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"Procédé en vue d'améliorer la résistance à la corrosion générale de feuillards galvanisés!!.
La présente invention concerne un procédé en vue d'amélio- rer la résistance à la corrosion générale de feuillards gal- vanisés. La corrosion générale impljque une attaque uniforme et elle est mesurée par la perte de poids, contrairement à la corrosion localisée telle qu'une attaque intergranulaire.
Lors du revêtement d'une matière métallique ferreuse par le procédé d'immersion à chaud, on a employé deux procé- dés fondamentalement différents. Dans le premier procédé, dans lequel on utilise un fondant, on fait passer les tôles ferreuses ou autres articles à revêtir dans le bain de gal- vanisation à travers un fondant fondu tel que du ohlorure de
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zinc ou du chlorure de zinc-ammonium flottant à la surface du bain ou on y applique un revêtement préalable d'une solu- tion aqueuse de ce fondant, puis on les fait passer à travers un bain de revêtement ne comportant pas de fondant. Le fondant a pour but de préparer la surface du métal ferreux à recevoir le revêtement de zinc.
Le bain de revêtement habituellement employé dans le procédé dans lequel on utilise un fondant, contient une quantité relativement importante de plomb (jusqu'à 1,60 %) et, lorsqu'on utilise un traitement préalable par fondant, une très faible quantité d'aluminium (0 à 0,01 % maximum). En règle générale, on utilise une haute teneur en plomb, étant donné que le plomb est une impureté du zinc et que le zinc meilleur marché contient plus de plomb. C'est ainsi que, par exemple, une qualité commerciale de zinc connue sous le nom de "Prime Western" peut contenir jusqu'à 1,60 % de plomb.
Lorsqu'on utilise une couverture de fondant fondu dans le procédé par fondant, la teneur en aluminium doit être main- tenue 'très faible, car l'aluminium réagit avec le fondant pour former du chlorure d'aluminium qui "calme" le fondant, de sorte que ce dernier n'exerce plus un effet de nettoyage, ce qui est particulièrement intolérable dans un traitement de tôles, étant donné que certains produits de la réaotion adhè- rent aux différents cylindres et donnent lieu à des défauts dans le revêtement.
Lors du revêtement d'un feuillard préalablement traité par fondant, étant donné que le revêtement de fondant peut être très mince et qu'il est contrôlé soigneusement, on peut tolérer, dans le bain de galvanisation, une plus grande quan- tité d'aluminium allant même jusqu'à 0,35 %.
Le revêtement obtenu par le procédé dit par fondant a une bonne résistance à la corrosion générale, ainsi qu'une bonne résistanoe à l'attaque intergranulaire, c'est-à-dire
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une attaque ayant lieu aux limites des grains. Toutefois, le procédé par fondant donne un revêtement cassant d'une faible ductilité et, étant donné que ce procédé est lent, son prix de revient est élevé. L'emploi de magnésium en vue d'améliorer la résistance à la corrosion a été décrit dans un article rédigé par John A. Heath, intitulé "A New Frontier in Hot- Dip Galvanizing' : A Magnésium Oontaining Coating", délivré à "American Hot Dip Galvanizers Association", 24 mars 1961.
L'emploi de magnésium dans les alliages de coulée en coquille a été décrit dans un article intitulé "Metallurgia", août 1961 par C.W. Roberts. Dans les alliages de coulée en coquille, le problème principal que l'on désire résoudre est l'attaque intergranulaire. Etant donné que, dans un élément de coulée en coquille, il y a une masse abondante, le problè- me de la résistance à la corrosion générale ne se pose pas.
Dans l'artiole de Roberts, il est démontré que, dans un allia- ge de 'zinc-aluminium avec une quantité minimum de plomb, le magnésium assure une résistance à l'attaque intergranulai- re,
En essayant d'appliquer les enseignements de la teohni- que de revêtement par fondant et la technique de coulée en /coquille au procédé de galvanisation en continu, on se trouve en face de conditions totalement différentes.
Lorsqu'on doit appliquer un revêtement à un feuillard d'un métal ferreux par le procédé habituel en continu, on fait passer le feuillard à travers un four d'oxydation pour former une très mince cou- che d'oxyde sur le feuillard et cette couche d'oxyde est en- suite réduite dans une partie réductrice d'un four, puis on fait passer le feuillard, à l'état fraîchement réduit, dans le bain de galvanisation à travers une hotte contenant une atmosphère protectrice sans employer aucun fondant.
Le revê- tement obtenu par ce procédé offre l'avantage d'une excel- lente adhérence plus une d@ctilité extraordinaire, de sorte
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que les opérations d'emboutissage profond et de cintrage vif peuvent être effectuées sur un feulillard métallique auquel on a appliqué un revêtement par ce procédé sans donner lieu à la formation de craquelures, de copeaux ou d'un décollement dans le revêtement.
Suivant le procédé habituel de revêtement en oontinu, le bain contient de l'aluminium en quantités comprises entre 0,04 et 0,35 %, ces quantités étant efficaces pour réduire au minimum la formation d'alliage, tout en favorisant une bonne adhérence. Un métal de revêtement contenant du zinc et de l'aluminium n'aura pas un dessin pailleté bien formé à moins qu'il n'y ait également du plomb. Etant donné que, dans l'industrie, on demande très souvent des matériaux gel- vanisés ayant un aspact pailleté attrayant, on peut ajouter du plomb. Il est entendu que l'on peut former d'excellents revêtements pans ajouter du plomb ai l'aspect pailleté n'est pas souhaité.
En essayant de protéger le revêtement formé par le pro- cédé habituel contre l'attaque intergranulaire se produisant dans des oonditions humides et chaudes, o'est-à-dire dans des atmosphères saturées à des températures supérieures à 150 F (66 C), une addition de magnésium dans la quantité suggérée par l'expérience dans le domaine de la coulée en coquille n'assure aucune amélioration du point de vue de l'at- taque intergranulaire. Ce type de corrosion dans les alliages de zinc se produit uniquement si 1,'alliage contient de l'alu- minium, mais cette corrosion est fortement accélérée par la présence de plomb. Dans un bain ordinaire, le plomb est géné- ralement en une quantité égale à au moins dix fois la quan- tité que l'on trouve dans un alliage de coulée en coquille.
Etant donné qu'une pièce coulée en coquille ne doit pas présenter une surface pailletée, la teneur en plomb peut
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être maintenue faible afin de réduire l'attaque intergranu- laire.
De plus, dans un alliage de coulée en coquille, la teneur en aluminium est de 1 ù ou plus et, dans le procédé habituel en continu, une teneur on aluminium supérieure à 0,35 % ne peut être employée, 6-tent donné que l'aluminium réagit avec le fer pour former une mousse flottante. Evidemment, dans ce procédé, il faut une certaine quantité d'aluminium pour suppri- mer l'effet d'alliacé entre le métal de base et le zinc, de même que pour assurer une ductilité mais, comme on l'a soulig- né ci-dessus, la limite supérieure de la teneur en aluminium est d'environ 0,35 %.
Le procédé continu diffère du procédé par fondant en ce sers que, dans les procédés continus, la teneur en alumi- ni@@ est de loin supérieure (dans le procédé par fondant, la l@@ite supériedre est de 0,01 %), tandis que la teneur en lomb est souvent inférieure (dans le procédé par fondant, la teneur en plomb peut atteindre 1,60 %).
L'homme de métier comprendra que le procédé habituel décrit ci-dessus n'est pas le seul procédé de galvanisation en continu. La présente invention peut également être adaptée au procédé continu de traitement préalable par fondant du ty- pe décrit dans le Brevet Américain n 2.823.641, publié le 18 février 1958 aux noms de N.E. Cook et al., ainsi qu'à d'au- tres procédés de préparation de gaz dans lesquels on peut tolérer de l'aluminium en quantités allant jusqu'à 0,35 %.
Le procédé continu de traitement préalable par fondant ne doit pas être confondu avec le procédé de traitement de tô- les par fondant, étant donné qu'ils sont totalement différents.
Dans l'ancien procédé de traitement de tôles par fondant, on utilise une couverture de fondant fondu flottant au-dessus du métal de revêtement .fondu. Dans le procédé préalable de
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traitement par fondant du Brevet A@@ricain n 2. 823.641, on applique, au feuillard, une quantité contrôlée de fondant en solution aqueuse, on sèche le fondant, puis on introduit le feuillard dans le bain de métal de revêtement fondu. La compo- sition du. bain de revêtement peut être analogue à celle du pro- cédé habituel et elle peut être modifiée comme décrit dans la présente invention.
Tenant compte des considérations ci-dessus, un objet de la présente invention est de prévoir un procédé en vue d'assurer, dans un revêtement de zinc sur un feuillard fer- reux, une résistance à la corrosion nettement améliarée sans exercer aucun effet néfaste sur les propriétés du rêve bernent.
En résumé, lors de la mise en oeuvre de la présente in- vention, on ajoute, au bain de revêtement, du magnésium en une quantité comprise entre environ 0,01 et environ 0,10 % et, de préférence, entre 0,01 et environ 0,04 %. Dès lors, on constate que la quantité de magnésium ajoutée au bain est à peut près la mené que celle ajoutée dans la technique de coulée en coquille pour obtenir une résistance à l'attaque intergranulaire, tandis qu'elle est également à peu près identique à celle ajoutée dans un procédé de revêtement par fondant en vue d'améliorer la résistance à la corrosion générale.
Toutefois, comme on l'a souligné ci-dessus, dans le procédé par fondant, on considère qu'une quantité de 0,02 % d'aluminium est suffisante pour annihiler la oouver- ture de fondant (voir article de Heath mentionné ci-dessus, page 12 en bas). Dans la technique de coulée en coquille, on sait que le magnésium peut éliminer l'attaque intergra- nulaire par suite de la teneur extrêmement faible en plomb.
Comme on l'a mentionné ci-dessus,vu son peu d'importance, on n'a pas examiné l'effet du magnésium sur la résistance à la corrosion générale dans un alliage de coulée en coquille.
Lorsqu'on utilise du magnésium dans la quantité mention-
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née ci-dessus dans le bain suivant le procédé habituel en con- tinu, on n'observe aucune amélioration dans la résistance à l'attaque intergranulaire mais, de façon étonnante, on remar- que une grande augmentation de la résistance à la corrosion générale.
Ce résultat surprenant doit provenir du puissant effet synergique de l'aluminium et du magnésium, encore que cette théorie ne soit pas très claire. Dans l'artiole précité de Heath, on a trouvé expérimentalement que le magnésium exer- çait un effet avantagcux sur la résistance à la corrosion gé- nérale ou la perte de poids des revêtements de zinc exempts d'aluminium. Une étude comparative de l'effet du magnésium sur le revêtement de la présente invention, d'une part, et les revêtements exempts d'aluminium, d'autre part, démontre l'important avantage inattendu résultant de l'addition de l'aluminium.
Dans la technique, on n'a pas reconnu que l'alu- minium exerçait un effet sur la résistance à la corrosion des revêtements de zinc (sauf l'effet néfaste de favoriser l'attaque intergranulaire). Toutefois, l'aluminium et le magnésium ensemble ont une résistance à la corrosion géné- rale qui, jusqu'à présent, était inconnue dans la teohnique des revêtements.
Des tests ont démontré que la quantité de plomb devait ,être maintenue aussi faible que possible en fonction du con- trôle de l'aspect pailleté. L'avantage de la présente inven- tion est obtenu quelle que soit la quantité de plomb présent encore que, plus la teneur en plomb est faible, plus la perte de poids semble être réduite.
En conséquence, le bain de revêtement de la présente invention contient environ 0,04 à 0,35 % d'aluminium, envi- ron 0,01 à 0,10 % de magnésium et 0 à 1,60 % de plomb (la limite supérieure de la teneur en plomb dans le zinc de la
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qualité "Prime Western" est de 1,60 %, bien que cette qualité contienne habituellement en moyenne, 0,5 à 0,9 % de plomb.
Il est entendu que le hain peut contenir des impuretés acci- dentelles telle que du cadmium et du fer dans des quantités habituellement inférieures à 0,20 %.
De préférence, le tain de revêtement contient entre environ 0,10 et environ 0,20 % d'aluminium, entre environ 0,01 et environ 0,C4 % de magnésium et 0 à 0,20 % de plomb.
Comme on l'a souligné ci-dessus, du point de vue de la résis- tance à la corrosion seule, on obtient les meilleurs résul- tats avec une quantité minimum de plomb et même en absence de plomb. Toutefois, on a trouvé qu'une addition de 0,07 à 0,20 % de plomb était efficace pour former un aspect pail- @ leté répondant aux exigences de l'industrie. En d'autres termes, on utilise le minimum de plomb assurant l'aspeot / pailleté désiré.
Lorsqu'il pénètre dans le bain de revête ment, le feuillard doit être net, c'est-à-dire qu'il de avoir une surface pratiquement exempte d'oxydes et pr@@égée par une hotte contenant une atmosphère réductrice detype de celle employée dans le procédé habituel en contine ou qu'il doit avoir, sur sa surface, une mince pellicule de fondant comme décrit dans le Brevet Américain n 2.825.641.
Le feuillard galvanisé obtenu possède toutes les proprié- tés désirées qui n'on% pas été obtenues pendant de nombreu- ses années par les procédés de galvanisacion en continu en plus de l'avantage supplémentaire d'une résistance nettement meilleure à la corrosion générale. On a trouvé que la perte moyenne de poids par suite de la corrosion dans l'atmosphè- re était réduite d'environ un tiers lors de l'application de la présente invention. Bien que l'effet du magnésium sur les propriétés de résistance à la corrosion soit connu dans le domaine de la coulée en coquille et le domaine de revêtement
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par fondante l'homme de métier ne pouvait prévoir les avan- tages obtenus sur un matériau galvanisé en continu.
Dans les procédas continus, on travaille avec un bain d'une composition chimiçe différente de celle des deux autres domaines et l'adeition de magnésium avec de l'aluminium dans les inter- valles mentionnées ci-dessus dorme lieu à l'effet synergique presité.
REVENDICATIONS
1. Procédé de revêtement en continu d'un feuillard fer- yeux, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer un feuil- lard ferreux net à travers un bain de zinc contenant environ 0,04 % à environ 0,35 % d'aluminium et environ 0,01 à envi- ron 0,10 % de magnésium, ainsi que des impuretés se formant normalement, pour obtenir un feuillard ferreux ayant un revê- tement de zinc ductile, adhérant fermement et caractérisé par une meilleure résistance à la corrosion générale.