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La présente invention est relative au traitement de pièces métal- liques chromées, en vue d'augmenter leur résistance à la corrosion, et plus particulièrement, mais non exclusivement, au traitement de pièces en métaux ferreux pourvues de revêtements de chrome ou de nickel et chrome.
Des difficultés ont été constatées dans le passé avec des pièces de ce type,par suite de la formation sur leur surface, après un tempe rela- tivement court, d'un grand nombre de points de rouille ou de corrosion. Les raisons de cette corrosion ne sont pas exactement établies, mais il existe actuellement, en particulier, dans le cas d'un revêtement de nickel, deux théories, dont l'une estime qu'il existe dès le début des pores tans le re- vêtement lui-même, ce qui expose le métal de base et conduit ainsi à sa cor- rosion, tandis que l'autre théorie admet que le revêtement est au début sen- siblement continu mais qu'il est sujet à une corrosion du type à piqures, qui traverse rapidement le revêtement, ce qui provoque une corrosion du métal de base.
Alors que les tentatives faites jusqu'ici pour empêcher la corrosion des objets métalliques munis de ces revêtements étaient destinées à empêcher la formation de pores initiaux dans le revêtement, l'un des principaux buts de la présente invention est d'obtenir une couche susceptible de réduire soit la corrosion du type à piqures soit la corrosion due aux piqûres existant initialement dans le revêtement.
Le procédé selon l'invention comprend le traitement d'un objet métallique chromé dans une solution contenant du chrome hexavalent., pour former sur cet objet une couche de revêtement empêchant la corrosion. Des solutions appropriées de ce type sont, par exemple, les solutions d'acide chronique et les solutions de bichromates, telles que les solutions de bichromate de sodium, de bichromate de potassium, de bichromate de nickel, de bichromate d'ammonium, de bichromate de cuivre, de bichromate de zinc et de bichromate de calciumo Toutes ces solutions donnent des couches de protection satisfaisantes, mais certaines d'entre elles sont plus économiques que d'autres.
La nature exacte de la couche de protection ainsi obtenue n'est pas connue avec certitude, mais l'on estime qu'elle consiste en chromate de chrome ou contient du chromate de chrome, etqu'il ne s'agit pas d'un revêtement obtenu par conversion, mais plutôt d'une couche formée entièrement par les ingrédients du bain de traitement.
L'invention est plus particulièrement destinée à empêcher la rouille et la corrosion d'objets en acier munis d'une couche de nickel et d'une couche extérieure de chrome sur le nickel, mais elle est également applicable aux objets en acier comportant une couche de chrome appliquée directement sur l'acier, ainsi qu'aux objets formés de métaux de base divers et revêtus de chrome ou de chrome sur du nickel, ou à revêtement de chrome ou de chrome sur nickel appliqué par-dessus un revêtement en un autre métalo De préférence, la couche de protection doit être invisible, c'est-àdire ne doit pas modifier d'une façon appréciable l'aspect du revêtement extérieur de l'objet, et les opérations effectuées pour obtenir cette couche de protection peuvent être réglées de manière à atteindre ce résultat.
Les avis diffèrent sur la nature de l'action qui a pour résultat la formation de la corrosion, et en particulier sur la nature des points de rouille sur les objets en acier comportant un revêtement de nickel et une couche extérieure de chrome, mais l'on estime généralement qu'un revêtement de chrome présente un grand nombre de fissures ou de pores. Ces fissures ou pores découvrent le nickel se trouvant sous le chrome et des essais ont montré que dans les objets non soumis au traitement de protection, la corrosion du nickel se manifeste aux endroits de ces fissures, et finit par se propager au-dessous de la couche de chromeo Cette corrosion forme des trous dans la couche de nickel, l'acier est attaqué et des oints de rouille apparaissent sur l'objet.
Il s'ensuit que tant que le revêtement est protégé, par la couche obtenue par le traitement, contre la formation de trous corrodés, le métal de base, quelle que soit sa nature, est également protégé.
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Il a été constaté que les objets en acier avec revêtement de nickel ou de nickel et de chrome, non traités, sont normalement cathodiques par rapport à l'acier, lorsqu'ils sont immergés dans une solution de chlo- rure de sodium, et l'on en a déduit qu'une couche qui rendrait l'objet ano- dique par rapport à l'acier pourrait, lorsque l'objet est exposé à l'action d'agents corrosifs, réduire l'action galvanique corrosive, ou être attaquée elle-même de préférence aux autres métaux présents, protégeant ainsi l'objet contre la corrosion.
Il a été constaté que par le procédé qui sera décrit plus loindes couches de composés de chrome presque invisibles et apparem- ment anodiques, présentant les caractéristiques ci-dessus peuvent être for- zées sur les objets du type précité, et que ces couches sont apparemment anodiques par rapport à l'acier et très efficaces pour empêcher la corro- sion des objets, soit en s'offrant elles-mêmes à la corrosion soit par un autre effet d'inhibitiono Aussi bien, l'invention prévoit un procédé pour augmenter la résistance à la corrosion d'un objet métallique chromé, norma- lement cathodique par rapport au métal de base lorsqu'il est immergé dans une solution de chlorure de sodium,
comprenant le traitement de l'objet dans une solution contenant du chrome hexavalent jusqu'à ce que l'objet devienne anodique par rapport au métal de baseo
Dans le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, l'objet à traiter est placé dans le bain choisi, puis le bain est électrolysé, l'ob- jet immergé servant de cathodeo La concentration du bain, la densité du cou- rant,la valeur du pH du bain, sa température, et la durée d'immersion sont réglées comme il sera décrit plus loin, en vue d'obtenir les résultats vou- lus, qui seront exposés en détail plus loin. La durée requise pour ce genre de traitement est normalement de l'ordre de deux minutes, et par conséquent ce traitement cathodique se prête bien aux nécessités industrielles.
Les détails du procédé de traitement cathodique utilisant des solutions conte- nant du chrome hexavalent, telles que les solutions de bichromates et des solutions d'acide chromique seront décrits en détail plus loin.
Il a été également constaté que les couches anti-corrosion du type précité peuvent être appliquées aux objets à revêtement de chrome et de chrome-nickel, par exemple, par simple immersion dans des bains de diver- ses solutions contenant du chrome hexavalent, telles que des solutions con- tenant divers bichromates, sans application du courant électrique à l'ob- jet (servant de cathode), cette variante du procédé nécessitant cependant une durée de traitement plus prolongée que celle nécessaire dans le cas d'application du courant à l'objeto Comme le montreront les exemples cités plus loin, dans le cas du traitement par simple immersion, les facteurs tels que la concentration de la solution, la valeur du pH, la température du bain,
et la durée du traitement sont également tous réglés de manière à donner les résultats vouluso Le traitement par immersion peut, lui aussi, être contrôlé de manière à obtenir des couches anti-corrosion en composés de chrome, qui sont presque invisibles et ne modifient pas d'une façon appréciable l'aspect normal du revêtemento Le procédé par immersion ne nécessite pas l'emploi d'ap- pareils compliqués ou coûteux, et il se prête par conséquent très bien au traitement d'objets par petites séries.
Comme indiqué plus haut, la composition de la couche protectrice n'est pas connue avec certitude, mais l'on a constaté, par exemple, que l'ef- ficacité de la couche n'est pas affectée par l'immersion de l'objet, après traitement, pendant 1 minute dans une solution d'acide chromique à 10 gr par litre, alors que l'immersion pendant la même durée de 1 minute dans une so- lution concentrée d'acide chromique détruit l'efficacité de la couche protec- trice, et détruit probablement la couche elle-mêmeDe même, la couche pro- tectrice peut être entièrement ou partiellement enlevée par frottement vigou- reux de l'objet avec des produits de nettoyage abrasifs fins, tels que la ma- gnésie légère, mais des essais, qui seront décrits plus loin, ont montré que les objets traités, nettoyés avec la magnésie légère,
sont beaucoup plus ré- sistants à la corrosion que les objets non-traités ayant été soumis au même
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nettoyage. Il convient également de noter que les objets à base ferreuse avec revêtement de nickel et revêtement extérieur de chrome, traités comme ci-dessus sont anodiques par rapport à l'acier, et conservent ce caractère anodique pendant une durée prolongée. Des éprouvettes traitées, vieillies pendant six mois restaient encore anodiques.
Par contre, les- objets soumis à l'essai du brouillard salin perdent progressivement cette caractéristique quel que soit le traitement appliqué: traitement par immersion ou traite- ment cathodique dans un bain électrolytique décrit ci-dessus, mais les es- sais ont cependant indiqué que les objets traités par immersion possèdent des couches de protection paraissant plus résistantes à l'abrasion.
De nombreux essais d'exposition ont été effectués sur des éprou- vettes traitées par le procédé cathodique et par immersion seulement. Dans les essais qui seront décrits à titre d'exemple, toutes les éprouvettes étaient en acier,et comportaient un revêtement en nickel poli et un revête- ment extérieur en chrome polio L'épaisseur de la couche de nickel était d'en- viron 0,0075 mmo et d'environ 0,020 mm Le revêtement de chrome était pour toutes les éprouvettes le même, de l'ordre de 0,00025 mm.
Les éprouvettes avec une épaisseur de nickel de 0,0075 mm et revêtement extérieur de chrome étaient traitées comme cathodes dans un bain électrolytique composé d'une solution de bichromate de sodium, de concentra- tion 50 grs par litre, à 93 C environ,, La durée du traitement était de 2 minuteset la densité du courant de 0,32 à 0,42 ampères par décimètre carré, en utilisant des anodes en acier. Les éprouvettes traitées, et un nombre égal d'éprouvettes non-traitées semblables, étaient nettoyées avec de la magnésie et ensuite placées dans un appareil à brouillard salin.Les points de rouille visibles étaient comptés à intervalles donnés pendant les essais de brouillard salin.
Les éprouvettes non-traitées avec une épaisseur de nickel de 0,0075 mm présentaient 30 points de rouille après 6 heures et 100 points de rouille après 24 heures. Les éprouvettes traitées ne présentaient aucun point de rouille après 24 heures et 16 points de rouille après 72 heures. Les pièces avec 0,02 mm de nickel (et avec la même épaisseur de chrome) ont donné les résultats suivants: 60 points de rouille après 48 heures pour les pièces non-traitées et 3 points après 120 heures pour les pièces traitées.
Des essais analogues ont été faits sur des pièces soumises uniquement au traitement par immersion. Toutes les éprouvettes traitées étaient immergées dans une solution de bichromate de sodium à 5 gr par litre, à 93 C environ, pendant 2 heures. Les éprouvettes non-traitées ayant une couche de 0,0075 mm de nickel et une couche extérieure de chrome présentaient plus de 100 points de rouille après 24 heures d'essai de brouillard salin.
Les mêmes éprouvettes traitées présentaient 6 points de rouille après 120 heureso Les éprouvettes non-traitées avec 0,02 mm de nickel avaient 60 points de rouille après 48 heures de brouillard salin, tandis que les éprouvettes analogues traitées n'avaient aucun point de rouille après 48 heures et 3 points après 130 heures. Toutes ces éprouvettes étaient nettoyées avec de la magnésie avant l'essai au brouillard salin.
Des éprouvettes en acier avec une couche de 0,0075 mm de nickel et-un revêtement extérieur de chrome ont été traitées par immersion pendant deux heures dans une solution de bichromate de sodium à 5 gr par litre, à 93 C environ, puis essayées, comparativement à des éprouvettes non-traitées, par exposition aux conditions atmosphériques sur le toit d'un bâtiment pendent 6 moiso Après 10 semaines, les éprouvettes non-traitées présentaient plus de 100 points de rouille, tandis qu'aucun point de rouille n'était observé sur les éprouvettes traitées. A l'expiration des 6 mois, les éprouvettes non-traitées étaient dans un très mauvais état, tandis que les éprouvettes traitées présentaient en moyenne 1 point de rouille.
Dans cette série d'essais, aucune éprouvette n'avait été nettoyée par un abrasif avant l'essai d'expositiono
Des essais ont également été faits sur des éprouvettes semblables d'acier avec un premier revêtement de cuivre, et un revêtement exté-
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rieur de chrome, ainsi que des éprouvettes d'acier avec revêtement de cuivre, nickel et chrome (dans l'ordre cité). Les éprouvettes non-traitées et les éprouvettes traitées cathodiquement avaient été placées pendant 120 heures dans un appareil à brouillard salin, et dans les deux cas, les éprouvet- tes traitées ont présenté une bien meilleure résistance à la corrosion que les éprouvettes non-traitéeso Les éprouvettes traitées, dans les essais cidessus,
avaient été soumises à un courant de densité variant entre 0,32 et 0,42 ampères par décimètre carré, dans une solution de chrome hexavalent à 50 gr par litre, et avec une valeur de pH de 4,5 environ, à 93 C environ.
La durée du traitement était de2 minutes, et toutes les éprouvettes avaient été nettoyées avec de la magnésie légère avant d'être placées dans le brouillard salin
Des essais avaient également été effectués, avec les modes de traitement par immersion et cathodique, pour déterminer les conditions de travail nécessaires pour obtenir un traitement satisfaisant, telles que la durée de traitement,la concentration de la solution, le pH du bain, la tem- pérature de la solution et la densité du courant.
Dans le cas du traitement cathodique, on a trouvé qu'un traitement de 2 minutes donne de bons résultats, mais des durées plus courtes et plus longues ont été utilisées avec succès. Une durée de 1 minute a été appliquée avec succès; les résultats obtenus avec les durées sensiblement supérieures à 2 minutes n'ont pas donné de résultats justifiant cette augmentation de- la durée de traitement. En ce qui concerne la concentration de la solution, des bains contenant de 1 gr à 200 grs par litre de chrome hexavalent ont été utilisés avec succès. On a constaté que le pH n' a pas un rôle déterminant, mais les meilleurs résultats ont été obtenus avec un bain ayant un pH au-dessous de 7.
Dans des bains au bichromate de sodium, une concentration de bichromate de sodium de 50 grs par litre donne une solution plus stable et plus facile à entretenir que des concentrations plus faibles.
Les électrodes en acier se sont révélées plus satisfaisantes que les électrodes en plomb, mais le plomb peut également être utilisé, et aux faibles valeurs de pH, on a constaté certaines difficultés avec le fer, présent dans le bain, ceci tendant à provoquer une modification de la colora tiono Aux valeurs de pH supérieures à 2,5,le fer paraît se séparer sous forme d'un composé insoluble, et il n'y a pas de difficultés.
La durée du traitement varie avec la température de la solution, et une température de 93 C environ a donné de bons résultats, bien qu'on ait utilisé des températures sensiblement plus basses. La température de 93 C est assez élevée pour permettre un traitement court, de 2 minutes environ ou moins, et en meme temps assez basse pour éviter une perte sensible de la solution par évaporation. La variable la plus importante semble être la densité du courant, mais cette variable est bien entendu affectée par les autres variableso Une densité de 0,32 ampères par décimètre carré environ a donné d'excellents résultats, mais un traitement satisfaisant à été effectué aux densités allant de 0,01 à 1,6 ampères par décimètre carré.
Il a été constaté que des densités de courant trop élevées tendaient à modifier la coloration des pièces aux températures élevées de la solution. Aux températures plus faibles, des densités de courant élevées peuvent être utilisées.
Dans le cas du traitement par immersion, on a trouvé qu'il convenait d'utiliser une durée de traitement d'environ 2 heures pour obtenir de bons résultats dans une solution de bichromate de sodiumà 50 grs par litre, ayant un pH de 4,5 environ, à 88-100 c. Toutefois, on a traité avec succès des objets au moyen de solutions ayant un pH de 2,5 à 7. Avec des températures plus basses on obtient des couches de protection satisfaisantes, mais la durée du traitement doit être notablement augmentée. On a trouvé cependant, que des films anti-corrosion pouvaient être obtenus dans des solutions ayant une concentration en chrome hexavalent allant de 0,1 à 150 grs par litre, et avec des températures à partir de 21 C.
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