EP2812467A1 - Procédé d'anodisation de pièces en alliage d'aluminium - Google Patents
Procédé d'anodisation de pièces en alliage d'aluminiumInfo
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- EP2812467A1 EP2812467A1 EP13703427.8A EP13703427A EP2812467A1 EP 2812467 A1 EP2812467 A1 EP 2812467A1 EP 13703427 A EP13703427 A EP 13703427A EP 2812467 A1 EP2812467 A1 EP 2812467A1
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Definitions
- the present invention is in the field of surface treatment of aluminum or aluminum alloy parts, aimed at improving their corrosion resistance properties. More particularly, it relates to a method of anodizing an aluminum part or one of its alloys, as well as a more general method of surface treatment of such a part implementing said method of anodization followed by a clogging step.
- anodization also called anodic oxidation
- anodic layer consists in forming on the surface of the part a porous aluminum oxide / hydroxide layer, called anodic layer, by applying a current to the piece immersed in an electrolytic bath containing a strong acid electrolyte, the piece constituting the anode of the electrolytic device.
- the anodic layer thus formed on the surface of the workpiece, after having been subjected to a clogging after-treatment, protects the workpiece against corrosion.
- This anodic layer is also a support for the attachment of conventional paint systems.
- the electrolytic baths currently used for the anodizing of aluminum alloy parts which provide the most advantageous performance in terms of, in particular, protection against corrosion of the part, mechanical hanging of paint coatings on the surface of the workpiece, and fatigue abatement, are formed with hexavalent chromium.
- chemicals containing hexavalent chromium are harmful to health and the environment.
- the present invention aims to remedy the disadvantages of anodizing processes of aluminum alloy parts of the prior art, in particular to those described above, by proposing such a process that does not implement any harmful substance, particularly to hexavalent chromium base, while having at least equivalent performance to the processes of the prior art using hexavalent chromium, in particular in terms of resistance to corrosion of the treated part, fatigue fatigue of the part and adhesion of conventional paint systems on its surface.
- a method of anodizing a piece of aluminum or aluminum alloy wherein the part is immersed in an aqueous bath comprising essentially sulfuric acid at a concentration of between 150 and 250 g / L and maintained at a constant temperature of between 5 and 25 ° C.
- essentially comprising sulfuric acid is meant that the bath contains no other active electrolytic substance, especially strong acid, in an amount sufficient to intervene in the anodization.
- the bath contains in particular no phosphoric, boric, chromic or tartaric acid, or only in the form of traces.
- This process according to the invention is characterized by the application to the piece immersed in the bath of a DC voltage according to a voltage profile comprising a rise in voltage, from a starting value of 0 V, at a speed of between 1 and 32 V / min, then maintaining the voltage at a value a so-called plateau voltage of between 12 and 20 V for a period of time sufficient to obtain an anodic layer of aluminum oxides / hydroxides at the surface of the part, of a thickness of between 3 and 7 ⁇ , preferably of between 3 and 7 ⁇ . and 5 ⁇ , and / or a layer weight of between 20 and 150 mg / dm 2 .
- Such an anodic layer exhibits properties of adhesion to paint and corrosion resistance after clogging equivalent to those of the anode layers obtained by prior art chromic anodizing processes, while not using any substance. based on hexavalent chromium.
- the method according to the invention has an additional advantage, which is to overcome the problems of resizing and fatigue reduction generated by standard sulfuric anodization processes of the prior art.
- the voltage profile applied to the part comprises a rise in voltage at a speed of between 1 and 32 V / min until reaching the so-called plateau voltage value between 12 and 20 V, then maintaining the voltage at said plateau voltage value for a period of time sufficient to obtain an anodic layer of aluminum oxides / hydroxides of thickness between 3 and 7 on the surface of the part.
- ⁇ preferably between 3 and 5 ⁇ - ⁇ , and / or weight of layer between 20 and 150 mg / dm 2 .
- the voltage profile applied to the part comprises a plurality of voltage rise phases, at least one of which is carried out at a speed of between 1 and 32 V / min, and which can be separated. two by two by a bearing during which the voltage is temporarily maintained at a fixed value, before the implementation of the final phase of maintaining the voltage at the plateau voltage value between 12 and 20 V.
- the voltage is maintained at the plateau value for a period of between 5 and 30 minutes, depending on the aluminum alloy and the thickness of the desired anodic layer. .
- the rate of rise in voltage is between 1 and 6 V / min, preferably equal to 3 V / min.
- the plateau voltage value is between 14 and 16 V. It is within the competence of those skilled in the art to determine the optimum voltage value within this range, depending in particular on the characteristics of the alloy. constituting the room.
- the concentration of sulfuric acid in the bath is preferably from 180 to 220 g / l, for example equal to 200 g / l.
- the bath temperature is between 15 and 25 ° C, preferably between 18 and 20 ° C, and for example equal to 19 ° C. All these preferential parameters ensure the best performance of the bath from the point of view of the properties of the anodic layer formed on the surface of the part.
- the part may be subjected to a surface preparation step by degreasing and / or pickling prior to immersion in the bath, so as to remove grease, dirt and oxides present on its surface.
- This preliminary surface preparation step can comprise one or more of the following operations:
- - Solvent degreasing to dissolve fats present on the surface of the room.
- This operation may be carried out by dipping, spraying, or any other technique known in itself. It may for example be carried out by soaking in methoklone or acetone, at a temperature below 42 ° C, for a period of between 5 seconds and 3 minutes; - alkaline degreasing, to dissolve fats present on the surface of the room. This operation may be carried out by dipping, spraying, or any other technique known in itself.
- This operation may be carried out by dipping, spraying, or any other technique known in itself. It may for example be carried out by soaking in a sodium hydroxide solution at 30 to 70 g / l, at a temperature between 20 and 60 ° C, for a period of between 10 seconds and 2 minutes.
- a sodium hydroxide solution at 30 to 70 g / l, at a temperature between 20 and 60 ° C, for a period of between 10 seconds and 2 minutes.
- the part is covered with a powdery layer formed of oxidation products of intermetallic compounds, which should be removed by an acid pickling step; acid pickling, for dissolving the oxides naturally formed on the surface of the part, and / or the oxidation layer formed on the surface of the part during the alkaline pickling step.
- This operation may be carried out by dipping, spraying, or any other technique known in itself. It may for example be carried out by dipping in a 15 to 25% v / v solution of SMUT-GO NC (Henkel) at a temperature of between 10 and 50 ° C for a period of between 1 and 10 minutes; or by soaking in a solution of ARDROX 295GD (Chemetall) at 15 to 30% v / v, at a temperature between 10 and 30 ° C, for a period of between 1 and 10 minutes. Interleaved rinses, especially with water, are preferably made between the successive steps above, and before the treatment of the piece by anodizing.
- Another aspect of the invention is a more general method of surface treatment of an aluminum or aluminum alloy part, according to which the part is subjected to an anodizing process corresponding to one or more of the characteristics above, then to a clogging step of the anodic layer then formed on the workpiece.
- the sealing step of the porous anodic layer may be of any type known to those skilled in the art. It can for example be a hydrothermal clogging, hot clogging with hexavalent chromium salts or nickel salts, etc. Clogging processes not involving any substance harmful to the environment and / or health are particularly preferred in the context of the invention.
- this sealing step comprises immersing the part in an aqueous bath containing a trivalent chromium salt and an oxidizing compound, with a temperature of between 20 ° and 80 ° C., preferably between 20 and 60 ° C, more particularly between 35 and 45 ° C, and / or the immersion of the piece in water at a temperature between 98 and 100 ° C, and pH for example between 4 , 5 and 8.
- conventional trivalent chromium is understood to mean chromium in the +3 oxidation state.
- Hexavalent chromium means chromium in the +6 oxidation state.
- the oxidizing compound may be of any type known in itself for post-anodizing clogging baths of aluminum or its alloys. Compounds having no adverse effect on the environment are particularly preferred in the context of the invention.
- Nonlimiting examples of such oxidizing compounds are fluoride-based substances, such as ammonium fluoride or potassium fluoro-zirconate K 2 ZrF 6 , of permanganate, such as potassium permanganate, hydrogen peroxide H 2 O 2. etc.
- the concentration of oxidizing compound in the bath may especially be between 0.1 and 50 g / l.
- the trivalent chromium salt and the oxidizing compound present in the bath may consist of two different compounds, or of one and the same compound capable of ensuring on its own the two functions of corrosion inhibition and oxidation, for example by trivalent chromium fluoride CrF 3 .
- the trivalent chromium salt can be brought in any conventional form in itself for post-anodization sealing treatments of aluminum, especially in the form of fluoride, chloride, nitrate, acetate, acetate hydroxide, sulfate, potassium sulfate, etc. of trivalent chromium, for example CrF 3 , xH 2 O, CrCl 3 , xH 2 O, Cr (NO 3 ) 3, xH 2 O, (CH 3 CO 2 ) 2 Cr, xH 2 O, (CH 3 CO 2 ) 7 Cr 3 (OH) 2 , xH 2 O, Cr 2 (SO 4 ) 3 , xH 2 O, CrK (SO 4 ) 2 , xH 2 O, etc.
- trivalent chromium for example CrF 3 , xH 2 O, CrCl 3 , xH 2 O, Cr (NO 3 ) 3, xH 2 O, (CH 3 CO 2 ) 2 Cr, xH 2 O, (CH
- the trivalent chromium salt present in the bath is a fluoride. This is, for example, chromium trifluoride CrF 3 .
- the immersion step in the aqueous bath meets one or more of the following operating parameters:
- the temperature of the bath is between 20 and 80 ° C, preferably between 20 and 60 ° C, more preferably between 35 and 60 ° C, and preferably between 35 and 45 ° C, for example equal to 40 ° C;
- the bath pH is between 3 and 4.5, preferably between 3 and 4, for example equal to 3.5;
- the immersion time in the bath is between 5 and 40 min, preferably between 10 and 30 minutes, for example equal to 15 or
- the concentration of trivalent chromium salt in the bath is preferably between 0.5 and 50 g / l.
- the immersion of the piece in water at a temperature between 98 and 100 ° C can be carried out with an immersion time of between 10 and 60 minutes, in accordance with the operating parameters of the so-called traditional hydrothermal sealing processes.
- the sealing step comprises immersing the part successively in the aqueous bath containing a trivalent chromium salt and an oxidizing compound, and in water at a temperature of between 98 and 100 ° C.
- steps can be carried out in any order, and in particular be separated by one or more interleaved water rinses.
- the clogging step may include immersing the workpiece in the aqueous bath containing a trivalent chromium salt and an oxidizing compound, and then, after rinsing (s), in water at a temperature of 98 ° C. at 100 ° C.
- the clogging step may include immersing the piece in water at a temperature of 98 to 100 ° C, and then, after rinsing (s), in the aqueous bath containing a trivalent chromium salt and an oxidizing compound.
- FIGS. 1A to 1E show micrographs of anodic layers formed on the surface of aluminum parts by FIG. 1A, chromic anodizing (OAC), FIG. 1B, standard sulfuric anodization (OASstandard), FIG. 1C, sulfo-tartaric anodization (OAST), FIG. 1D, sulfoboric anodization (OASB) and FIG. 1E, anodizing according to an implementation mode of the invention.
- OAC chromic anodizing
- FIG. 1B standard sulfuric anodization
- FIG. 1C sulfo-tartaric anodization
- FIG. 1D sulfoboric anodization
- FIG. 1E anodizing according to an implementation mode of the invention.
- Parts of 2024 T3 aluminum alloy laminated 120x80x2 mm dimensions are treated by anodization according to the methods below.
- Steps for surface preparation of the part are firstly carried out successively:
- Parts are then subjected to an anodizing process according to an embodiment of the invention, as follows.
- a bath is prepared by diluting a solution of sulfuric acid in water to obtain a sulfuric acid concentration of 200 g / L, excluding any other compound. This bath is heated and maintained at a temperature of 19 ° C.
- the part is immersed in the bath, and it is applied a DC voltage according to the following voltage profile: voltage rise, from an initial value of 0 V, at a speed of 3 V / min, to a value called 16 V tray. The tension is maintained at the plateau value for 16 minutes.
- an anodic oxide / aluminum hydroxide layer with a thickness of approximately 4 to 5 ⁇ is formed.
- FIG. 1 E corresponding to the anode layer obtained by a method according to an embodiment of the invention, shows a homogeneous morphology in the thickness of the layer, with the absence of micro-precipitates from the substrate within the layer. From the micrographic observations, the pore diameters were measured for each of the anode layers and the results are shown in Table 2 below.
- the various anodized parts are subjected to a fatigue test in order to evaluate the fatigue reduction related to the formation of the anodic layer on their surface.
- the parameters of the fatigue test are as follows:
- Parts anodized by the method according to an embodiment of the invention, as indicated above, are subjected to tests adhesion of conventional paint systems.
- Two paint systems are tested: a water-based epoxy system (P60 + F70) and a solvent-based polyurethane system (PAC33 + PU66).
- the tests are carried out according to the ISO 2409 standard, for dry adhesion, after drying of the paint system, and for wet adhesion: after drying of the paint system, the samples are immersed in demineralized water for 14 hours. days and then dried before undergoing the adhesion test according to the standard.
- anodized parts are also subjected to the following conventional sealing methods: hydrothermal clogging, hot clogging with hexavalent chromium salts, hot clogging with nickel salts, according to the operating conditions indicated in Table 6 below. Clogging Clogging at hydrothermal clogging chromium salts nickel salts
- the parts thus treated are subjected to a salt spray test according to the ISO 9227 standard.
- Table 7 Salt spray resistance of 2024 T3 aluminum alloy rolled parts treated by anodizing and clogging, the anodization being carried out by a method according to an embodiment of the invention or by methods of anodizing of the prior art
- Table 8 Salt spray resistance of 2024 T3 aluminum alloy rolled parts treated by anodization and clogging, the anodization being carried out by a method according to an embodiment of the invention or by methods of anodizing of the prior art
- the method of anodizing according to an embodiment of the invention has anticorrosion performance equivalent to chromic anodization (OAC) in combination with hydrothermal sealing or hot clogging with hexavalent chromium salts, and much better than dilute sulfo-tartaric (OAST) or sulfoboric (OASB) anodizations.
- OAC chromic anodization
- ASB sulfoboric
- Aluminum alloy parts similar to those of Example 1, having previously been subjected to surface preparation steps as indicated in Example 1 above, are subjected to an anodizing process according to the invention.
- anodizing process according to the invention.
- the tension is maintained at the plateau value for 16 minutes.
- the anode layer is then sealed by immersing the part in a water bath at a temperature between 98 and 100 ° C for 40 min.
- an anodic layer of aluminum oxide / hydroxide with a thickness of approximately 3.5 to 4.5 ⁇ .
- Aluminum alloy parts similar to those of Example 1, having previously been subjected to surface preparation steps as indicated in Example 1 above, are subjected to an anodizing process according to the invention by immersion in a bath at 19 ° C. containing sulfuric acid at a concentration of 200 g / l, excluding any other compound. It is then applied to each piece a DC voltage according to the following voltage profile: voltage rise, from an initial value of 0 V, to a so-called plateau value of 16 V. The voltage is then maintained at the value of plateau for 16 minutes. Different speeds of rise in voltage are tested: 1 V / min, 20 V / min, 32 V / min.
- the anode layer is then sealed by immersing the part in a water bath at a temperature between 98 and 100 ° C for 40 min.
- anodic oxide / aluminum hydroxide layer with a thickness of approximately 4 to 4.5 ⁇ is formed.
- Aluminum alloy parts similar to those of Example 1, having previously been subjected to surface preparation steps as indicated in Example 1 above, are subjected to an anodizing process according to the invention.
- anodizing process according to the invention.
- the anode layer is then sealed by the clogging method C1 described in Example 1 above.
- anodic oxide / aluminum hydroxide layer approximately 4 to 5 ⁇ thick is formed.
- Aluminum alloy parts similar to those of Example 1, having previously been subjected to surface preparation steps as indicated in Example 1 above, are subjected to an anodizing process according to the invention. by immersion in a bath containing sulfuric acid at a concentration of 200 g / l, to the exclusion of any other compound. Several bath temperatures are tested, more particularly 6 ° C, 12 ° C and 25 ° C.
- the anode layer is then sealed by the clogging method C1 described in Example 1 above.
- anodizing aluminum alloy parts which avoids the use of substances based on hexavalent chromium, while exhibiting performance, in particular in terms of corrosion resistance of the treated part, fatigue reduction and adhesion of paint coatings on the surface of the part, which are at least equivalent to those of chromic anodizing processes, and superior to those sulfuric anodizing processes proposed by the prior art .
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'anodisation d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium, par immersion de la pièce dans un bain aqueux comportant essentiellement de l'acide sulfurique à une concentration comprise entre 150 et 250 g/L et à une température comprise entre 5 et 25 °C, puis application à la pièce d'une tension continue selon un profil de tension comportant une montée en tension à une vitesse comprise entre 1 et 32 V/min, puis le maintien de la tension à une valeur de tension dite de plateau comprise entre 12 et 20 V pendant une durée adéquate pour obtenir en surface de la pièce une couche anodique d'épaisseur comprise entre 3 et 7 mum et/ou de poids de couche compris entre 20 et 150 mg/dm2.
Description
PROCÉDÉ D'ANODISATION DE PIÈCES EN ALLIAGE D'ALUMINIUM
La présente invention s'inscrit dans le domaine du traitement de surface de pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium, visant à améliorer leurs propriétés de résistance à la corrosion. Plus particulièrement, elle concerne un procédé d'anodisation d'une pièce en aluminium ou un de ses alliages, ainsi qu'un procédé plus général de traitement de surface d'une telle pièce mettant en œuvre ledit procédé d'anodisation suivi d'une étape de colmatage.
Les pièces en alliage d'aluminium destinées à être utilisées dans le secteur aéronautique, ou dans d'autres secteurs dans lesquels elles sont susceptibles d'être exposées à des risques de corrosion pouvant s'avérer problématiques, reçoivent généralement, avant leur mise en œuvre, un traitement de surface visant à les protéger contre la corrosion.
Une des techniques les plus répandues à cet effet est l'anodisation, également nommée oxydation anodique, qui consiste à former en surface de la pièce une couche d'oxydes/hydroxydes d'aluminium poreuse, dite couche anodique, par application d'un courant à la pièce immergée dans un bain électrolytique contenant un électrolyte de type acide fort, la pièce constituant l'anode du dispositif électrolytique. La couche anodique ainsi formée en surface de la pièce, après avoir été soumise à un post-traitement de colmatage, protège la pièce contre la corrosion. Cette couche anodique constitue également un support pour l'accroche des systèmes de peinture conventionnels.
Les bains électrolytiques mis en œuvre à l'heure actuelle pour l'anodisation de pièces en alliage d'aluminium, qui procurent les performances les plus avantageuses en termes notamment de protection contre la corrosion de la pièce, d'accroché mécanique de revêtements de peinture à la surface de la pièce, et d'abattement en fatigue, sont formés à base de chrome hexavalent. Les substances chimiques contenant du chrome hexavalent s'avèrent cependant nocives pour la santé et l'environnement.
Afin d'éviter l'utilisation de substances à base de chrome hexavalent pour l'anodisation des pièces en alliage d'aluminium, il a été proposé par l'art antérieur des procédés d'anodisation mettant en œuvre d'autres acides forts dans le bain électrolytique, et en particulier l'acide sulfurique. Aucun de tels bains ne présente cependant de performances satisfaisantes en termes à la fois de protection de la pièce contre la corrosion, d'adhérence des systèmes de peinture conventionnels sur la pièce, et d'abattement en fatigue de la pièce. Ces performances s'avèrent notamment insuffisantes par rapport aux exigences imposées dans le domaine aéronautique. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des procédés d'anodisation de pièces en alliage d'aluminium de l'art antérieur, notamment à ceux exposés ci-avant, en proposant un tel procédé qui ne mette en œuvre aucune substance nocive, notamment à base de chrome hexavalent, tout en présentant des performances au moins équivalentes aux procédés de l'art antérieur mettant en œuvre du chrome hexavalent, en particulier en termes de résistance à la corrosion de la pièce traitée, d'abattement en fatigue de la pièce et d'adhérence des systèmes de peinture conventionnels sur sa surface.
Il a maintenant été découvert par les présents inventeurs qu'un procédé d'anodisation de type sulfurique, mis en œuvre dans des conditions particulières, permettait d'atteindre ces objectifs.
Il est ainsi proposé selon la présente invention un procédé d'anodisation d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium, selon lequel la pièce est immergée dans un bain aqueux comportant essentiellement de l'acide sulfurique à une concentration comprise entre 150 et 250 g/L et maintenu à une température constante comprise entre 5 et 25 °C. On entend, par comportant essentiellement de l'acide sulfurique, le fait que le bain ne contient aucune autre substance électrolytique active, notamment acide fort, en quantité suffisante pour intervenir dans l'anodisation. Le bain ne contient notamment pas d'acide phosphorique, borique, chromique ou tartrique, ou seulement à l'état de traces.
Ce procédé selon l'invention se caractérise par l'application à la pièce
immergée dans le bain d'une tension continue selon un profil de tension comportant une montée en tension, depuis une valeur de départ de 0 V, à une vitesse comprise entre 1 et 32 V/min, puis le maintien de la tension à une valeur de tension dite de plateau comprise entre 12 et 20 V pendant une durée adéquate pour obtenir en surface de la pièce une couche anodique, d'oxydes/hydroxydes d'aluminium, d'épaisseur comprise entre 3 et 7 μητι, de préférence comprise entre 3 et 5 μητι, et/ou de poids de couche compris entre 20 et 150 mg/dm2.
Une telle couche anodique présente des propriétés d'adhérence à la peinture et de résistance à la corrosion après colmatage équivalentes à celles des couches anodiques obtenues par les procédés d'anodisation chromique de l'art antérieur, tout en ne mettant pas en œuvre de substance à base de chrome hexavalent.
Ce résultat est en outre avantageusement obtenu avec une épaisseur de la couche anodique faible, c'est-à-dire inférieure ou égale à 7 μητι, de préférence inférieure ou égale à 5 μητι, quand les procédés d'anodisation sulfurique dite standard proposés par l'art antérieur requièrent, pour atteindre des performances acceptables, qui restent cependant moindres que celles du procédé selon l'invention, de former sur la pièce une couche anodique d'épaisseur bien supérieure, typiquement entre 8 et 12 μηη. En cela, le procédé selon l'invention présente un avantage supplémentaire, qui est de s'affranchir des problèmes de redimensionnement et d'abattement en fatigue engendrés par les procédés d'anodisation sulfurique standard de l'art antérieur.
Dans des modes de mise en œuvre particuliers de l'invention, le profil de tension appliqué à la pièce comporte une montée en tension à une vitesse comprise entre 1 et 32 V/min jusqu'à atteindre la valeur de tension dite de plateau comprise entre 12 et 20 V, puis le maintien de la tension à ladite valeur de tension de plateau pendant une durée adéquate pour obtenir en surface de la pièce une couche anodique, d'oxydes/hydroxydes d'aluminium, d'épaisseur comprise entre 3 et 7 μητι, de préférence entre 3 et 5 μη-ι, et/ou de poids de
couche compris entre 20 et 150 mg/dm2.
Dans des modes de mise en œuvre différents, le profil de tension appliqué à la pièce comporte une pluralité de phases de montée en tension, dont au moins une est effectuée à une vitesse comprise entre 1 et 32 V/min, et qui peuvent être séparées deux à deux par un palier durant lequel la tension est maintenue temporairement à une valeur fixe, avant la mise en œuvre de la phase finale de maintien de la tension à la valeur de tension de plateau comprise entre 12 et 20 V.
Il est du ressort de l'homme du métier de déterminer la durée de maintien de la tension à la valeur de plateau, pour obtenir l'épaisseur de couche anodique souhaitée sur la pièce, en fonction notamment des caractéristiques de l'alliage particulier et des conditions de mise en œuvre ultérieure de la pièce.
Dans des modes de mise en œuvre de l'invention, la tension est maintenue à la valeur de plateau pendant une durée comprise entre 5 et 30 minutes, en fonction de l'alliage d'aluminium et de l'épaisseur de la couche anodique souhaitée.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, en termes de performances de protection de la pièce contre la corrosion, la vitesse de montée en tension est comprise entre 1 et 6 V/min, de préférence égale à 3 V/min.
Préférentiellement, la valeur de tension de plateau est comprise entre 14 et 16 V. Il est du ressort de l'homme du métier de déterminer la valeur de tension optimale à l'intérieur de cette fourchette, en fonction notamment des caractéristiques de l'alliage constituant la pièce.
La concentration en acide sulfurique dans le bain est quant elle de préférence comprise entre 180 et 220 g/L, par exemple égale à 200 g/L.
Dans des modes de mise en œuvre de l'invention, la température du bain est comprise entre 15 et 25 °C, de préférence entre 18 et 20 °C, et par exemple égale à 19 °C.
Tous ces paramètres préférentiels assurent la meilleure performance du bain du point de vue des propriétés de la couche anodique formée en surface de la pièce.
La pièce peut être soumise à une étape de préparation de surface par dégraissage et/ou de décapage préalablement à son immersion dans le bain, de sorte à éliminer les graisses, salissures et oxydes présents sur sa surface.
Cette étape préalable de préparation de surface peut comporter une ou plusieurs des opérations suivantes :
- dégraissage au solvant, pour dissoudre des graisses présentes à la surface de la pièce. Cette opération peut être réalisée par trempage, aspersion, ou toute autre technique connue en elle-même. Elle peut par exemple être réalisée par trempage dans du methoklone ou de l'acétone, à une température inférieure à 42 °C, pendant une durée comprise entre 5 secondes et 3 minutes ; - dégraissage alcalin, pour dissoudre des graisses présentes à la surface de la pièce. Cette opération peut être réalisée par trempage, aspersion, ou toute autre technique connue en elle-même. Elle peut par exemple être réalisée par trempage dans un mélange de TURCO 4215 NCLT (Henkel), à 40 à 60 g/L, et du TURCO 4215 additif (Henkel), à 5 à 20 g/L, à une température comprise entre 50 et 70 °C, pendant une durée comprise entre 10 et 30 minutes ;
- décapage alcalin, pour dissoudre les oxydes naturellement formés à la surface de la pièce. Cette opération peut être réalisée par trempage, aspersion, ou toute autre technique connue en elle-même. Elle peut par exemple être réalisée par trempage dans une solution d'hydroxyde de sodium à 30 à 70 g/L, à une température comprise entre 20 et 60 °C, pendant une durée comprise entre 10 secondes et 2 minutes. A l'issue de cette opération, la pièce est recouverte d'une couche pulvérulente formée de produits d'oxydation des composés intermétalliques, qu'il convient d'éliminer par une étape de décapage acide ;
- décapage acide, pour dissoudre les oxydes naturellement formés à la surface de la pièce, et/ou la couche d'oxydation formée à la surface de la pièce lors de l'étape de décapage alcalin. Cette opération peut être réalisée par trempage, aspersion, ou toute autre technique connue en elle-même. Elle peut par exemple être réalisée par trempage dans une solution de SMUT-GO NC (Henkel) à 15 à 25 %v/v, à une température comprise entre 10 et 50 °C, pendant une durée comprise entre 1 et 10 minutes ; ou par trempage dans une solution de ARDROX 295GD (Chemetall) à 15 à 30 %v/v, à une température comprise entre 10 et 30 °C, pendant une durée comprise entre 1 et 10 minutes. Des rinçages intercalaires, notamment à l'eau, sont de préférence réalisés entre les étapes successives ci-dessus, et avant le traitement de la pièce par anodisation.
Un autre aspect de l'invention est un procédé plus général de traitement de surface d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium, selon lequel on soumet la pièce à un procédé d'anodisation répondant à l'une ou plusieurs des caractéristiques ci-avant, puis à une étape de colmatage de la couche anodique alors formée sur la pièce.
L'étape de colmatage de la couche anodique poreuse peut être de tout type connu de l'homme du métier. Il peut par exemple s'agir d'un colmatage hydrothermal, d'un colmatage à chaud aux sels de chrome hexavalent ou aux sels de nickel, etc. Les procédés de colmatage ne mettant en œuvre aucune substance nocive pour l'environnement et/ou la santé sont particulièrement préférés dans le cadre de l'invention.
Dans des modes de mise en œuvre avantageux de l'invention, cette étape de colmatage comporte l'immersion de la pièce dans un bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant, de température comprise entre 20 et 80 °C, de préférence entre 20 et 60 °C, plus particulièrement entre 35 et 45 °C, et/ou l'immersion de la pièce dans de l'eau à une température comprise entre 98 et 100 °C, et de pH par exemple compris entre 4,5 et 8.
On entend dans la présente description, de manière classique en elle- même, par chrome trivalent, du chrome à l'état d'oxydation +3. On entend, par chrome hexavalent, du chrome à l'état d'oxydation +6.
Le composé oxydant peut être de tout type connu en lui-même pour les bains de colmatage post-anodisation de l'aluminium ou ses alliages. Des composés ne présentant pas d'effet nocif sur l'environnement sont particulièrement préférés dans le cadre de l'invention. Des exemples non limitatifs de tels composés oxydants sont des substances à base de fluorures, telles que le fluorure d'ammonium ou le fluoro-zirconate de potassium K2ZrF6, de permanganate, telles que le permanganate de potassium, de peroxyde de dihydrogène H2O2, etc. La concentration en composé oxydant dans le bain peut notamment être comprise entre 0,1 et 50 g/L.
Le sel de chrome trivalent et le composé oxydant présents dans le bain peuvent être constitués par deux composés différents, ou par un seul et même composé apte à assurer à lui seul les deux fonctions d'inhibition de la corrosion et d'oxydation, par exemple par le fluorure de chrome trivalent CrF3.
Le sel de chrome trivalent peut être amené sous toute forme classique en elle-même pour des traitements de colmatage post-anodisation de l'aluminium, notamment sous forme de fluorure, chlorure, nitrate, acétate, acétate hydroxyde, sulfate, potassium sulfate, etc., de chrome trivalent, par exemple CrF3,xH2O, CrCI3,xH2O , Cr(NO3)3,xH2O, (CH3CO2)2Cr,xH2O, (CH3CO2)7Cr3(OH)2,xH2O, Cr2(SO4)3,xH2O, CrK(SO4)2,xH2O, etc.
Dans des modes de mise en œuvre préférés de l'invention, le sel de chrome trivalent présent dans le bain est un fluorure. Il s'agit par exemple de trifluorure de chrome CrF3.
Dans des modes de mise en œuvre particuliers de l'invention, l'étape d'immersion dans le bain aqueux répond à l'un ou plusieurs des paramètres opératoires suivants :
- la température du bain est comprise entre 20 et 80 °C, de préférence entre 20 et 60°C, de préférence encore entre 35 et 60 °C, et
préférentiellement entre 35 et 45 °C, par exemple égale à 40 °C ;
- le pH du bain est compris entre 3 et 4,5, préférentiellement entre 3 et 4, par exemple égal à 3,5 ;
- la durée d'immersion dans le bain est comprise entre 5 et 40 min, préférentiellement entre 10 et 30 minutes, par exemple égale à 15 ou
20 minutes.
La concentration en sel de chrome trivalent, dans le bain est préférentiellement comprise entre 0,5 et 50 g/L.
L'immersion de la pièce dans de l'eau à une température comprise entre 98 et 100 °C, peut être réalisée avec une durée d'immersion comprise entre 10 et 60 minutes, conformément aux paramètres opératoires des procédés de colmatage dit hydrothermal traditionnels.
Dans des modes de mise en œuvre particuliers de l'invention, l'étape de colmatage comprend l'immersion de la pièce successivement dans le bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant, et dans de l'eau à une température comprise entre 98 et 100 °C. Ces étapes peuvent être effectuées dans tout ordre, et notamment être séparées par un ou plusieurs rinçages à l'eau intercalaires.
Par exemple, l'étape de colmatage peut comprendre l'immersion de la pièce dans le bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant, puis, après rinçage(s) éventuels, dans de l'eau à une température de 98 à 100 °C. Autrement, l'étape de colmatage peut comprendre l'immersion de la pièce dans de l'eau à une température de 98 à 100 °C, puis, après rinçage(s) éventuels, dans le bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière des exemples de mise en œuvre ci-après, fournis à simple titre illustratif et nullement limitatif de l'invention, avec l'appui des figures 1A à 1 E, qui montrent des micrographies de couches anodiques formées en surface de pièces en aluminium par, figure 1A, anodisation chromique (OAC),
figure 1 B, anodisation sulfurique standard (OASstandard), figure 1 C, anodisation sulfo-tartrique (OAST), figure 1 D, anodisation sulfo-borique (OASB) et figure 1 E, anodisation selon un mode de mise en œuvre de l'invention. EXEMPLE 1
1 .1/ Procédés d'anodisation de pièces en alliage d'aluminium
Des pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 laminé de dimensions 120x80x2 mm sont traitées par anodisation suivant les méthodes ci-après.
Des étapes de préparation de surface de la pièce sont tout d'abord réalisées successivement :
- dégraissage alcalin, par trempage de la pièce dans un mélange de TURCO 4215 NCLT à 50 g/L et TURCO 4215 additif à 10 g/L, à une température de 60 °C, pendant 20 min ;
- rinçages à l'eau ; - décapage acide, par trempage de la pièce dans une solution de
SMUT-GO NC à 19 % v/v, à une température de 20°C, pendant 5 min ;
- rinçages à l'eau.
Des pièces sont ensuite soumises à un procédé d'anodisation conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention, de la façon suivante. Un bain est préparé par dilution d'une solution d'acide sulfurique dans l'eau pour obtenir une concentration en acide sulfurique de 200 g/L, à l'exclusion de tout autre composé. Ce bain est porté et maintenu à une température de 19 °C.
La pièce est immergée dans le bain, et on lui applique une tension continue selon le profil de tension suivant : montée en tension, depuis une valeur initiale de 0 V, à une vitesse de 3 V/min, jusqu'à une valeur dite de plateau de 16 V. La tension est maintenue à la valeur de plateau pendant 16 minutes.
Il se forme en surface de la pièce une couche anodique d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 4 à 5 μηη.
A titre d'exemples comparatifs, des pièces identiques ayant été soumises aux mêmes opérations de préparation de surface sont anodisées selon les méthodes conventionnelles d'anodisation chromique (OAC), d'anodisation sulfurique standard (OAS standard), d'anodisation sulfo-tartrique (OAST) et d'anodisation sulfo-borique (OASB).
Les paramètres opératoires pour l'OAS standard, l'OAST, l'OASB et l'OAC sont indiqués dans le Tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1 - paramètres opératoires mis en œuvre pour les différents procédés d'anodisation de l'art antérieur OAS standard, OAST, OASB et OAC
Les différentes pièces ainsi obtenues sont soumises aux tests suivants. 1 .21 Analyse morphologique de la couche anodique
Une analyse morphologique de la couche anodique formée en surface de chacune des pièces ainsi traitées est réalisée par microscopie électronique à effet de champ (MEB-FEG). Les micrographies sont montrées sur les figures
1 A à 1 E. La figure 1 E, correspondant à la couche anodique obtenue par un procédé conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention, montre une morphologie homogène dans l'épaisseur de la couche, avec l'absence de micro-précipités provenant du substrat au sein de la couche. A partir des observations micrographiques, les diamètres de pores ont été mesurés pour chacune des couches anodiques et les résultats sont montrés dans le Tableau 2 ci-après.
Tableau 2 - Diamètre des pores de la couche anodique formée sur les pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 laminé en fonction du procédé d'anodisation mis en œuvre
On observe sur ce tableau que la morphologie de la couche anodique formée sur les pièces par le procédé conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention se rapproche de celle d'une couche obtenue par anodisation chromique, par rapport aux autres procédés d'anodisation mettant en œuvre l'acide sulfurique proposés par l'art antérieur.
1 .3/ Essais d'abattement en fatigue
Les différentes pièces anodisées sont soumises à un essai de fatigue afin d'évaluer l'abattement en fatigue lié à la formation de la couche anodique sur leur surface. Les paramètres de l'essai de fatigue sont les suivants :
- sollicitation : flexion rotative
- température : 20 °C
- R = -1
- Fréquence : 100 Hz
- Kt = 1 ,035
- type d'éprouvettes : FFRT16
- nombre d'éprouvettes : 12
Les résultats de ce test, en termes de limite en fatigue et abattement par rapport aux pièces non anodisées, pour des pièces traitées par le procédé selon un mode de mise en œuvre de l'invention et par différents procédés conventionnels, sont montrés dans le Tableau 3 ci-après.
Tableau 3 - Abattement en fatigue évalué par un essai de fatigue pour des pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 en fonction du procédé d'anodisation mis en œuvre
Ces résultats démontrent clairement que l'abattement en fatigue engendré par le procédé conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention est nettement inférieur à celui engendré par les procédés d'anodisation conventionnels, qu'il s'agisse de l'anodisation sulfurique (OAS) standard mais même également de l'anodisation chromique (OAC), pour une épaisseur de la couche anodique équivalente. Les pièces traitées par le procédé d'anodisation conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention présentent notamment une meilleure résistance aux efforts que celles traitées par les procédés d'anodisation de l'art antérieur. En particulier, en comparaison avec l'anodisation sulfurique standard, elles permettent un allégement des structures au sein desquelles elles sont mises en œuvre. Ces pièces peuvent en outre avantageusement être substituées aux pièces traitées par anodisation chromique déjà mises en œuvre, notamment dans des aéronefs, sans qu'il soit nécessaire d'en effectuer un redimensionnement.
1 .4/ Essais d'adhérence de revêtements peintures
Des pièces anodisées par le procédé conforme à un mode de mise en de l'invention, comme indiqué ci-dessus, sont soumises à des tests
d'adhérence de systèmes de peinture conventionnels.
Deux systèmes de peinture sont testés : un système à base époxy hydrodiluable (P60 + F70) et un système à base polyuréthane solvanté (PAC33 + PU66). Les tests sont réalisés conformément à la norme ISO 2409, pour l'adhérence sèche, après séchage du système de peinture, et pour l'adhérence humide : après séchage du système de peinture, les échantillons sont immergés dans de l'eau déminéralisée pendant 14 jours, puis séchés avant de subir le test d'adhérence suivant la norme.
Les résultats sont montrés dans le Tableau 4 ci-après.
Tableau 4 - Résultats de tests d'adhérence de deux systèmes de peinture sur des pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 laminé traitées par un procédé conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention
A titre comparatif, des tests similaires sont réalisés sur des pièces traitées par anodisation sulfurique standard (OAS standard) comme indiqué ci- avant. Les résultats de ces tests sont indiqués dans le Tableau 5 ci-après.
Tableau 5 - Résultats de tests d'adhérence de deux systèmes de peinture sur des pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 laminé traitées par un procédé d'anodisation sulfurique standard
Ces résultats montrent que les pièces traitées par le procédé conforme à un mode de réalisation de l'invention présentent une adhérence aux systèmes de peinture, qu'ils soient du type hydrodiluable ou solvanté, équivalentes à celles traitées par les procédés d'anodisation conventionnels OAST et OASB, qui présentent également, de manière connue, des résultats s'exprimant en Grade 0 aux tests d'adhérence ci-dessus. Cette adhérence, pour l'un comme l'autre des deux systèmes de peinture, est bien supérieure à celle obtenue par le procédé d'anodisation sulfurique standard proposé par l'art antérieur.
1 .5/ Résistance à la corrosion après colmatage
Les pièces traitées par le procédé conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention, par OAC, OAST ou OASB, comme indiqué ci-dessus, sont soumises au procédé de colmatage C1 conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention suivant :
- immersion dans un bain aqueux de composition : CrF3 : 6 g/L et K2ZrF6 : 1 g/L, dans l'eau, à un pH de 3,5 et une température de 40 °C, pendant 15 minutes,
- puis immersion dans de l'eau à un pH de 6,5, à une température de 98 °C, pendant 40 minutes.
A titre d'exemples comparatifs, des pièces anodisées sont également soumises aux différents procédés de colmatage conventionnels suivants : colmatage hydrothermal, colmatage à chaud aux sels de chrome hexavalent, colmatage à chaud aux sels de nickel, suivant les conditions opératoires indiquées dans le Tableau 6 ci-après.
Colmatage Colmatage aux Colmatage aux hydrothermal sels de chrome sels de nickel
VI
Composition H2O K2Cr2O7 : (CH3COO)2Ni :
30 mg/L 10 g/L
PH 6,5 6 5,5
Température (°C) 98 98 98
Durée d'immersion 40 20 30
(min.)
Tableau 6 - paramètres opératoires mis en œuvre pour différents procédés de colmatage
On obtient, sur chaque pièce traitée, une couche anodique colmatée.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard salin conforme à la norme ISO 9227.
De premiers résultats moyens approximatifs, obtenus sur un petit nombre de pièces, sont montrés dans le Tableau 7 ci-après.
Tableau 7 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium 2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, l'anodisation étant réalisée par un procédé conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention ou par des procédés d'anodisation de l'art antérieur
Des résultats moyens plus précis concernant l'apparition des
premières piqûres de corrosion (plus précisément de la 1 ere piqûre de corrosion (« 1 ere ») et la généralisation de la corrosion (« Gon »)), obtenus sur un nombre de pièces plus important, sont montrés sur le Tableau 8 ci-après.
Tableau 8 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium 2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, l'anodisation étant réalisée par un procédé conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention ou par des procédés d'anodisation de l'art antérieur
Ces résultats démontrent clairement que le procédé d'anodisation conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention, suivi d'une étape de colmatage, de quelque type que ce soit, permet de conférer à la pièce traitée une résistance à la corrosion au moins équivalente à celle obtenue par les procédés d'anodisation conventionnels suivis du même colmatage.
En particulier, le procédé d'anodisation conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention présente des performances anticorrosion équivalentes à une anodisation chromique (OAC) en association avec un colmatage hydrothermal ou un colmatage à chaud aux sels de chrome hexavalent, et bien supérieures aux anodisations diluées sulfo-tartrique (OAST) ou sulfo-borique (OASB).
Cette capacité de la couche anodique formée par le procédé conforme à l'invention à être colmatée lors d'un post-traitement pour lui apporter des
propriétés de résistance à la corrosion pourrait notamment s'expliquer par sa morphologie à pores de taille supérieure à 10 nm, qui facilite son hydratation lors d'un colmatage hydrothermal par exemple, entraînant l'obturation des pores et une protection contre la corrosion par effet de couche barrière. On observe enfin que la combinaison particulière du procédé d'anodisation conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention, avec le procédé de colmatage C1 conforme à un mode de mise en œuvre de l'invention, permet d'obtenir des résultats en termes de résistance à la corrosion de la pièce traitée, qui sont nettement supérieurs à ceux obtenus pour toute autre combinaison anodisation / colmatage.
EXEMPLE 2
Différents paramètres du procédé d'anodisation conforme à l'invention sont faits varier par rapport à l'Exemple 1 ci-avant.
2.1/ Variantes de concentration en acide sulfurique
Des pièces en alliage d'aluminium similaires à celles de l'Exemple 1 , ayant été préalablement soumises à des étapes de préparation de surface comme indiqué dans l'Exemple 1 ci-avant, sont soumises à un procédé d'anodisation conforme à l'invention par immersion dans un bain à 19 °C contenant de l'acide sulfurique à une concentration de 150 ou 250 g/l, à l'exclusion de tout autre composé. Il est ensuite appliqué à chaque pièce une tension continue selon le profil de tension suivant : montée en tension, depuis une valeur initiale de 0 V, à une vitesse de 6 V/min, jusqu'à une valeur dite de plateau de 16 V. La tension est maintenue à la valeur de plateau pendant 16 minutes.
La couche anodique est ensuite colmatée par immersion de la pièce dans un bain d'eau à une température comprise entre 98 et 100 °C, pendant 40 min.
Il se forme en surface de chaque pièce une couche anodique d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 3,5 à 4,5 μηη.
A titre d'exemple comparatif, le même procédé de traitement par anodisation puis colmatage est appliqué à une pièce similaire, mais en mettant en œuvre une concentration d'acide sulfurique dans le bain de 100 g/1 seulement.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard salin conforme à la norme ISO 9227. Les résultats obtenus sont montrés dans le Tableau 9 ci-après.
Tableau 9 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium
2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, pour différentes concentrations en acide sulfurique du bain d'anodisation
Ces résultats montrent l'efficacité, en terme de résistance à la corrosion des pièces traitées, des procédés d'anodisation conformes à l'invention mettant en œuvre une concentration en acide sulfurique dans le bain comprise entre 150 et 250 g/l. Cette efficacité est notamment largement supérieure au procédé comparatif mettant en œuvre une concentration en acide sulfurique de 100 g/l, inférieure à celle préconisée par la présente invention.
2.2/ Variantes de vitesse de montée en tension
Des pièces en alliage d'aluminium similaires à celles de l'Exemple 1 ,
ayant été préalablement soumises à des étapes de préparation de surface comme indiqué dans l'Exemple 1 ci-avant, sont soumises à un procédé d'anodisation conforme à l'invention par immersion dans un bain à 19 °C contenant de l'acide sulfurique à une concentration de 200 g/l, à l'exclusion de tout autre composé. Il est ensuite appliqué à chaque pièce une tension continue selon le profil de tension suivant : montée en tension, depuis une valeur initiale de 0 V, jusqu'à une valeur dite de plateau de 16 V. La tension est ensuite maintenue à la valeur de plateau pendant 16 minutes. Différentes vitesses de montée en tension sont testées : 1 V/min, 20 V/min, 32 V/min.
La couche anodique est ensuite colmatée par immersion de la pièce dans un bain d'eau à une température comprise entre 98 et 100 °C, pendant 40 min.
Il se forme en surface de chaque pièce une couche anodique d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 4 à 4,5 μηη.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard salin conforme à la norme ISO 9227. Les résultats obtenus sont montrés dans le Tableau 10 ci-après.
Tableau 10 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium 2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, pour différentes vitesses de montée en tension
Ces résultats montrent l'efficacité, en terme de résistance à la corrosion des pièces traitées, des procédés d'anodisation conformes à l'invention mettant en œuvre une montée en tension à une vitesse comprise
entre 1 et 32 V/min.
2.3/ Variantes de valeur de tension de plateau
Des pièces en alliage d'aluminium similaires à celles de l'Exemple 1 , ayant été préalablement soumises à des étapes de préparation de surface comme indiqué dans l'Exemple 1 ci-avant, sont soumises à un procédé d'anodisation conforme à l'invention par immersion dans un bain à 19 °C contenant de l'acide sulfurique à une concentration de 200 g/l, à l'exclusion de tout autre composé. Il est ensuite appliqué à chaque pièce une tension continue selon le profil de tension suivant : montée en tension, depuis une valeur initiale de 0 V, avec une vitesse de 3 V/min, jusqu'à une valeur dite de plateau de 14 V ou de 16 V. La tension est ensuite maintenue à la valeur de plateau pendant 16 minutes.
La couche anodique est ensuite colmatée par le procédé de colmatage C1 décrit dans l'Exemple 1 ci-avant.
Il se forme en surface de chaque pièce une couche anodique d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 4 à 5 μηη.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard salin conforme à la norme ISO 9227. Les résultats obtenus sont montrés dans le Tableau 1 1 ci-après.
Tableau 1 1 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium 2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, pour différentes valeurs de tension de plateau
Ces résultats montrent l'efficacité, en terme de résistance à la corrosion des pièces traitées, des procédés d'anodisation conformes à l'invention mettant en œuvre le maintien final de la tension à une valeur de plateau comprise entre 14 ou 16 V.
2.4/ Variantes de température du bain d'anodisation
Des pièces en alliage d'aluminium similaires à celles de l'Exemple 1 , ayant été préalablement soumises à des étapes de préparation de surface comme indiqué dans l'Exemple 1 ci-avant, sont soumises à un procédé d'anodisation conforme à l'invention par immersion dans un bain contenant de l'acide sulfurique à une concentration de 200 g/l, à l'exclusion de tout autre composé. Plusieurs températures du bain sont testées, plus particulièrement 6 °C, 12 °C et 25 °C.
Il est ensuite appliqué à chaque pièce une tension continue selon le profil de tension suivant : montée en tension, depuis une valeur initiale de 0 V, à une vitesse de 3 V/min, jusqu'à une valeur dite de plateau de 16 V. La tension est maintenue à la valeur de plateau pendant une durée comprise entre 10 et 60 minutes, selon la valeur de température du bain. Cette durée est fixée pour obtenir en surface de chaque pièce une épaisseur de couche anodique d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 4 à 5 μηη.
La couche anodique est ensuite colmatée par le procédé de colmatage C1 décrit dans l'Exemple 1 ci-avant.
A titre d'exemple comparatif, le même procédé de traitement par anodisation puis colmatage est appliqué à une pièce similaire, mais en mettant en œuvre une température du bain d'anodisation de 30 °C.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard salin conforme à la norme ISO 9227. Les résultats obtenus sont montrés dans le Tableau 12 ci-après.
Tenue au brouillard salin (h)
Température du bain d'anodisation Apparition de la 1 ere Généralisation de
(°C) piqûre de corrosion la corrosion
6 1272 2304
12 1224 2280
25 1320 2424
30 624 1536
Tableau 12 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium
2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, pour différentes températures du bain d'anodisation
Ces résultats montrent l'efficacité, en terme de résistance à la corrosion des pièces traitées, des procédés d'anodisation conformes à l'invention mettant en œuvre une température du bain d'anodisation comprise entre 5 et 25 °C. Cette efficacité est notamment largement supérieure au procédé comparatif mettant en œuvre une température du bain de 30 °C, supérieure à celle préconisée par la présente invention. La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle fournit un procédé d'anodisation de pièces en alliage d'aluminium qui évite la mise en œuvre de substances à base de chrome hexavalent, tout en présentant des performances, en termes notamment de résistance à la corrosion de la pièce traitée, d'abattement en fatigue et d'adhérence des revêtements de peinture sur la surface de la pièce, qui sont au moins équivalentes à celles des procédés d'anodisation chromique, et supérieures à celles des procédés d'anodisation sulfurique proposés par l'art antérieur.
Claims
1. Procédé d'anodisation d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium, selon lequel :
- ladite pièce est immergée dans un bain aqueux comportant essentiellement de l'acide sulfurique à une concentration comprise entre 150 et 250 g/L et à une température comprise entre 5 et 25 °C, caractérisé en ce que :
- on applique à ladite pièce immergée dans ledit bain une tension continue selon un profil de tension comportant une montée en tension à une vitesse comprise entre 1 et 32 V/min, puis le maintien de la tension à une valeur de tension dite de plateau comprise entre 12 et 20 V pendant une durée adéquate pour obtenir en surface de ladite pièce une couche anodique d'épaisseur comprise entre 3 et 7 μηη et/ou de poids de couche compris entre 20 et 150 mg/dm2.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la tension est maintenue à ladite valeur de plateau pendant une durée comprise entre 5 et 30 minutes.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la vitesse de montée en tension est comprise entre 1 et 6 V/min, de préférence égale à 3 V/min.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur de tension de plateau est comprise entre 14 et 16 V.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la concentration en acide sulfurique dans le bain est comprise entre 180 et 220 g/L, de préférence égale à 200 g/L.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la température du bain est comprise entre 15 et 25 °C, de préférence entre 18 et 20 °C.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite pièce est soumise à une étape de dégraissage et/ou de décapage préalablement à son immersion ledit bain.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le profil de tension appliqué à la pièce comporte une montée en tension à une vitesse comprise entre 1 et 32 V/min jusqu'à atteindre ladite valeur de tension de plateau.
9. Procédé de traitement de surface d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium, selon lequel on soumet ladite pièce à un procédé d'anodisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, puis à une étape de colmatage de la couche anodique formée sur ladite pièce.
10. Procédé de traitement de surface selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite étape de colmatage comporte l'immersion de ladite pièce dans un bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant, et/ou l'immersion de ladite pièce dans de l'eau à une température comprise entre 98 et 100 °C.
11. Procédé de traitement de surface selon la revendication 10, caractérisé en ce que la température du bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant est comprise entre 20 et 80 °C, de préférence entre 20 et 60 °C.
12. Procédé de traitement de surface selon l'une quelconque des revendications 10 à 1 1 , caractérisé en ce que ladite étape de colmatage comporte l'immersion de ladite pièce successivement dans ledit bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant, puis dans de l'eau à une température comprise entre 98 et 100 °C.
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