tribological behavior of the modified coating.
Fig. 4 shows that a modified coating (b) allows deeper drawing than the conventional coating (a).
Fig. 5 also shows that the modified coating (b) allows stamping under extreme deformation conditions, for which stamping with conventional coating (a), even lubricated, is impossible or unsatisfactory The favorable behavior of the modified coatings, illustrated by the Fig. 3 to 5, also seems to be influenced by the modification of the layer of intermetallic compounds resulting from the modification of the coating. Intermetallic compounds have better ductility than in conventional coatings. This results in better adhesion of the
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coating, and therefore a less tendency to flake during deformation of the coated product.