Procédé de traitement d'objets métalliques en vue de les munir d'un revêtement adhérent. Cette invention a pour objet un procédé de traitement d'objets métalliques, et princi palement d'objets en fer, en vue de les mu nir d'un revêtement adhérent.
Suivant ce procédé, on plonge les objets dans un bain consistant en une solution fai ble de phosphates dont l'un est d'un métal au moins aussi basique que le métal à revê tir, et dont au moins un autre est d'un métal moins basique que le métal à revêtir, ce der nier phosphate étant en faible quantité par rapport aux autres phosphates dissous dans le bain.
Ce procédé permet de produire, d'une ma nière commode et rapide, sur les objets - mé talliques qu'on y plonge, une couche de revê tement très adhérente qui forme une base convenable pour recevoir ultérieurement une couche d'émail ou de peinture ou un dépôt électrolytique.
Le fait de recouvrir. des pièces en fer ou en acier de couches de phosphate pour les empêcher de rouiller et pour former une base d'accrochage pour tout autre enduit est bien connu.
Il a déjà été proposé en particulier de se servir à cet effet de phosphates solubles de fer, de manganèse, de zinc ou de cadmium, sous la forme solide, qu'on dissout dans de l'eau pour constituer ou régénérer un bain dans lequel, à une température voisine & l'é bullition, on plonge les objets métalliques à munir d'un revêtement adhérent destiné à les préserver de l'oxydation.
Dans ces conditions, les phosphates solu bles, qui sont presque exclusivement des phos phates primaires ou monobasiques, se trans forment, au contact des objets en fer, en par tie en phosphates secondaires et tertiaire - respectivement très peu solubles et insolu bles - qui constituent un revêtement adhé rent sur ces objets.
On a obtenu de bons résultats avec une poudre cristalline de phosphate de fer prépa- rée comme il va être rappelé succintement. On dissout 1 partie de fer en limaille dans 10 parties d'une .solution aqueuse d'acide orthophosphorique, titrant 615% d'acide, chauffée à l'abri de l'air un peu au- dessous de son point d'ébullition: Quand la dissolution est achevée, on filtre, puis on concentre la solution et on la fait cristalliser, on sépare les cristaux .et on les fait sécher, le tout en évitant autant que possible l'action oxydante de l'air.
On préparé le bain anti-fouille en dissol vant 1 partie de la poudre de phosphate ainsi obtenue dans environ 36 parties d'eau et en chauffant cette solution pendant environ 1 heure à l'ébullition. On y trempe alors les objets en fer à munir d'un revêtement adhé rent, la température étant maintenue au voi sinage du point .d'ébullition.
A mesure que le bain s'appauvrit par l'usage, on ajoute de petites quantités de phosphate, de façon à le ramener à un degré d'acidité à peu près cons tant. ' L'application de ce procédé donne une couche qui forme une base satisfaisante pour la peinture ou l'émail, surtout si cette couche a été préalablement brossée, _ mais -elle ne convient pas aux recouvrements métalliques par électrolyse.
De plus, le bain de phosphate de fer dé crit ci-dessus ou les autres compositions si milaires consistant essentiellement en solu tions faibles -de phosphates acides ou d'acide phosphorique n'attaquent pas immédiatement les métaux et ne forment un revêtement de phosphate que si les métaux ont été préala blement soigneusement nettoyés. De plus, ces compositions agissent très peu, quelquefois pas du tout, sur les surfaces dures et polies, à moins que ces surfaces ne soient préalable ment traitées au jet de sable ou décapées. Si la surface est décapée, elle nécessite encore un nouveau traitement approprié avant que la composition agisse sur elle.
Dans l'application du procédé suivant la présente invention au traitement de pièces de fer, le bain utilisé a l'avantage d'attaquer instantanément les pièces de fer ou d'acier, même celles ayant une surface dure et lisse, ou une surface rouillée, sans traitement préa lable et de former très rapidement une couche constituant une très bonne base, non seule ment pour l'émail ou la peinture, mais aussi pour les revêtements métalliques par électro lyse.
La composition à utiliser peut être obte nue, par exemple, en ajoutant à la poudre de phosphate primaire ou monobasique, préparée comme il a été rappelé ci-dessus ou par d'au tres méthodes équivalentes, de l'oxyde île cuivre dans la proportion de: une partie d'oxyde de cuivre pour quarante parties<B>de</B> poudre. On laissera, de préférence, reposer ce mélange pendant plusieurs jours et on s'a percevra alors que l'oxyde de cuivre a réagi sur la poudre de phosphate pour former du phosphate .de cuivre.
On préparera un bain en dissolvant cette composition dans de l'eau, et les articles de fer ou d'acier plongés dans ce 'bain à une température voisine du point d'ébullition, seront rapidement recouverts d'une couche,de phosphate insoluble. La réac tion se produit promptement sur les surfaces polies et dures, et même sur les surfaces rouillées. Cependant, les pièces devront être bien exemptes de graisse pour que le résul tat soit certain. La réaction se produit très rapidement et. est terminée au bout de cinq à dix minutes.
Un bain satisfaisant peut être préparé en dissolvant approximativement 25 kilos du mélange de phosphate de fer et d'oxyde de cuivre dans 950 litres d'eau à l'ébullition.
De préférence, au furet à mesure de l'u sage, on ajoute au bain de petites quantités du même mélange, de façon à maintenir le bain à un degré d'acidité sensiblement cons tant, soit environ 30 points d'acidité, ce qui signifie que pour neutraliser 10 cm' du bain ainsi corrigé, la phénolphtaléine étant utili sée comme indicateur, il faut ajouter 30 cm' d'une solution alcaline décinormale.
On peut naturellement employer une so lution plus ou moins forte. Après le traite ment de la pièce comme décrit ci-dessus, cette dernière pourra être lavée, séchée et achevée par une application .de peinture ou d'émail.
La composition décrite ci-dessus est celle qui semble la meilleure, et la méthode de fa brication indiquée paraît quant à présent la plus économique et la plus satisfaisante. Ce pendant, certaines modifications peuvent être apportées sans perdre pour cela certains des avantages résultant de l'invention.
Une solution contenant un sel d'un métal moins basique que le fer réagit sur la surface du fer pour dissoudre cette surface, ce qui déplace dans le sel ledit métal moins basique. Le métal moins basique est séparé de son sel à 'la surface du fer et pour cette raison dé posé sur le fer; mais ordinairement ledit mé tal est déposé sur le fer en parcelles déta chées et ne forme par une couche adhérente.
L'action d'un bain contenant un phos phate très acide de fer ou de métal plus ba sique que le fer, comme le manganèse ou le zinc, est apparemment de dissoudre une par tie de la surface,du fer et de former un phos phate moins acide ou normal de fer -et du mé tal plus basique que le fer; ce phosphate moins acide et, par suite, moins soluble, se forme sur la surface du fer en même temps que le fer de la surface se trouve dissous; il forme donc une couche intimement solidaire et adhérente sur la surface -du fer.
Lorsqu'il y a à la surface du fer des par celles de métal moins basique que le fer, tel que le cuivre, il se forme à chaque trace de métal étranger, -en présence d'un électrolyte, une pile en miniature, qui accélère la réac tion du fer avec le bain pour produire ladite couche adhérente de phosphate. La composi tion décrite -ci-dessus agira donc très promp tement sur la surface du fer, détruira les ta ches -de cuivre et incorporera ce cuivre dans la couche insoluble de phosphates de fer et de manganèse.
La couche qui est ainsi formée, en un temps relativement court, .constitue une base très satisfaisante pour l'émail ou la peinture. On peut s'en servir également comme base pour le nickelage, pour le chromate ou autre revêtement analogue. L'émail ou la peinture peuvent être appliqués sur la couche obtenue, sans traitement préalable, bien que ladite couche puisse être polie si on le désire.
Le revêtement électrolytique peut aussi être fait sans aucun traitement de la couche de phosphate et de cuivre, mais le revête ment électrolytique sera facilité si l'on passe au tampon la couche de phosphate et de cui vre, ce qui fera apparaître les particules de cuivre et polira la couche, permettant ainsi un dépôt plus rapide du nickel ou autre mé tal et une finition meilleure de la. pièce.
Il a été trouvé qu'une proportion de cui vre dans le bain, moindre que celle résultant le la composition .ci-dessus décrite, facilite l'opération, mais rend celle-ci moins avanta geuse.
Une plus petite quantité de cuivre don nera un traitement aussi rapide et satisfai sant qu'avec les proportions données, suais le dépôt du cuivre est proportionnellement plus rapide que le dépôt des phosphates et, de ce fait, au fur et à mesure que la réaction se produit, la proportion de cuivre se trouve ré duite, et la proportion initiale spécifiée est nécessaire pour assurer la production suffi sante -de cuivre dans le bain lorsque celui-ci a perdu de sa force.
D'autre part, une aug mentation du cuivre dans la solution au delà des proportions spécifiées retarde l'action des phosphates. Vraisemblablement, le dépôt rapide du cuivre empêche quelque peu le contact ente la solution et le fer, mais quelles que soient les explications théorique des résultats, l'action lente provoquée par une proportion de cuivre dans le bain plus grande que-telle, spécifiée est un fait démon tré.
La solution du phosphate du métal aussi basique que le métal à revêtir peut être pré parée et le métal moins basique peut être in troduit dans la solution de différentes fa çons sans que les résultats changent. Cepen dant, l'attention est attirée sur quelques prin cipes qu'il est avantageux d'observer dans l'application du procédé.
D'abord il est bon d'éviter d'introduire dans le bain, au fur et à mesure que l'on fait le plein de la cuve, des substances qui reste raient dans la cuve et acquerraient, de ce fait, une concentration progressive. Des corps tels que la soude ou d'autres composés de mé taux alcalins neutralisent une partie de l'a cide, et paraissent ne pas influer outre me sure sur l'action du bain, mais si ces corps ne sont pas enlevés du bain, il est bien cer tain que des additions répétées de ceux-ci modifieront la concentration du bain à tel point qu'il devrait être jeté et qu'il faudrait en établir un nouveau.
Des corps tels que l'acide borique sont assez volatils pour dis paraître en partie et ne pas s'accumuler dans le bain jusqu'à une concentration nuisible, quand ils sont employés en petites quantités, pour éviter la prise en masse du sel ou pour toute autre raison: mais généralement par lant, il est préférable d'éviter l'emploi de corps solubles autres que des phosphates.
N'importe quel acide plus fort que l'acide phosphorique nuit à l'action des phosphates. C'est pourquoi il est avantageux que le bain ne contienne pas d'acide plus fort que l'a cide phosphorique, ni un sel d'un tel acide fort, étant donné que cet acide fort empêche rait toute réaction de l'acide phosphorique sur le fer.
Quand il se trouve dans le bain un acide plus fort comme, par exemple, l'acide sul furique, nitrique ou chlorhydrique ou un sel neutre de ces acides forts, la réaction po sitive des phosphates sur le métal est gran dement retardée sinon complètement arrêtée jusqu'à ce que l'acide plus fort ait été neu tralisé. Pour cette raison, il est préférable de n'employer aucune solution de cuivre conte nant le radical d'un acide plus fort que l'a cide phosphorique pour fournir le cuivre au bain.
Dans le cas de revêtement de pièces de fer, des métaux autres que le cuivre et moins basiques que le fer peuvent être employés avec des résultats à peu près similaires. L'ar gent -donne les mêmes résultats que le cuivra mais est difficilement employable en raison de son prix élevé. Le plomb seul agit très lentement, mais avec une petite quantité de cuivre dans le bain, il réagira très rapide ment, le cuivre paraissant faciliter le dépôt du plomb sur le fer.
En se servant de proportions appropriées de cuivre et de plomb, un bain renfermant du plomb peut être employé et la couleur noire qui en résulte est quelquefois préférable à la couleur rougeâtre obtenue en se servant de cuivre seul. Cependant, le plomb en présence du cuivre dans le bain a une tendance à se déposer sur la surface du fer avec une rapi dité nuisible; il forme une couche moins adhérente et donne moins de satisfaction que le :cuivre seul.
Le mercure se trouve déposé si rapide ment sur la surface -du fer qu'il agit quelque peu comme dans le cas où il existe un excès de cuivre dans le bain. Une quantité infime de mercure peut être employée dans le bain pour commencer le traitement, mais il est évident que dans ce cas, le mercure sera. vite épuisé. Il y a évidemment d'autres métaux moins basiques que le fer qui peuvent être employés jusqu'à une certaine limite, mais il ne semble pas qu'il en existe qui possèdent tous les avantages du cuivre et c'est pourquoi ce dernier est le métal préféré.
Comme suggéré ci-dessus, le cuivre peul être introduit dans le bain d'une manière quelconque et sous forme d'un composé quel conque de cuivre soluble dans une solution faible de phosphate; mais la nécessité d'évi ter un acide plus fort que l'acide phospho rique ou un corps quelconque qui demeure rait dans le bain et s'y concentrerait, limite les compositions du cuivre possibles.
Le carbonate de cuivre peut être em ployé à la place de l'oxyde de cuivre avec les proportions nécessaires pour introduire la même proportion de cuivre métallique.
Il est préférable d'employer le produit contenant les éléments nécessaires pour for mer le bain sous la forme d'un corps sec ou en poudre. Du phosphate de cuivre primaire pourrait être mélangé au phosphate de fer primaire, mais il est difficile de produire du phosphate de cuivre primaiia sous la forme de poudre ou de granules secs, ce phosphate de cuivre ayant tendance à conserver un état quelque peu plastique ou gélatineux. Pour cette raison, il a été trouvé plus pratique de mélanger avec la poudre de phosphate de fer une composition de cuivre qui réagira sur le phosphate pour former le phosphate de cui vre dans la poudre elle-même.
Cette réaction se produira avec n'importe quelle composi tion clé cuivre soluble dans une solution de phosphate, mais pour les raisons indiquées ci dessus, il est indiqué de ne pas se servir d'une composition de cuivre qui contienne soit le radical d'un acide plus fort que l'acide phosphorique ou n'importe quelle substance qui séjournerait et se concentrerait dans le bain.
Le même raisonnement s'applique à l'em ploi dé n'importe quels métaux autres que le cuivre et moins basiques que le fer, et il n'est pas nécessaire de l'appliquer à chacun de ces métaux en particulier.
Les réactions précédentes ont été décrites pour de la poudre de phosphate préparée comme il a été ci-dessus indiqué, mais il est bien entendu que les mêmes principes s'appli quent à n'importe quelle composition conte nant des phosphates de fer ou d'autres mé taux plus basiques que le fer.
Une couche de phosphate et de cuivre ob tenue comme décrit ci-dessus n'est pas aussi satisfaisante au point de vue antirouille qu'une couche exempte de cuivre, car la pré sence de ce dernier accélère la présence-de la rouille chaque fois que le fer est exposé à son influence. D'un autre côté, la couche,de phos phate et de cuivre paraît former une très bonne couche d'accrochage pour la peinture ou l'émail et en certains cas elle est même supérieure à la couche de phosphate ne con tenant pas de cuivre.
Toutes les fois qu'on le désirera, une sur face en zinc ou alliages de zinc ou en magné sium ou alliages de magnésium pourra être traitée suivant les principes exposés ci-dessus pour le fer.