CH683269A5 - Procédé de prétraitement de pièces métalliques. - Google Patents

Description

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Description

L'invention se rapporte à un procédé de prétraitement d'articles ou de pièces métalliques, destiné à nettoyer et à activer les surfaces de celles-ci avant de réaliser:

1 ) un traitement de diffusion/pénétration, tel que boruration, carburation ou nitruration;

2) la formation d'un revêtement céramique dur, par exemple par déposition par vaporisation physique ou pulvérisation thermique ou

3) un revêtement, par exemple par immersion en bain chaud d'aluminium fondu ou de zinc fondu.

Avant d'être soumises à un traitement de diffusion/pénétration, à un traitement de revêtement destiné à former des revêtements céramiques durs, à un traitement par déposition ou traitement thermique superficiel analogue, les pièces métalliques, par exemple en acier, aluminium, titane ou nickel, sont généralement soumises à divers types de prétraitement, par exemple nettoyage, dégraissage, décapage à l'acide et traitement avec un fondant. C'est ainsi par exemple qu'un dégraissage et/ou un nettoyage alcalin avec un solvant organique est appliqué sélectivement à des pièces en acier au carbone avant de procéder à un traitement thermique, tel que la carburation ou la nitruration. Pour la nitruration ou un traitement thermique analogue de pièces en acier inoxydable, une étape consistant à éliminer des couches oxydées superficielles par lavage au moyen d'un mélange d'acide fluorhydrique-acide nitrique, vient s'ajouter à l'étape (ou aux étapes) de prétraitement précitées. Dans le cas d'un traitement thermique tel que déposition par vaporisation physique (PVD) ou déposition par vaporisation chimique (CVD) pour la formation de couches de revêtement céramique dur, un traitement intermédiaire tel qu'un nicke-lage s'effectue dans certains cas, à titre de prétraitement destiné à améliorer l'adhérence des couches de revêtement à des substrats constitués par des pièces métalliques. Pour un traitement thermique telle qu'une déposition par immersion dans un bain de zinc ou d'aluminium fondu, les pièces supports sont prétraitées avec un fondant, à la suite d'un dégraissage ou d'un décapage à l'acide, de manière à obtenir une activité de surface accrue, ou bien les pièces supports sont maintenues un certain temps à une température supérieure à la température envisagée pour le traitement thermique, de l'hydrogène gazeux ou un gaz à forte concentration d'hydrogène étant ensuite introduit dans le système pour amener la surface desdites pièces dans l'atmosphère de réduction résultante, en vue d'obtenir le même résultat. Le principal but de ces prétraitements est d'activer la surface des pièces supports métalliques, de manière à faciliter le traitement thermique proprement dit et à obtenir un effet maximum de traitement. Toutefois, des réglementations récentes envisagées à rencontre des décharges d'eaux résiduaires et à l'encontre de l'emploi de produits fluorocarbonés ont compliqué les conditions de travail, cependant que d'autres facteurs ont rendu difficile la poursuite d'une utilisation industrielle de la plupart des prétraitements précités et ont entraîné, d'une année à l'autre, un coût accru du prétraitement. De plus, le prétraitement comprenant le maintien de pièces supports en acier en atmosphère gazeuse réductrice à température élevée, préalablement au traitement de déposition utilisant le zinc ou l'aluminium fondu, nécessite non seulement un gaz réducteur coûteux en grandes quantités, mais entraîne également l'inconvénient que le rendement de la déposition est altéré par oxydation sélective d'éléments précieux contenus dans les produits en acier, par exemple Mn, Si et Al. Il n'est pas facile de maintenir de tels éléments à l'état complètement réduit dans une gamme de température ne dépassant pas 780°C, comparativement au Fe, Zn et analogues. De tels éléments sont susceptibles de s'oxyder et sont facilement oxydés dans une gamme de température d'environ 500-600°C. On se trouve ainsi en présence de l'inconvénient précité, à savoir une diminution due à l'oxydation du rendement de déposition.

Comme déjà mentionné, les procédés de prétraitement de la technique connue, appliqués aux pièces supports métalliques avant le traitement thermique proprement dit subséquent, présentent des inconvénients tels que l'accroissement du coût du prétraitement, des problèmes de pollution de l'environnement, ainsi que l'altération des propriétés de performance des produits métalliques eux-mêmes. Il est donc hautement désirable de trouver une solution à ces problèmes.

L'invention a en conséquence pour but de fournir un procédé de prétraitement de pièces métalliques destiné au nettoyage et à l'activation de leurs surfaces, de manière à faciliter le traitement thermique proprement dit ultérieur, sans entraîner de pollution de l'environnement, ni d'accroissement du coût du prétraitement et sans altérer les propriétés de performance des produits métalliques.

Ce but est atteint grâce à l'invention, laquelle a pour objet un procédé de prétraitement de pièces métalliques consistant à maintenir une pièce métallique à l'état chauffé dans une atmosphère gazeuse contenant du fluor ou un fluorure, puis à éliminer la couche fluorée obtenue, de manière à nettoyer et à activer la surface de ladite pièce métallique.

L'invention sera maintenant décrite en référence aux dessins annexés, sur lesquels:

- la fig. 1 représente schématiquement, en coupe transversale, un exemple de four de traitement utilisé pour la mise en œuvre du procédé de l'invention;

- la fig. 2 est une représentation schématique d'une microphoto en coupe (grossissement: 50) d'une partie de la couche superficielle d'une pièce prétraitée selon le procédé de l'invention, puis soumise au traitement thermique (nitruration) de l'exemple 1 ;

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- la fig. 3 est une représentation schématique d'une microphoto en coupe (grossissement: 50) d'une partie de la couche superficielle d'une pièce prétraitée, puis soumise au traitement thermique (nitruration) décrit dans l'exemple comparatif 1 ;

- la fig. 4 est une représentation schématique d'une micrographie électronique en coupe (grossissement: 500) d'une partie du sommet d'un filet d'une pièce prétraitée et nitrurée comme décrit dans l'exemple 1;

- la fig. 5 représente schématiquement, en coupe, un autre exemple de four utilisé pour la mise en œuvre du procédé de l'invention;

- la fig. 6 est une vue agrandie de la partie A, entourée par un cercle, de la fig. 5;

- la fig. 7 représente schématiquement, en coupe, un four à plasma CVD convenant pour ia mise en œuvre de l'invention.

A la suite d'une série de recherches effectuées par les inventeurs en vue de mettre au point un procédé dans lequel la surface des pièces métalliques peut être parfaitement nettoyée et en même temps activée, on a trouvé qu'en chauffant des pièces métalliques dans un four et en amenant, à la température élevée atteinte, leur surface en contact avec un gaz à teneur en fluor ou en fluorure introduit dans ce four, les atomes de fluor activés formés se décomposent et éliminent, de ladite surface, des matières étrangères adhérant à celle-ci, par exempie des auxiliaires de traitement, nettoyant ainsi ladite surface, cependant qu'en même temps la couche d'oxyde sur la surface de la pièce métallique est éliminée et il se forme à la place une couche fluorée protégeant ladite surface. En l'absence de H2 et de H2O, cette couche fluorée est stable et continue de recouvrir et de protéger la surface de la pièce métallique à une température d'environ 300-600°C. Une telle couche fluorée se forme également à la surface de la paroi intérieure du four et protège cette surface, ce qui empêche la corrosion et l'usure de la surface de cette paroi intérieure.

En plus des gaz précités à teneur en fluor ou en fluorure, on dispose également de gaz contenant un chlorure, tels que CH3CI (chlorométhane) et HCl (chlorure d'hydrogène). Toutefois, ces gaz à teneur en chlorure réagissent avec les pièces métalliques pour donner des composés chlorés tels que FeCb, CrCk et CrCl3. Du fait que ces chlorures produits par cette réaction sont hautement sublimables, comparativement aux fluorures correspondants présentant par exemple une tension de vapeur 100 000 fois plus élevée, il peut en résulter une déficience désignée par perte en chrome (Cr) (perte d'atomes de Cr sous forme de CrCl2 à partir de la couche superficielle de la pièce métallique avec, consécutivement, insuffisance de Cr et diminution notable de la résistance à la corrosion, etc.) et, en outre, les gaz à teneur en chlorure provenant de la vaporisation des chlorures précités facilement vaporisables, corrodent la surface de la paroi intérieure du four, augmentant l'usure de celui-ci. Ces gaz ne sont donc pas appropriés pour l'usage pratique.

Conformément à l'invention, la couche oxydée se formant à la surface de la pièce métallique est éliminée et une couche de fluorure se forme à la place. Cette couche de fluorure recouvre et protège la surface de la pièce métallique. De tels effets de l'invention sont particulièrement marqués lorsque le traitement thermique ultérieur est effectué à une température n'excédant pas 700°C, ceci pour la raison suivante. Des éléments métalliques, tels que Cr, Mn, Si et Ai, contenus dans les pièces métalliques, par exemple en acier, sont facilement oxydables dans la gamme de température précitée. Du fait qu'il est difficile de produire une atmosphère dans laquelle ces éléments métalliques peuvent demeurer parfaitement neutres ou réducteurs, les éléments métalliques précités sont le plus souvent oxydés dans la gamme de température précitée, et des oxydes intergranulaires se forment à la surface de la pièce métallique durant l'étape de traitement thermique proprement dite et constituent un obstacle au traitement thermique recherché. Conformément à l'invention, les pièces métalliques sont soumises à chaque traitement thermique projeté, avec leurs surfaces protégées par une couche fluorée, de sorte qu'aucun inconvénient du type précité ne se présente.

La couche fluorée recouvrant et protégeant la surface de la pièce métallique de la façon précitée peut être éliminée, avant l'étape du traitement thermique proprement dit, par exemple en introduisant dans le four maintenu à une température d'environ 480-700°C un gaz contenant H2, tel qu'un gaz inerte contenant H2 ou un mélange d'une source gazeuse d'azote (par exemple NH3 gazeux) et de H2, de manière à détruire la couche fluorée au moyen de H2 contenu dans ledit gaz. De cette façon, la surface initiale se présente dès iors sous une forme propre et active et un revêtement dur, par exemple, sera formé sur cette surface avec une bonne adhérence lors de l'étape ultérieure de traitement thermique.

L'invention sera maintenant décrite plus en détail.

Conformément à l'invention, la surface de la pièce métallique est soumise à un prétraitement au moyen d'un gaz contenant du fluor ou un fluorure.

L'expression «gaz contenant du fluor ou un fluorure» utilisée dans la présente description signifie une dilution d'au moins un composant d'une source de fluor, choisi dans le groupe comprenant NF3, BF3, CF4, HF, SFe et F2 dans un gaz inerte tel que N2. Parmi les composés précités constituant une source de fluor, NF3, BF3, CF4 et F2 sont gazeux à la température ambiante, tandis que SF6 se présente sous forme liquide à la température ambiante. Ces composés sont mélangés, soit isolément, soit en combinaison, avec un gaz inerte, tel que N2, pour donner les gaz contenant du fluor ou un fluorure utilisés

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pour la mise en œuvre de l'invention. Parmi les composants précités constituant une source de fluor, NF3 est le plus approprié pour l'usage pratique, du fait qu'il est supérieur aux autres sur le plan sécurité, réactivité, contrôlabilité, facilité de manipulation et autres aspects. F2 n'est pas si avantageux car, présentant une réactivité et une toxicité extrêment élevées, il est inférieur aux autres au point de vue facilité de manipulation et ne permet pas une souplesse de fonctionnement du four. En général, les gaz contenant du fluor ou un fluorure sont utilisés dans une atmosphère à température élevée et, de ce fait, même le composant SF6 de source de fluor, qui est liquide à la température ambiante, est vaporisé et mélangé avec le gaz inerte dans les conditions d'utilisation. Au point de vue rendement, les gaz contenant du fluor ou un fluorure devraient contenir des composants de source de fluor, tels que NF3, à une concentration comprise entre 0,05% et 20% (en poids, comme indiqué par la suite), de préférence entre 2% et 7% et, plus avantageusement, entre 3% et 5%.

Comme exemples de pièces métalliques pouvant être prétraitées conformément à l'invention, on mentionne des pièces en acier, des pièces en aluminium, des pièces en titane ou des pièces en nickel. Les pièces en acier comprennent des pièces fabriquées en divers types d'acier, par exemple acier au carbone et acier inoxydable. Les pièces métalliques peuvent présenter un profil ou une forme et des dimensions variables. C'est ainsi par exemple qu'elles peuvent se présenter sous forme de plaques ou de feuilles, bobines, vis ou autres articles usinés. Les pièces métalliques auxquelles le procédé de l'invention est applicable peuvent être non seulement en l'un des matériaux métalliques précités, mais également en un alliage dérivé desdits matériaux par combinaison appropriée, avec ou sans addition d'un autre composant ou autre composant mineur métallique.

Conformément à l'invention, les pièces métalliques précitées sont prétraitées par exemple de la façon suivante. Les pièces métalliques sont placées dans un four et chauffées à une température de 150-600°C, de préférence 300-500°C. Dans de telles conditions, un gaz à teneur en fluor ou en fluorure est introduit dans le four. Les pièces métalliques sont maintenues à la température précitée, dans une atmosphère gazeuse contenant du fluor ou un fluorure pendant environ 10-120 minutes, de préférence environ 20-90 minutes, plus avantageusement 30-60 minutes, de telle façon que la couche oxydée à la surface de la pièce métallique soit éliminée et qu'une couche fluorée soit formée sur ladite surface. Un gaz inerte contenant H2 est alors introduit dans le four pour décomposer et éliminer la couche fluorée. On obtient ainsi une surface nettoyée et activée du matériau métallique. Cette série d'étapes peut être réalisée dans un four de traitement thermique 1, tel que celui représenté à la fig. 1. Sur cette figure, le four 1 est un four d'égalisation et présente un dispositif de chauffage 3 agencé dans l'espace compris entre une enveloppe extérieure 2 et une enceinte intérieure 4, un tube d'amenée de gaz 5 étant inséré dans ladite enceinte. L'alimentation en gaz se fait à partir de bouteilles de gaz 15 et 16, par l'intermédiaire de débitmètres 17 et d'une vanne 18. L'atmosphère intérieure est brassée par l'intermédiaire d'un ventilateur 8 entraîné par un moteur 7. Les pièces 10 placées dans un récipient à treillis métallique 11 sont chargées dans le four 1. Le four comporte un tube d'évacuation 6, une pompe à vide 13 pour l'aspiration et un dispositif d'élimination des substances nocives 14.

Dans ce four de traitement thermique 1, le prétraitement s'effectue de la manière suivante. Les pièces métalliques 10 chargées dans le four 1 représenté à la fig. 1 sont chauffées, par le dispositif de chauffage 3, à une température prédéterminée. Un gaz contenant du fluor ou un fluorure, par exemple un gaz mixte composé de NF3 et de N2, est introduit dans le four 1 à partir de la bouteille 16, de sorte que les auxiliaires de traitement et analogues adhérant à la surface des pièces métalliques 10 sont éliminés et, en même temps, la couche oxydée se présentant éventuellement à la surface desdites pièces 10 est éliminée et il se forme à la place une couche fluorée. Il en résulte que la surface des pièces métalliques 10 est recouverte et protégée par la couche fluorée. Après un tel prétraitement des pièces métalliques 10 dans le four 1, le gaz contenant le fluor ou le fluorure dans ledit four 1 est évacué de celui-ci par le tube d'évacuation 6 par application d'un vide. Les pièces métalliques 10 sont alors portées, par le dispositif de chauffage 3, à une température encore plus élevée de 480-700°C. Dans ces conditions, un gaz mixte composé de N2 et H2 est soufflé dans le four en provenance de la bouteille 15, ce qui permet d'éliminer la couche fluorée. Il s'ensuit que les pièces métalliques 10 présentent une surface métallique propre et active. Cette surface est soumise à différents types de traitement dans l'étape de traitement thermique ultérieure. Dans ce cas, le traitement thermique proprement dit, par exemple le traitement de diffusion/pénétration, peut être appliqué en profondeur et uniformément à la surface des pièces métalliques 10, du fait que ladite surface se trouve, dès lors, nettoyée et activée. Lorsqu'on procède à un revêtement ou à une déposition céramique dure, une couche de revêtement ou une couche de dépôt métallique uniforme et bien adhérente peut être formée. La couche fluorée peut être éliminée simultanément par le traitement thermique proprement dit.

Lorsqu'un traitement de nitruration est effectué en tant que traitement thermique ultérieur, une couche composite extrêment dure (couche nitrurée) contenant des nitrures tels que CrN, Fe2N, Fe3N et Fe4N est formée uniformément et en profondeur à partir de la surface des pièces métalliques 10 vers l'intérieur. Il se forme en dessous, en profondeur, une couche dure de diffusion d'atomes N. Un tel mode de nitruration est très efficace. Toutefois, comme précédemment mentionné, le traitement thermique ultérieur n'est pas limité à une telle nitruration. Par exemple, le procédé de l'invention est efficace pour la mise en œuvre de traitement, tels que carbonitruration, déposition physique de vapeur (PVD) et déposition chimique de vapeur (CVD), qui doivent être effectués à des températures égales ou inférieu-

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res à 700°C. Dans de tels cas, le prétraitement pour la formation de la couche fluorée devrait se faire de préférence dans un four différent de celui dans lequel le traitement thermique proprement dit est effectué. D'autres exemples de traitement thermique ultérieur pour lequel le procédé de l'invention est efficace sont les traitements de déposition métallique utilisant le zinc ou l'aluminium fondu. Bien que ces traitements prévoient généralement une succession compliquée de diverses étapes, à savoir dégraissage alcalin, décapage à l'acide, traitement par un fondant et immersion dans l'aluminium ou le zinc fondu, la phase de prétraitement allant du dégraissage alcalin au traitement par un fondant peut être notablement simplifiée en employant le procédé de prétraitement selon l'invention. Il s'ensuit que la durée totale du processus peut être raccourcie et que le coût de production peut être réduit. De plus, en particulier dans les pièces revêtues fabriquées en acier spécial à haute teneur en Si, le procédé de l'invention permet d'obtenir un effet favorable en ce sens qu'il se forme une couche de dépôt métallique d'une adhérence supérieure.

Comme déjà mentionné, le procédé de l'invention consiste à maintenir des pièces métalliques à l'état chauffé dans une atmosphère gazeuse contenant du fluor ou un fluorure, de telle façon que des atomes de fluor actif fournis par le gaz contenant le fluor ou le fluorure agissent sur la surface de la pièce métallique, nettoyant celle-ci en détruisant et en éliminant les auxiliaires de traitement et autres matières étrangères adhérant à cette surface et, en même temps, éliminant la couche oxydée superficielle de ladite surface et formant, à la place, une couche fluorée. Cette couche fluorée peut servir de revêtement protecteur à la surface des pièces métalliques. La couche fluorée peut être décomposée et éliminée lors d'une étape se situant juste avant le traitement thermique ultérieur, ou durant ce traitement thermique, au moyen d'un gaz contenant Hz, de manière à obtenir une surface non revêtue et activée de la pièce métallique. Bien qu'une certaine période de temps soit requise à compter du prétraitement jusqu'au traitement thermique, le procédé de l'invention ne présente nullement l'inconvénient qu'une nouvelle couche oxydée se forme sur la surface prétraitée de la pièce métallique. Ceci est dû au fait que la couche fluorée formée après élimination de la couche oxydée de la surface de la pièce métallique recouvre et protège ladite surface. Ainsi, conformément à l'invention, la couche d'oxyde à la surface de la pièce métallique est transformée en une couche fluorée qui peut être facilement décomposée et éliminée, de telle sorte que la surface de la pièce métallique soit transformée en un état non revêtu et activé. Ceci est une particularité remarquable de l'invention.

Exemple 1 (Prétraitement)

Des vis taraudeuses SUS 305 (échantillons) sont mises en forme puis nettoyées au trichloréthylène vaporisé. Elles sont ensuite chargées dans le four 1 représenté à la fig. 1, puis chauffées à une température de 350°C. Dans ces conditions, un gaz à teneur en fluorure, composé de 7% de NF3 + 93% de N2, est introduit dans le four 1, le système ainsi formé étant maintenu ensuite à 350°C pendant 20 minutes. On retire ensuite un certain nombre des échantillons précités en vue d'examiner leur structure superficielle. Il se trouve confirmé qu'une couche fluorée est formée sur toute la surface.

(Traitement thermique)

Les échantillons restant dans le four 1 sont chauffés à 550°C, maintenus dans une atmosphère N2 + 90% H2 pendant 30 minutes puis soumis à un traitement de nitruration d'une durée de 5 heures, en introduisant dans le four 1 un gaz mixte composé de 50% NH3, 10% CO2 et 40% N2. Lors de ce processus de traitement, la couche fluorée est décomposée et éliminée et, en même temps, il se forme une couche nitrurée. Les échantillons ainsi nitrurés sont refroidis à l'air et retires du four.

Une couche nitrurée uniforme est formée à la surface des échantillons obtenus.

Exemple comparatif 1

Les mêmes échantillons de vis taraudeuses que ceux utilisés dans l'exemple 1 sont nettoyés au trichloréthylène vaporisé, prétraités par immersion dans un mélange d'acide fluorhydrique-acide nitrique pendant 30 minutes, chargés dans le même four 1 que celui utilisé dans l'exemple 1, puis soumis au traitement de nitruration dans un gaz mixte composé de 50% NH3 et 50% RX (H2, CO) pendant 5 heures.

Les échantillons obtenus dans l'exemple 1 sont comparés à ceux obtenus dans l'exemple comparatif 1, en ce qui concerne l'état de la couche nitrurée et la répartition de la dureté. Les résultats sont rassemblés sous la forme du tableau ci-après. Les microphotos en coupe (grossissement: 50) des échantillons obtenus dans l'exemple 1 et l'exemple comparatif 1, prises respectivement au voisinage de la surface, sont représentées schématiquement, respectivement aux fig. 2 et 3. La vue micrographique électronique en coupe (grossissement: 500) du filet d'un échantillon obtenu dans l'exemple 1 est représentée schématiquement à la fig. 4. Aux fig. 2-4, la lettre A désigne le métal de base et la lettre B la couche nitrurée.

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Etat de la couche nitrurée

Dureté:

Dureté superficielle de la couche nitrurée B (Hv)

Dureté à l'intérieur (métal de base) A (Hv)

Exemple 1

Couche nitrurée d'épaisseur uniforme, formée sur toute la surface

1150-1200 270-290

Exemple comparatif 1

Aucune formation de couche nitrurée dans de nombreuses parties; la couche nitrurée,

si elle existe, ne se trouve qu'aux sommets du filet

310-320 270-290

Exemple 2 (Prétraitement)

On utilise comme échantillon un fragment d'une bande d'acier à très faible teneur en carbone (Si: 1,5%; Mn: 0,5%). L'échantillon est nettoyé par dégraissage alcalin, lavé à l'eau et chargé dans un four tel que représenté à la fig. 5. Sur cette figure, le corps 20 du four, y compris sa paroi thermoisolante, présente des moyens de chauffage 21 encastrés sur la périphérie à l'intérieur de ce corps 20. Une porte coulissante 22 obturant le fond du corps du four 20 est susceptible de se déplacer vers la droite ou vers la gauche, dans le plan représenté. La partie supérieure du corps 20 présente un tube d'amenée de gaz 23 permettant d'introduire du gaz dans ledit corps 20 contenant l'échantillon 24 à traiter. Un four 25 formant une cuve pour le zinc fondu est disposé au-dessous du corps 20, la porte coulissante 22 servant de séparation. Comme on le voit à la fig. 6, le four à cuve pour le zinc 25 présente une bobine d'induction 26 encastrée dans la paroi périphérique et contient un bain de zinc fondu 27 maintenu à 450°C. L'échantillon chargé dans un tel four est chauffé à 300°C puis maintenu, pour le prétraitement, à cette température, dans un gaz mixte composé de 1 % NF3 et 99% N2 introduit dans le four pendant 30 minutes. L'échantillon est ensuite traité à 500°C et maintenu dans un gaz mixte (75% N2 + 25% H2) introduit dans le four pendant 10 minutes, ce qui permet d'éliminer la couche fluorée formée lors du prétraitement.

(Traitement thermique)

On ouvre la porte coulissante 22, ce qui permet de transférer l'échantillon dans le four à cuve 25 contenant le zinc fondu, dans lequel on effectue une déposition de zinc. L'échantillon est ensuite retiré du four, après quoi du N2 gazeux est soufflé sur cet échantillon. L'échantillon est alors refroidi et séché. On obtient ainsi l'échantillon zingué voulu.

Exemple comparatif 2

Un fragment de la même bande en acier à très faible teneur en carbone que celle utilisée dans l'exemple 2 est nettoyé par dégraissage alcalin, décapage à l'acide et lavage à l'eau, puis chargé dans le four représenté à la fig. 5, puis chauffé à 700°C. Dans ces conditions, un gaz mixte composé de 25% N2 et 75% H2 est soufflé dans le four pendant 20 minutes. On ouvre alors la porte coulissante 22, ce qui permet de transférer le fragment-échantillon dans le four à cuve contenant le zinc fondu, situé au-dessous du four 20, et l'on effectue sur cet échantillon une déposition de zinc dans les mêmes conditions que dans l'exemple 2, celle-ci étant suivie d'un soufflage de N2 gazeux sur l'échantillon avec refroidissement et séchage.

Les deux échantillons d'acier ainsi obtenus sont testés en vue de contrôler l'adhérence de la couche de zinc métallique déposée, en effectuant un essai de pliage avec examen de la partie pliée. L'échantillon de l'exemple comparatif 2 qui a été chauffé à 700°C présente, en divers endroits, un défaut marqué d'adhérence de la couche métallique déposée. Au contraire, l'échantillon de l'exemple 2 ne présente pas cet inconvénient. Les échantillons de l'exemple 2 et de l'exemple comparatif 2 sont soumis à une analyse en surface au moyen d'un microscope optique, d'un micro-analyseur aux rayons X (EPMA) et d'un micro-analyseur ionique (IMA). Une oxydation sélective en Sim On et en Mnm On est observée avec l'échantillon de l'exemple comparatif 2, alors qu'un tel phénomène ne se présente pas dans l'échantillon de l'exemple 2.

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Exemple 3 (Prétraitement)

Une fraise à axe vertical est utilisée comme échantillon. Celle-ci est dégraissée, séchée, soumise encore à un nettoyage fluorocarboné, puis chargée dans le four représenté à la fig. 1. On établit un vide de 10~2 à 10~3 torr dans le four, au moyen d'une pompe à vide, cependant qu'on augmente la température à l'intérieur du four. La température est alors maintenue à 280°C et la pression à 150 à 200 torr. Dans ces conditions, un gaz mixte composé de 20% NF3 et 80% N2 est introduit dans le four. L'échantillon est maintenu à cet état, dans le gaz mixte, pendant 30 minutes, le four étant ensuite refroidi et l'échantillon retiré.

(Traitement thermique)

L'échantillon ainsi prétraité est placé dans un four à plasma à basse température CVD, représenté à la fig. 7, après quoi on effectue une déposition de TiN par chauffage à 480°C pendant 60 minutes. A la fig. 7, on a désigné par 30 l'échantillon, par 31 une pompe, par 32 un thermomètre et par 33 une alimentation électrique.

La couche de revêtement de TiN sur l'échantillon ainsi obtenu présente une épaisseur de 3 um. L'adhérence de cette couche, mesurée au moyen d'un appareil d'essai de rayure, est supérieure de 30% à l'adhérence obtenue par la technique de plasma CVD utilisant les procédés conventionnels de prétraitement. La longévité de l'échantillon constitué par cette fraise à axe vertical est au moins cinq fois plus grande que celle d'un échantillon exempt de revêtement.

Claims (3)

Revendications

1. Procédé de prétraitement de pièces métalliques, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir une pièce métallique à l'état chauffé dans une atmosphère gazeuse contenant du fluor ou un fluorure, puis à éliminer la couche fluorée obtenue, de manière à nettoyer et à activer la surface de ladite pièce métallique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce métallique est fabriquée essentiellement en acier, en aluminium, en titane ou en nickel.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz contenant le fluor ou le fluorure est une dilution, dans un gaz inerte, d'au moins un composant d'une source de fluor, choisi dans le groupe comprenant NF3, BF3, CF4, HF, SF6 et F2.

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