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BREVET D'INVENTION
La présente invention a pour objet un traitement protégeant la surface des pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium dans leurs parties en contact avec des agents corro- sifsmême lorsque ceux-ci, telles les solutions concentrées de soude et d'acide chlorhydri- que, présentent une grande agressivité vis-à-vis du métal nu.
L'invention s'appliquera particulièrement aux réservoirs et récipients et aux éléments de tuyauterie et de robinetterie dont la surface intérieure est en contact avec les liquides agressifs.
De tels réservoirs et pièces de tuyauterie peuvent 8tre exécutés en ratière plastique, à condition que la température reste basse et que les sollicitations mécaniques soient modérées. Dans les autres cas on recourt aux aciers inoxydables ou en cas d'incompa- tibilité chimique de ceux-ci, à des métaux plus coûteux encore, le titane par exemple.
L'invention permet des économies de prix considérables par rapport au recours ces derniers métaux. Par exemple, un échangeur de chaleur parcouru par une solution d'acide chlorhydrique ne pourrait être exécuté en matière plastique à cause de la température élevée et de la mauvaise transmission de chaleur, ni en acier inoxydable car aucune des nuances courantes ne résiste convenablement à l'acide en question.Par contre, un tel échangeur en aluminium protégé suivant l'invention serait techniquement parfait tout en étant d'un prix de loin inférieur à celui du même appareil construit avec des métaux spéciaux et rares.
Même sans considérer les cas extrêmes et en se limitant à comparer une pièce en acior inoxydable avec une pièce en aluminium traité en surface suivant l'invention, l'avan- tage du prix joue favorablement pour la seconde exécution, surtout lorsqu'il s'agit d'une pièce susceptible d'être coulée en aluminium, tels que des corps de vannes et de robinets.
L'invention consiste à faire subir à au moins une partie de la surface des pièces, une succession bien précise d'opérations. La première de celles-ci est une anodisation dure, c'est-à-dire 1'anodisation se faisant dans un bain à basse température et sous haute tension d'électrodes, n'ayant rien à voir avec 1'anodisation courante du genre de celle à laquelle on procède pour protéger les châssis de fenêtre contre la corrosion atmosphérique.
L'anodisation dure donne une couche d'oxyde dont les canaux de porositésont un diamètre inférieur à l'Angström et se fait généralement en épaisseur de 30 à 80 microns, tandie que l'anodisation courante donne une couche dont les canaux de porosités ontplus de 10 Angström, l'épaisseur de la couche dépassant rarement 30 microns. L'anodisation courante se fait à température ordinaire et sous une tension d'électrodes beaucoup plus basse.
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La seconde opération consiste à recourir tout ou partie de la surface anodisée dure d'une couche d'une résine à durcir au four, par exemple une rénine phénolique ou
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é poxydique .
Cette résine est à appliquer soit à la brosse, soit au pistolet, soit mieux encore au trempé. Dans cette dernière méthode, il y a lieu d'ajuster la viscosité de la résine en vue d'une bonne répartition de la couche et de l'obtention de l'épaisseur sou- haitée, et ensuite de procéder à un égouttage approprié à la forme de la pièce.
La troisième opération consiste en un passage des pièces dans un four à une
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température supérieure à I50*C., généralement voisine de 200*0.
Les opérations suivantes éventuelles consistent en un certain nombre de répétitions de la 2ème, et de la 3Êne. opération de façon à augmenter l'épaisseur de la couche d '3mail protectrice sans risque d'occlusions gazeuses.
Une exécution particulière de l'invention a donné lieu à des essais de contrôle
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,32ne un laboratoire universitaire spécilis6 dan" les problèmes de lutte contre la corrosion.
Dans cette exécution particulière on a choisi des pièces coulées en alliage d' alurr.1h.1.um-cui- vre avec une teneur en cuivre de 5%, ayant subi un traitement thermique en vue du durcisse- ment du métal. Les pièces ont ensuite été trait6es suivant l'invention avec une couche
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d'anodisation de l'ordre de 60 à 70 microns et uhe protection à la résine époxydique résul- tant de l'application successive de six couches au trempé, chaque trempage étant suivi
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d'un passage au fouràt 200 C. L'épaisseur totale de la couche d'émail é::()xyd1que était de l'crdre de 150 à 200 microns.
La méthode d'examen a résulté du relevé et de l'interprétation des courbes de polarisation potentio-cinétique. Les pièces essayées constituaient des récipients dans lesquels les milieux suivants ont été introduits au cours des différents essais.
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- HC1 de densité 1,19 dilué à 50% ( soit HC1 IL1 en poids ) - HC1 de densité 1,19 dilué à 10% ( soit HC1 z en poids ) - NaOH 10 normale, soit 4C0 g!1 (PH-! 14-, 2 d - 1,43) - NaOH 1 normale, soit 40 g/1 ( pH - 13,it ) - NaOH 0,1 normale, soit 4 g/1 ( pH 12,9 ) - NH3 à 25% ( d - 0,91 ) environ
On a effectué dans ces récipients, et en présence de ces différentes solutions, des polarisations anodiques du récipient lui-même. La contre-électrode était unepetite plaque de platinede 4cm2 de surface totale, placée au centre du récipient. Le potentiel d'électrode du récipient était contrôlé par une électrode de référence au calomel saturée.
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Au 0'Turs de ces esaaia, la paroi interne dea pièces est soumise à des conditions très sévères d'oxydation, et on enregistre le courant d'oxydation résultant de cette polari- sation. Des valeurs presque nulles de ce courant d'oxydation sont évidemment l'indice d'une absence de réactivité de la surface polarisée.
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La polarisation eh présence d'acide chlorhydrique aaasi bien à 10% qu'à 5 : entre qu'il n'y a eu aucune réaction d'oxydation donr aucune détérioration du récipient étudié. Si le moindre défaut était apparu dans la couche protectrice on aurait enregistré ,ne brusque et rapide augmentation du courant et un dégagement net d'hydrogène se serait
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1<anS,festé à l'endroit du défaut. Aucun de ces phénomènes ne s'est produit.
La polarisation en présence de soude caustique, 0,1 N n' a donné lieu à aucun pnénomène d'oxydation. En préseboe de soude caustique 1 N et IO N il a subsisté un courant de 15 à 20 micro-ampères pour une surface exposée de 100 cm2 environ. Ce faible courant résiduel n'augmentait pas avec le potentiel d'électrode et ne correspondait pas à une détérioration de l'alliage ou de l'anodisation sous l'émail. En effet après ces esseie en présence de solution 10 N et I n on a recommencé l'essai en présence de soude 0,1 N et on
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'Ila pas constaté la moindre corrosion. L'origine du courant de 15 à 20 nicro-atnpérea nvec les solutions concentrées n'a pas été anprof(-idie car l'on ignorait la nature du .-1 -,.,..t dent était chargée la résine et l'on avait toute raison de croire qu'il en était 1 ; cause.
De même avec l' atlanoniac en solution à 25% on n'a trouvé aucune trace d'oxydation.
Préalablecjent aux essais par polarisation on a renregistré la résistance des cellules par application d'une tension alternative entre la contre-électrode en platine et l'alliage d'aluminium de la paroi. La valeur absolue de ces résistances est sans grande signification car la présence du revêtement fait que la cellule se comporte en condensateur complexe. On a néanmoins constaté qu'après 10 à 20 minutes la valeur de la résistance appa- rente mesurée se stabilise parfaitement. Les m6mes mesures recommencées après les essais 'le polarisation ont donné les Bornes résultats. Ceci prouve l'absence de défaut dans la couche.
La présence d'un défaut sercit traduite par une chute de la résistance due au déve- loppement considérable qu'aurait pris la moindre amorce de corrosion.
On a examiné également la résistance mécanique du revêtement et on a constaté que les chocs violents entraînaient de Délits éclats de celui-ci:: l'émail emportant avec lui
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ma ;oins une partie de la couche d' anodisa.i71on., rie qui montre que l'adhérence de l'émail ')Ut' cette couche est excellente. Ces éclats ne se sont produits que sur la purface extérieure aes récipients essayés et non sur leur surface intérieure, seule destiuén à Stro eu contact avec le liquide .
Par ailleurs l'émail présentait une très grande résistance à la rayure et à l'abrasion.
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On comprend que l'invention met à profit pour l'adhérence de l' émail la microporoai- té de la couche d'anodisation et le supplément de dureté mécanique qu'elle confère à l'alu- minium . On pallie ainsi d'une manière particulièrement heureuse au.:,, deux défauts que présen- 1'aluminium lorsqu'il doit être revêtu d'une couche de protection , à savoir un très médiocre
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pouvoir d'accrochage et ;m manque de dureté du support provoquant l'écailiscent do tout revêtement dur lors des coups et des déformations.
Nonobstant la difficulté plus grande que présentent pour subir une anodisation
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dure les alliages d'aluininium cuivre, on comprend l'intérêt quelle comportent en raison de la haute résistance mécanique résultant de leur traitement thermique.
Lorsqu'on applique l'invention àdes récipients, des corps de robinet et d'autres objets creux, il y a parfois intérêt à réserver la possibilité d'autrea traitements à la surface extérieure des objets, à moins que l'on ne préfère laisser l'extérieur en métal
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nu ou ehwienent en métal anodisa dur. Cet> dernière préférence serait par exerrle justifiée pour un récipient dans lequel une solution agressive doit être chauffée par un fluide non agressif agissant à l'extérieur du récipient, car le transfert de chaleur serait inutilement contrarié par une couche de protection sans objet.
Un revêtement d'une autre nature ou un autre traitement de surface peuvent être intéressants au moins pour l'extérieur des pièces exposées aux chocs et aux coups. Il faut que cetteopération se fasse à une température inférieure à celle qui détruirait la r6sine ou l'émail des parties traitées suivant l'invention. On peut par exemple recouvrir les pièces
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d'une couche de polyéthylène relativement souple en vue d'amortir les chocs auxquels allés pourraient être exposées.
On reprend ici, d'une manière plus détaillée, la manière particulière suivant
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laquelle on a appliqué l'invention pour traiter les pi :;C8t' ayant servi aux essais 8I18111en- tionnée; après anodisation dure d'épaisseur d'environ 50 microns on a appliqué au trempé une oouche d'environ 50 microns d'une résine époxydique d'une v3 oeoaité autfiseonent faible pour une bonne répartition et un égouttage faeiee. Ensuite on a appliqué cinq couche@ minces chacune d'une épaisseur de 20 1 25 nierons . Chaque fois un etjour dans un four A I90*C. précédait l'application de la couche suivante. Certains ajoura au four ont été raccourcis à une dizaine de minutes afin que la couche suivante s'applique sur une surface non encore
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complètement polymérisée. La cuiason finale a été plue longue et la four était porté à 200'C.
L'avantage de l'invention réside eaeentiellemant dans le prix bas qu'elle permet d'obtenir pour des Jespiècee devant z%4-aleter à des actions chimiques et !l60aniqu8' par9.lculièramant s6vQoes.