EP0576348B1 - TÔle revêtue et procédé de fabrication de cette tÔle - Google Patents

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EP0576348B1
EP0576348B1 EP93401601A EP93401601A EP0576348B1 EP 0576348 B1 EP0576348 B1 EP 0576348B1 EP 93401601 A EP93401601 A EP 93401601A EP 93401601 A EP93401601 A EP 93401601A EP 0576348 B1 EP0576348 B1 EP 0576348B1
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EP
European Patent Office
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film
sheet
aluminium
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sheet metal
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EP93401601A
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Philippe Guesdon
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Sollac SA
Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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Publication date
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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Definitions

  • the present invention relates to a coated sheet and a process for the manufacture of this sheet.
  • Aluminized steel sheets are manufactured usually "hot-soaked” that is to say immersing the sheet in a bath of molten aluminum-silicon alloy. These dip coatings have a thickness greater than 7 ⁇ m, and preferably greater than 10 ⁇ m.
  • this type of dip coating it is created, at the interface between the sheet and the coating, a transition zone made of an intermediate alloy. During subsequent shaping operations, this intermediate alloy can easily crack. This risk of cracking reduces the resistance of the sheets to corrosion.
  • the metal layer solidified on the surface generally has a polymorphic crystal structure. Therefore, when the sheets are subjected to aggressive atmospheres, electrochemical effects appear between crystals of different structures of the layer, which cause local decreases thickness of the protective metal layer. In order to maintain good corrosion protection it it is therefore necessary that the coating is sufficiently thick; but, conversely, during subsequent operations of shaping, this coating risks all the more to crack that it's thick.
  • Aluminized steel sheets are used by example for the manufacture of different elements of a vehicle exhaust line, or for manufacturing oven walls; these sheets have a greater thickness 0.3 mm, and preferably greater than 0.5 mm.
  • the aluminized steel sheets resist more for a long time with aggressive atmospheres than steel sheets ordinary.
  • the aggressive atmospheres to which are subjected the aluminized sheets cause at the end the appearance of rust on their surface for some time.
  • rust appears "white” corresponding to the formation of aluminum oxides whitish.
  • rust appears "red” corresponding to the formation of iron oxides.
  • Chromatization is generally applied by immersion of the aluminized sheet in a treatment bath.
  • This bath is consisting of an acidic aqueous solution containing chromium in the form of ions.
  • the aluminized sheet reacts with the solution and a conversion layer is formed protective.
  • Chromating of aluminized steel sheets helps delay the onset of white rust. However, red rust appears as soon as the coating of the sheet is cracked or punctured.
  • JP-A-117 877, JP-A-1 132 778 and FR-A-2 550 555 each describe a coated sheet of the type comprising a steel substrate, a metal layer containing mainly aluminum or zinc deposited on at least one of the faces of the substrate, and at least one film covering the metallic layer.
  • the object of the invention is in particular to improve the corrosion resistance of coated steel sheets, especially particularly aluminized steel sheets, this by optimizing the ability to deform the sheet in order to avoid cracking of its coating by folding.
  • the subject of the invention is a coated sheet of the aforementioned type, characterized in that the metal layer is deposited by dipping and has a thickness greater than 7 ⁇ m, in that the film comprises a material chosen from aluminum alloys -chrome (Al-Cr), aluminum-magnesium alloys (Al-Mg), magnesium oxide (MgO) and chromium oxide (Cr 2 O 3 ), and in that the film thickness is at most equal to 1 mm.
  • Al-Cr aluminum alloys -chrome
  • Al-Mg aluminum-magnesium alloys
  • MgO magnesium oxide
  • Cr 2 O 3 chromium oxide
  • the invention also relates to a method for the manufacture of a coated sheet as defined above, characterized in that the coating film is deposited by vacuum deposition.
  • the invention also relates to the use of a sheet as defined above for the manufacture elements of a vehicle exhaust line.
  • the invention also relates to the application of process as defined above for the protection of a sheet made of steel against corrosion.
  • This sheet 10 comprises a sheet 12 of steel, in particular steel stainless, forming a substrate, covered on both sides a metal layer 14 mainly comprising aluminum.
  • the layer 14 has a thickness of between 10 and 30 ⁇ m.
  • This layer 14 is covered with a film 16 of a thickness at most equal to 1 ⁇ m, preferably at most equal to 0.20 ⁇ m, comprising a metal alloy such as an aluminum alloy containing chromium or magnesium or an oxide such as magnesium oxide (MgO) or chromium oxide (Cr 2 O 3 ).
  • the material constituting the film 16 is chosen from aluminum-chromium alloys (Al-Cr), aluminum-magnesium alloys (Al-Mg) and magnesium oxide.
  • the sheet 10 is intended in particular for the manufacture of vehicle exhaust line components, for example cannulas, silencers, resonators, catalytic converters and elements tubular such as primary downspouts.
  • vehicle exhaust line components for example cannulas, silencers, resonators, catalytic converters and elements tubular such as primary downspouts.
  • the film 16 consists of an alloy comprising, by mass, approximately 22% of aluminum and approximately 78% of chromium, in the form of an AlCr 2 compound.
  • the film 16 has a thickness of approximately 0.1 ⁇ m.
  • the film 16 consists of an alloy comprising, by mass, approximately 88% of aluminum and approximately 12% of magnesium. In this case, the film 16 has a thickness of 0.20 ⁇ m.
  • the film 16 is made of magnesium oxide.
  • the film 16 has a thickness of 0.20 ⁇ m.
  • the sheet After aluminizing, the sheet is cleaned according to a known process, for example using acetone and alcohol.
  • a film 16 is then deposited on the layers 14 of each of the faces of the sheet 12.
  • the film is deposited by ion spraying under vacuum of incoming materials in the composition of the film.
  • FIG. 2 shows an example of device 18, of known type, making it possible to carry out the deposition of a film 16 by ion spraying under vacuum.
  • the device 18 comprises an enclosure 20 in which maintains a high vacuum by means of several vacuum pumps 22 of which only one is shown at Figure 2.
  • the surface of a target 24, comprising the materials used in the composition of the film 16, is sprayed by means of a high intensity ion beam from a source 26.
  • the sheet 10 to be coated with a film is carried by a support 28 disposed opposite the target 24.
  • the ion source 26 is for example of the type KAUFMAN.
  • the source 26 is supplied by a gas which is ionized to form an ion beam.
  • the gas used is argon.
  • the energy of the Ar + ions is approximately 1.2 keV.
  • the current density of the ion beam is approximately 1.6 mA / cm 2 .
  • the pressure in the enclosure 20 is approximately 10 -2 Pa during the evaporation of the surface of the target 24.
  • the ion spraying can be carried out under other conditions than those of the example.
  • the Ar + ions can have an energy between 0.5 and 2 keV
  • the Ar + ion beam can have a current density between 0.5 and 4 mA / cm 2 .
  • the components of target 24 are sprayed by the ion beam and deposit on the sheet 10 arranged next to the target.
  • the target 24 comprises, by mass, approximately 22% of aluminum and approximately 78% of chromium.
  • the ion bombardment of this target makes it possible to deposit on the sheet 10 a film 16 comprising, the same proportions of aluminum and chromium, the alloy being in the form of an AlCr 2 compound.
  • target 24 includes aluminum and magnesium in suitable proportions to deposit on the sheet 10 a film 16 comprising, by mass, approximately 88% of aluminum and about 12% magnesium.
  • target 24 contains magnesium oxide of so as to deposit on the sheet 10 a film 16 of the same material.
  • Salt spray tests have been performed by subjecting the sheets to a mist containing 5% of sodium chloride.
  • Red rust appears on the surface of the Alusi sheet 576 hours after the start of testing.
  • the sheet metal surface is covered with red rust at most 50% 672 hours after the start of the tests.
  • Red rust appears on the surface of the sheet metal coated with Al-Mg film 912 hours after the start tests. Red rust covers more than 50% of the sheet surface 1000 hours after the start of the tests.
  • Red rust appears on the surface of the sheet coated with MgO 1344 film hours after the start of tests.
  • the film 16 deposited on the aluminized steel sheet allows you to double the time before the onset of red rust on the sheet compared to a steel sheet aluminized without film 16.
  • the sheets undergoing the resistance tests to condensates are covered on one side only with a coating comprising, depending on the sheets, a layer 14 metallic mainly comprising aluminum without film 16 (Alusi sheet), or a metal layer 14 mainly containing aluminum with a film 16. Only the coated side is exposed to condensate.
  • the weight loss of Alusi sheet is 300g / m 2 .
  • the weight loss of the sheet coated with an MgO film is 160 g / m 2 .
  • the weight loss of a sheet coated with an Al-Mg film is 140 g / m 2 .
  • the weight loss of the sheet coated with an Al-Cr film is 135 g / m 2 .
  • the sheet is folded at 180 ° C by inserting into the fold a certain number of shims of the same thickness E as the sheet tested. We observe from how many holds the sheet metal coating is not cracked depending on its thickness.
  • the coating of the Alusi sheet does not contain crack when four shims are inserted in the fold, and many cracks when three wedges are inserted in the fold.
  • the coating of the sheet comprising an Al-Mg film has an identical behavior to that of Alusi sheet.
  • the coating of the sheet with an Al-Cr film has one to two cracks when three shims are interspersed in the fold.
  • the invention is not limited to the examples of realization described.
  • the sheet 12 forming a substrate can be formed by other materials than steel.
  • Layer 14 containing mainly aluminum can be replaced by a layer containing a other metallic material especially by a layer containing mainly zinc deposited by dipping.
  • the layer 14 and the film 16 can be arranged on one side of the sheet 12 forming a substrate.
  • Al-Cr aluminum chromium alloys
  • Al-Mg aluminum-magnesium alloys
  • MgO magnesium oxide
  • Cr 2 O 3 chromium oxide
  • the film can be vacuum deposited by other physical means than that described.
  • the deposit under film vacuum can also be done by route chemical using reagents in the form of gas.
  • the invention has many advantages.
  • the protective film is very thin and can be quickly deposited on a sheet.
  • the film deposition speed is compatible with the speeds usual manufacturing of aluminized sheets.
  • the protective film does not present no danger to the environment.
  • the deposition of the metal layer carried out at hardened optimizes the roughness characteristics coating and therefore facilitate the sheet lubrication during the subsequent stages of sheet metal shaping.

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Description

La présente invention concerne une tôle revêtue et un procédé pour la fabrication de cette tôle.
Elle s'applique en particulier à la protection des tôles en acier contre la corrosion et à l'amélioration de l'aptitude à la déformation des tôles revêtues.
On connaít déjà dans l'état de la technique des tôles en acier aluminié ayant une bonne résistance à la corrosion.
Les tôles en acier aluminié sont fabriquées habituellement au "trempé à chaud" c'est-à-dire en plongeant la tôle dans un bain d'alliage fondu aluminium-silicium. Ces revêtements au trempé ont une épaisseur supérieure à 7 µm, et, de préférence, supérieure à 10 µm.
Dans le but d'améliorer l'aptitude à la mise en forme de ces tôles, on peut encore augmenter leur rugosité de surface en les passant dans un "skin-pass".
En procédant à ce type de revêtement au trempé, il se crée, à l'interface entre la tôle et le revêtement, une zone de transition constituée d'un alliage intermédiaire. Lors de opérations ultérieures de mise en forme, cet alliage intermédiaire peut facilement se fissurer. Ce risque de fissuration diminue la résistance des tôles à la corrosion.
De même, en procédant à ce type de revêtement au trempé, la couche métallique solidifiée en surface présente généralement une structure cristalline polymorphe. Par conséquent, lorsque les tôles sont soumises à des ambiances agressives, des effets électrochimiques apparaissent entre les cristaux de structures différentes de la couche, qui provoquent des diminutions locales d'épaisseur de la couche métallique protectrice. Afin de maintenir une bonne protection contre la corrosion, il est donc nécessaire que le revêtement soit suffisamment épais ; mais, à l'inverse, lors des opérations ultérieures de mise en forme, ce revêtement risque d'autant plus de se fissurer qu'il est épais.
Les tôles en acier aluminié sont utilisées par exemple pour la fabrication de différents éléments d'une ligne d'échappement de véhicule, ou pour la fabrication de parois de fours ; ces tôles ont une épaisseur supérieure à 0,3 mm, et de préférence supérieure à 0,5 mm.
Les tôles en acier aluminié résistent plus longtemps aux ambiances agressives que les tôles en acier ordinaire. Cependant, les ambiances agressives auxquelles sont soumises les tôles aluminiées provoquent au bout d'un certain temps l'apparition de rouille à leur surface. Dans un premier temps, il apparaít une rouille "blanche" correspondant à la formation d'oxydes d'aluminium blanchâtres. Dans un deuxième temps, lorsque le revêtement d'aluminium est percé, il apparaít une rouille "rouge" correspondant à la formation d'oxydes de fer.
Il est connu d'améliorer la résistance à la corrosion des tôles aluminiées en les recouvrant d'un film d'huile protecteur. Ce film d'huile a pour inconvénient de disparaítre facilement de la surface de la tôle.
Il est également connu d'améliorer la résistance à la corrosion des tôles aluminiées en leur faisant subir un traitement de conversion par chromatation. La chromatation est généralement appliquée par immersion de la tôle aluminiée dans un bain de traitement. Ce bain est constitué d'une solution aqueuse acide contenant du chrome sous forme d'ions. La tôle aluminiée réagit avec la solution et il se forme une couche de conversion protectrice.
La chromatation des tôles en acier aluminié permet de retarder l'apparition de la rouille blanche. Cependant, la rouille rouge apparaít dès que le revêtement de la tôle est fissuré ou percé.
Il est également connu d'améliorer la résistance à la corrosion des tôles revêtues au trempé par un film déposé par voie électrolytique formé notamment d'une couche de chrome métallique et d'une couche d'oxyde de chrome, comme cela est décrit dans le certificat d'addition à un brevet français n° 84 12 239. Ce procédé électrolytique a l'inconvénient de limiter les possibilités de composition chimique du film et donc ses performances. Par ailleurs, malgré la protection du film déposé par voie électrolytique, il peut se produire des attaques locales, en particulier par "piqûration". Pour limiter cet inconvénient, il est proposé d'ajouter un traitement de passivation dans une solution de chromatation de la tôle revêtue au trempé avant revêtement électrolytique. Ce traitement présente néanmoins l'inconvénient d'être une étape supplémentaire et coûteuse dans la fabrication de la tôle et d'engendrer des risques pour l'environnement.
JP-A-117 877, JP-A-1 132 778 et FR-A-2 550 555 décrivent chacun une tôle revêtue du type comprenant un substrat en acier, une couche métallique contenant principalement de l'aluminium ou du zinc déposée sur au moins une des faces du substrat, et au moins un film recouvrant la couche métallique.
L'invention a notamment pour but d'améliorer la tenue à la corrosion des tôles en acier revêtues, en particulier des tôles en acier aluminié, ceci en optimisant l'aptitude à la déformation de la tôle afin d'éviter la fissuration de son revêtement par pliage.
A cet effet, l'invention a pour objet une tôle revêtue du type précité, caractérisée en ce que la couche métallique est déposée au trempé et a une épaisseur supérieure à 7 µm, en ce que le film comprend un matériau choisi parmi les alliages aluminium-chrome (Al-Cr), les alliages aluminium-magnésium (Al-Mg), l'oxyde de magnésium (MgO) et l'oxyde de chrome (Cr2O3), et en ce que l'épaisseur du film est au plus égale à 1 mm.
Suivant des caractéristiques de différents modes de réalisation de l'invention:
  • le film comporte un alliage comprenant, en masse, 88% environ d'aluminium et 12% environ de magnésium ;
  • le film comporte un alliage comprenant, en masse, 22% environ d'aluminium et 78% environ de chrome, sous forme de composé AlCr2 ;
  • le substrat métallique est en acier inoxydable;
  • le film a une épaisseur au plus égale à 0,20 mm.
L'invention a également pour objet un procédé pour la fabrication d'une tôle revêtue telle que définie ci-dessus, caractérisé en ce que le film de revêtement est déposé par dépôt sous vide.
Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé:
  • la couche métallique est déposée sur le substrat par immersion de ce substrat dans un bain d'alliage fondu d'aluminium et de silicium ;
  • le dépôt du film est effectué par pulvérisation ionique d'au moins une cible contenant les matériaux destinés à composer le film ;
  • la surface de la cible est pulvérisée par un faisceau d'ions Ar+ ayant une énergie comprise entre 0,5 et 2 keV, de préférence égale à 1,2 keV, le faisceau ayant une densité de courant comprise entre 0,5 et 4 mA/cm2, de préférence égale à 1,6 mA/cm2, la pression dans l'enceinte sous vide étant d'environ 10-2 Pa pendant la pulvérisation de la surface de la cible.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une tôle telle que définie ci-dessus pour la fabrication d'éléments d'une ligne d'échappement de véhicule.
L'invention a encore pour objet l'application du procédé tel que défini ci-dessus à la protection d'une tôle en acier contre la corrosion.
Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci-dessous en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en coupe d'une tôle revêtue selon l'invention ;
  • la figure 2 est une vue schématique en élévation en coupe d'un dispositif pour le dépôt d'un film sur une tôle en acier aluminié.
On voit sur la figure 1 une tôle revêtue selon l'invention désignée par la référence générale 10. Cette tôle 10 comporte une tôle 12 en acier, notamment en acier inoxydable, formant substrat, recouverte sur ses deux faces d'une couche métallique 14 comprenant principalement de l'aluminium.
La couche 14 a une épaisseur comprise entre 10 et 30 µm. Cette couche 14 est recouverte d'un film 16 d'une épaisseur au plus égale à 1 µm, de préférence au plus égale à 0,20 µm, comprenant un alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium contenant du chrome ou du magnésium ou un oxyde tel que l'oxyde de magnésium (MgO) ou l'oxyde de chrome (Cr2O3). Dans les exemples décrits le matériau constituant le film 16 est choisi parmi les alliages aluminium-chrome (Al-Cr), les alliages aluminium-magnésium (Al-Mg) et l'oxyde de magnésium.
Pour des raisons de clarté, les proportions entre les épaisseurs des différents matériaux de la tôle 10 n'ont pas été respectées sur la figure 1.
La tôle 10 est destinée en particulier à la fabrication d'éléments de lignes d'échappement de véhicules, par exemple des canules, des silencieux, des résonateurs, des convertisseurs catalytiques et des éléments tubulaires tels que des descentes primaires.
Suivant un premier mode de réalisation de l'invention, le film 16 est constitué d'un alliage comprenant, en masse, 22% environ d'aluminium et 78% environ de chrome, sous forme d'un composé AlCr2. Dans ce cas, le film 16 a une épaisseur d'environ 0,1 µm.
Suivant un second mode de réalisation de l'invention, le film 16 est constitué d'un alliage comprenant, en masse, 88% environ d'aluminium et 12% environ de magnésium. Dans ce cas, le film 16 a une épaisseur de 0,20 µm.
Suivant un troisième mode de réalisation de l'invention, le film 16 est constitué d'oxyde de magnésium. Dans ce cas, le film 16 a une épaisseur de 0,20 µm.
On décrira ci-dessous un procédé de fabrication de la tôle revêtue telle que représentée à la figure 1.
Dans un premier temps, on dépose sur les deux faces de la tôle 12 en acier une couche 14 contenant principalement de l'aluminium selon un procédé d'aluminiage connu appelé habituellement "trempé à chaud". Selon ce procédé, on fait passer la tôle 12 en acier dans un bain d'alliage fondu d'aluminium et de silicium.
Après l'aluminiage, la tôle est nettoyée selon un procédé connu, en utilisant par exemple de l'acétone et de l'alcool.
On dépose ensuite un film 16 sur les couches 14 de chacune des faces de la tôle 12.
Dans l'exemple décrit, le film est déposé par pulvérisation ionique sous vide des matériaux entrant dans la composition du film.
On a représenté à la figure 2 un exemple de dispositif 18, de type connu, permettant de réaliser le dépôt d'un film 16 par pulvérisation ionique sous vide.
Le dispositif 18 comporte une enceinte 20 dans laquelle on maintient un vide poussé au moyen de plusieurs pompes à vide 22 dont une seule est représentée à la figure 2.
La surface d'une cible 24, comportant les matériaux entrant dans la composition du film 16, est pulvérisée au moyen d'un faisceau d'ions de forte intensité issu d'une source 26. La tôle 10 à revêtir d'un film est portée par un support 28 disposé en regard de la cible 24.
La source d'ions 26 est par exemple de type KAUFMAN. La source 26 est alimentée par un gaz qui est ionisé de façon à former un faisceau d'ions.
Dans l'exemple décrit le gaz utilisé est de l'argon. L'énergie des ions Ar+ est d'environ 1,2 keV. La densité de courant du faisceau d'ions est d'environ 1,6 mA/cm2. La pression dans l'enceinte 20 est d'environ 10-2 Pa pendant l'évaporation de la surface de la cible 24.
La pulvérisation ionique peut être réalisée dans d'autres conditions que celles de l'exemple. En particulier, les ions Ar+ peuvent avoir une énergie comprise entre 0,5 et 2 keV, et le faisceau d'ions Ar+ peut avoir une densité de courant comprise entre 0,5 et 4 mA/cm2.
Les composants de la cible 24 sont pulvérisés par le faisceau d'ions et se déposent sur la tôle 10 disposée en regard de la cible.
Dans le premier mode de réalisation de l'invention, la cible 24 comprend, en masse, 22% environ d'aluminium et 78% environ de chrome. Le bombardement ionique de cette cible permet de déposer sur la tôle 10 un film 16 comprenant, les mêmes proportions d'aluminium et de chrome, l'alliage étant sous la forme d'un composé AlCr2.
Dans le second mode de réalisation de l'invention, la cible 24 comprend de l'aluminium et du magnésium dans des proportions adaptées pour déposer sur la tôle 10 un film 16 comprenant, en masse, 88% environ d'aluminium et 12% environ de magnésium.
Dans le troisième mode de réalisation de l'invention, la cible 24 comporte de l'oxyde de magnésium de façon à déposer sur la tôle 10 un film 16 du même matériau.
Des essais de corrosion accélérée, par un brouillard salin et par des condensats, ont été effectués sur des tôles selon l'invention telles que décrites ci-dessus et sur une tôle en acier aluminié de type connu appelée tôle Alusi.
Les essais au brouillard salin ont été effectués en soumettant les tôles à un brouillard contenant 5% de chlorure de sodium.
Ces essais ont montré que les tôles selon les trois modes de réalisation décrits ont une meilleure résistance à la corrosion qu'une tôle en acier aluminié de type connu.
On donnera ci-dessous des résultats de ces essais.
De la rouille rouge apparaít sur la surface de la tôle Alusi 576 heures après le début des essais. La surface de la tôle est recouverte de rouille rouge à plus de 50% 672 heures après le début des essais.
De la rouille rouge apparaít sur la surface de la tôle revêtue d'un film Al-Mg 912 heures après le début des essais. La rouille rouge recouvre plus de 50% de la surface de la tôle 1000 heures après le début des essais.
De la rouille rouge apparaít sur la surface de la tôle revêtue d'un film MgO 1344 heures après le début des essais.
Le film 16 déposé sur la tôle en acier aluminié permet de doubler la durée précédant l'apparition de la rouille rouge sur la tôle par rapport à une tôle en acier aluminié sans film 16.
Les essais de tenue aux condensats ont montré qu'en déposant un film 16 sur des tôles aluminiées on augmente notablement leur tenue aux condensats par rapport à une tôle aluminiée sans film 16.
Les tôles subissant les essais de tenue aux condensats sont recouvertes sur une seule face d'un revêtement comprenant, selon les tôles, une couche 14 métallique comprenant principalement de l'aluminium sans film 16 (tôle Alusi), ou bien une couche 14 métallique contenant principalement de l'aluminium avec un film 16. Seule la face revêtue est exposée aux condensats.
Les conditions de réalisation des essais de tenue aux condensats comprennent l'immersion partielle des tôles dans une solution à pH = 3, pendant 30 jours, à 60°C.
Cette solution comprend de l'hydroxyde d'ammonium NH4OH à une concentration [NH4OH] = 2,5.10-2M/l et de l'acide nitrique HNO3 à une concentration [HNO3] = 10-3M/l. La valeur du pH = 3 de la solution est obtenue par un ajout d'acide sulfurique H2SO4 à une concentration [H2SO4] = 10-1M/l et d'acide chlorhydrique HCl à une concentration [HCl] = 10-1M/l.
Les essais de tenue aux condensats ont donné les résultats suivants.
La perte en poids de la tôle Alusi est de 300g/m2.
La perte en poids de la tôle revêtue d'un film MgO est de 160g/m2.
La perte en poids d'une tôle revêtue d'un film Al-Mg est de 140g/m2.
La perte en poids de la tôle revêtue d'un film Al-Cr est de 135g/m2.
Des essais de pliage ont été effectués sur les tôles selon les trois modes de réalisation décrits et sur une tôle Alusi. Ces essais ont montré que le dépôt d'un film 16 sur une tôle aluminiée conserve ou augmente son aptitude au pliage par rapport à une tôle aluminiée sans film 16.
Les essais de pliage ont été effectués conformément à la norme française NF A 03-158, dans les conditions suivantes.
La tôle est pliée à 180°C en insérant dans le pli un certain nombre de cales de même épaisseur E que la tôle testée. On observe à partir de combien de cales le revêtement de la tôle n'est pas fissuré suivant son épaisseur.
Les essais de pliage ont conduit aux résultats suivants.
Le revêtement de la tôle Alusi ne comporte pas de fissure lorsque quatre cales sont insérées dans le pli, et de nombreuses fissures lorsque trois cales sont insérées dans le pli.
Le revêtement de la tôle comportant un film Al-Mg a un comportement identique à celui de la tôle Alusi.
Le revêtement de la tôle comportant un film Al-Cr présente une à deux fissures lorsque trois cales sont intercalées dans le pli.
L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits.
La tôle 12 formant substrat peut être constituée par d'autres matériaux que l'acier.
La couche 14 contenant principalement de l'aluminium peut être remplacée par une couche contenant un autre matériau métallique en particulier par une couche contenant principalement du zinc déposée au trempé.
La couche 14 et le film 16 peuvent être disposés sur une seule face de la tôle 12 formant substrat.
On peut choisir parmi les alliages aluminiumchrome (Al-Cr), les alliages aluminium-magnésium (Al-Mg), l'oxyde de magnésium (MgO) et l'oxyde de chrome (Cr2O3) un premier matériau pour constituer un premier film sur une première face de la tôle 10 revêtue et un second matériau, différent du premier, pour constituer un second film sur la seconde face de la tôle 10 revêtue.
Le dépôt sous vide du film peut être effectué par d'autres moyens physiques que celui décrit. Le dépôt sous vide du film peut également être effectué par voie chimique en utilisant des réactifs sous forme de gaz.
L'invention comporte de nombreux avantages.
Elle améliore notamment la tenue à la corrosion des tôles en acier aluminié et augmente généralement leur aptitude au pliage.
Elle permet dans certains cas une autoprotection des tôles en acier aluminié lorsque le revêtement métallique de la tôle est percé ou fissuré.
Le film de protection est très mince et peut être déposé rapidement sur une tôle. En particulier, la vitesse de dépôt du film est compatible avec les vitesses habituelles de fabrication des tôles aluminiées.
Par ailleurs, le film de protection ne présente pas de danger pour l'environnement.
Le dépôt de la couche métallique effectué au trempé permet d'optimiser les caractéristiques de rugosité du revêtement et par conséquent de faciliter la lubrification de la tôle lors des étapes ultérieures de mise en forme de la tôle.

Claims (11)

  1. Tôle revêtue du type comprenant un substrat (12) en acier, une couche (14) métallique contenant principalement de l'aluminium ou du zinc déposée sur au moins une des faces du substrat, et au moins un film (16) recouvrant la couche métallique, caractérisée en ce que la couche métallique (14) est déposée au trempé et a une épaisseur supérieure à 7 µm, en ce que le film (16) comprend un matériau choisi parmi les alliages aluminium-chrome (Al-Cr), les alliages aluminium-magnésium (Al-Mg), l'oxyde de magnésium (MgO) et l'oxyde de chrome (Cr2O3), et en ce que l'épaisseur du film est au plus égale à 1 µm.
  2. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le film (16) comporte un alliage comprenant, en masse, 88% environ d'aluminium et 12% environ de magnésium.
  3. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le film (16) comporte un alliage comprenant, en masse, 22% environ d'aluminium et 78% environ de chrome, sous forme de composé AlCr2.
  4. Tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le substrat métallique (12) est en acier inoxydable.
  5. Tôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le film (16) a une épaisseur au plus égale à 0,20 µm.
  6. Procédé pour la fabrication d'une tôle revêtue selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film de revêtement est déposé par dépôt sous vide.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche métallique (14) est déposée sur le substrat (12) par immersion de ce substrat (12) dans un bain d'alliage fondu d'aluminium et de silicium.
  8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le dépôt du film (16) est effectué par pulvérisation ionique d'au moins une cible (24) contenant les matériaux destinés à composer le film (16).
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la surface de la cible (24) est pulvérisée par un faisceau d'ions Ar+ ayant une énergie comprise entre 0,5 et 2 keV, de préférence égale à 1,2 keV, le faisceau ayant une densité de courant comprise entre 0,5 et 4 mA/cm2, de préférence égale à 1,6 mA/cm2, la pression dans l'enceinte (20) sous vide étant d'environ 10-2 Pa pendant la pulvérisation de la surface de la cible (24).
  10. Utilisation d'une tôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 pour la fabrication d'éléments d'une ligne d'échappement de véhicule.
  11. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, à la protection d'une tôle en acier contre la corrosion.
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