FR2616697A1 - Article, notamment electrode, a caracteristiques de soudage par resistance ameliorees, et procede de soudage par resistance en comportant application - Google Patents

Abstract

La présente invention est relative à un article ayant des caractéristiques de soudage par résistance améliorées, ledit article comprenant : a) un substrat en acier, b) une couche de base en zinc métallique ou en alliage de zinc appliquée directement sur le substrat en acier, le zinc métallique ou l'alliage de zinc étant en contact avec le substrat en acier, et c) un revêtement appliqué sur la couche de base, ledit revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de tantale et des mélanges de ceux-ci.

Description

La présente invention est relative à une amélioration du soudage par

résistance de pièces ou de feuilles d'acier galvanisé, c'est-à-dire revêtu de zinc ou d'un alliage de zinc, obtenue en revêtant la surface galvanisée destinée à être soudée ou l'électrode de soudage, avec un liant résineux contenant un pigment à base de phosphure métallique,

et de préférence un pigment à base de ferrophosphore.

Les améliorations du soudage obtenues en mettant en oeuvre la présente invention consistent en des lobes de soudabilité et des courbes de résistance dynamique améliorés en vue d'une meilleure maîtrise du soudage avec des dispositifs de soudage par résistance ainsi

que pour une durée de vie d'électrode accrue.

L'utilisation de feuilles d'acier galvanisé dans l'industrie automobile, est devenue de plus en plus populaire ces dernières années en raison de l'accroissement de la prise en compte de la protection contre la corrosion des panneaux de carrosserie d'automobile. Les problèmes de corrosion sont particulièrement importants dans des environnements o l'on utilise du sel pour empêcher la glaciation de la neige sur les routes à grande circulation. Bien que l'on ait fait des efforts pour accroître la résistance contre la corrosion des feuilles d'acier, tel qu'en utilisant des traitements de conversion chimique et des revêtements de peinture, le procédé de protection contre la corrosion choisi actuellement consiste en l'emploi d'acier galvanisé, le revêtement de galvanisation étant formé par immersion à chaud ou par électrodéposition. Pour que les feuilles d'acier revêtues de zinc ou d'un alliage de zinc remplacent de manière satisfaisante les feuilles d'acier non revêtues, elles doivent avoir des caractéristiques de soudabilité et d'aptitude à la mise en forme acceptables. Les aciers revêtus n'ont de manière générale pas manifesté des propriétés aussi bonnes que ceux non revêtus. Les utilisateurs de ces produits recherchent en permanence de nouvelles feuilles d'acier revêtu qui procurent les avantages d'un acier revêtu, mais qui ont des caractéristiques de soudabilité et d'aptitude à la mise en forme

analogues à celles des aciers non revêtus.

Le procédé le plus courant pour lier des feuilles d'acier (en particulier dans les industries de l'automobile et de l'électro-ménager) est le soudage par points. Le soudage par points est parfaitement adapté à la liaison de feuilles minces et il est bien adapté aux industries de production en masse. De plus, les coûts de mise en oeuvre de ce procédé sont relativement faibles. Le soudage par points est utilisé de manière tout à fait satisfaisante avec les aciers non revêtus depuis les

années 1930.

Le soudage par points est utilisé pour former des joints entre deux matériaux. Le procédé met en oeuvre une série d'électrodes afin d'appliquer une pression sur la zone de soudure, pour maintenir les pièces en position et pour faire passer un courant à travers la soudure. Lorsque le courant circule, le

chauffage par effet Joule du substrat a lieu.

Partiellement en raison des effets de refroidissement

des électrodes, un nodule fondu se forme fina-

lerent au niveau de la ligne centrale de la soudure ou de la surface de joint. Au moment du refroidissement, ce nodule se solidifie et forme

un joint entre les deux matériaux.

Ainsi que cela a été mentionné, le soudage par points des aciers non revêtus a été tout à fait satisfaisant dans le passé. Toutefois, la soudabilité par points de feuilles d'acier revêtu n'a pas été aussi satisfaisante. Les problèmes peuvent être mieux mis en évidence en se référant à certaines mesures

caractéristiques de la soudabilité par points.

Le lobe de soudabilité est défini comme étant la plage des conditions de soudage (courant de soudage et temps de soudage) dans lesquelles on peut former des nodules de soudure d'une taille appropriée. Ce lobe délimite en fait une "fenêtre" de conditions de soudage acceptables. Lorsque cela est possible, on évalue la taille des nodules de soudure au cours d'un essai de détermination de lobe en mettant en oeuvre un essai destructeur dénommé essai d'arrachement. Cet essai consiste à souder en deux points deux échantillons de 3,17 mm x 10,16 mm, et à séparer par traction destructrice, la deuxième soudure. La pépite de soudure adhère habituellement à l'une des deux feuilles sous la forme d'un "bouton" de soudure et la taille de ce bouton de soudure peut être mesuré à l'aide d'une série de calibres. La taille du bouton de soudure est habituellement considérée comme étant une bonne mesure de la taille de la pépite. Les limites du lobe de soudabilité sont définies par les conditions de soudage qui procurent une taille de soudure minimum sur un côté et l'expulsion de l'autre (une expulsion a lieu lorsque du métal liquide est expulsé de la soudure au cours du soudage). Une ligne

représentant une taille nominale de bouton (à mi-

chemin entre la taille minimum et l'expulsion) est

également fréquemment formée.

Les lobes de soudabilité sont caractérisés par la position du lobe, la largeur du lobe, ainsi que la

position de la ligne de la taille nominale de bouton.

On se reportera de manière générale à D.W. Dickinson, "Weldincq in the Automotive Industrv", rapport SG 8-15 du "Committee of Sheet Steel Producers", du "American Iron and Steel Institute". La position du lobe est définie comme correspondant au soudage moyen du lobe. Bien que l'on ne considère pas que la position du lobe soit un paramètre de soudabilité déterminant, des courants de soudage supérieurs donnent lieu à des coûts en énergie supérieurs ainsi qu'à une diminution de la durée de vie des électrodes. La largeur du lobe de soudabilité défini comme la différence des courants de soudage pour un bouton minimum et pour l'expulsion pendant un temps de soudage déterminé, est plus importante. La position de la ligne de bouton nominale, bien que l'on considère qu'elle soit moins importante, constitue également une mesure de la souplesse du matériau au cours d'une opération de soudage par points. Cette ligne en position centrale, indique une taille de bouton avec une plage de courant appropriée vers les courants -forts et les

courants faibles.

La résistance dynamique est utilisée comme mesure de la qualité de soudure et elle est définie comme étant la résistance (en fonction du temps) de

la soudure entre les électrodes au cours du soudage.

La résistance dynamique a été corrélée à la formation de la soudure sur des aciers non-revêtus et on l'a utilisée avec succès comme signal d'entrée d'un

dispositif de commande par rétroaction.

Malheureusement, les résultats pour les aciers revêtus de zinc ou d'un alliage de zinc, n'ont pas été aussi bons. Les dispositifs de commande par rétroaction ont été en particulier largement non satisfaisants pour commander la formation de la soudure sur de tels aciers revêtus qui ont un profil ou une courbe de résistivité défavorable. Le profil de résistance dynamique d'un acier non revêtu, révèle au contraire un "pic béta" caractéristique suivi par une chute de résistance. C'est la présence de ce "pic béta" qui rend possible la commande par rétroaction

résistive. Voir Dickinson, ci-dessus.

- Lorsque l'on soude par résistance des aciers non revêtus, on peut s'attendre à ce qu'une seule série d'électrodes de soudage de cuivre, permette de réaliser environ 50 000 soudures. Toutefois, lorsque l'on soude des aciers galvanisés, la durée de vie des électrodes est réduite à environ 1000 à 2000 soudures ou moins. Puisque la chaîne de fabrication doit être arrêtée à chaque fois qu'une électrode est remplacée, la durée de vie très limitée des électrodes sur des aciers galvanisés, constitue un inconvénient

économique important au détriment de l'utilisateur.

L'utilisation d'un pigment à base de ferrophosphore pour à la fois améliorer la protection contre la corrosion et la soudabilité, a été suggéré dans l'art antérieur. Le brevet US-A-3 884 705

délivré le 20 mai 1975 ainsi que le brevet US-A-

4 119 763 délivré le 10 octobre 1978, décrivent par exemple chacun l'utilisation de revêtements contenant des pigments à base de zinc et de ferrophosphore, ainsi qu'un inhibiteur de corrosion non métallique, tel que du chromate de zinc pour remplacer les revêtements riches en zinc. Ces revêtements contiennent ainsi un inhibiteur de corrosion non métallique, tel que du chromate de zinc. Ainsi que cela est envisagé dans ces brevets, le revêtement contenant un pigment à base de ferrophosphore est appliqué sur des panneaux d'acier nu plutôt que sur des feuilles galvanisées. Le pigment à base de

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ferrophosphore utilisé dans ces applications est disponible dans le commerce auprès de l'Occidental Chemical Corporation sous la marque commerciale de

pigment Ferrophos (marque déposée).

Un pigment à base de ferrophosphore dispersé dans une résine pour lier des plaques d'acier adjacentes afin de former un matériau composite amortissant les vibrations approprié pour un soudage par résistance, est décrit dans la demande de brevet

japonais n 61-41540, publiée le 27 février 1986.

L'utilisation d'un revêtement comprenant une résine, une poudre de ferrophosphore et une poudre de mica, appliqué sur une feuille d'acier comportant une couche d'aluminium ou un alliage d'aluminium et de zinc fondu, est décrite dans la demande de brevet japonaise n 591456884, publiée le 22 août 1984. La feuille d'acier décrite dans ce document peut être soumise à un traitement de conversion chimique et il est en outre fait état du fait qu'elle a une soudabilité, une aptitude au façonnage ainsi que des résistances contre la corrosion et thermique excellentes. L'utilisation d'une couche de fer contenant moins d'environ 0,5 % de phosphore appliquée sur une feuille d'acier revêtue par électrodéposition d'un alliage de zinc et de fer ou de zinc et de nickel afin d'améliorer les propriétés superficielles, est décrite par Honjo et al. dans "Internal.Journal of Materials and Product Technology", vol. 1, n l, pages

83 à 114 (1986).

Il apparaîtra à l'homme de l'art qu'il existe un besoin permanent pour des feuilles d'acier qui possèdent la stabilité et la résistance à la corrosion des feuilles galvanisées, mais qui

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possèdent également les avantages de soudabilité de

l'acier nu.

La présente invention a ainsi pour objet un article tel que feuille ou pièces ayant des caractéristiques de soudage par résistance améliorées, ledit article comprenant: (a) un substrat en acier, (b) une couche de base en zinc métallique ou en alliage de zinc appliquée directement sur le substrat en acier, le zinc métallique ou l'alliage de zinc étant en contact avec le substrat en acier, et (c) un revêtement appliqué sur la couche de base, ledit revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de

vanadium, de tantale et des mélanges de ceux-ci.

La présente invention a également pour objet une électrode de soudage par résistance ayant des caractéristiques de soudage par résistance améliorées, ladite électrode comportant un revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium,

de tantale et des mélanges de ceux-ci.

La présente invention a également pour objet un procédé de soudage par résistance de deux surfaces d'acier revêtues de zinc dans lequel on applique sur chaque surface, une composition de revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de tantale et des mélanges de ceux-ci, et on soude

lesdites surfaces.

La présente invention a encore pour objet un procédé de soudage par résistance de deux surfaces d'acier revêtues de zinc, dans lequel on applique sur les électrodes de soudage, une composition de revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de tantale et des mélanges de ceuxci, et

on soude lesdites surfaces.

Conformément à la présente invention, une feuille ou une pièce d'acier revêtue de zinc ou d'un alliage de zinc dotée de caractéristiques de soudage par résistance améliorées, comporte un revêtement supérieur constitué d'un liant ou d'un pigment comprenant principalement au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de tantale et des mélanges de ceux-ci. Le phosphure métallique comprend de préférence un pigment à base de ferrophosphore ayant une plage de tailles particulaires d'environ 0,1 à environ 30 micromètres, et il est présent dans la composition de revêtement selon des quantités d'environ 30 % à environ 90 % en

poids de composants non volatils.

Le revêtement à base de phosphure métallique peut également être appliqué sur une électrode

résistante de cuivre pour améliorer la soudabilité.

On peut appliquer un métal supplémentaire sur la surface de l'électrode avant de revêtir l'électrode avec le phosphure métallique, le métal supplémentaire étant choisi parmi le fer, le nickel, le cobalt, l'argent, le manganèse, le vanadium, le molybdène et l'or. Le pigment peut également comporter jusqu'à environ 40 % en poids d'un additif métallique choisi parmi l'étain, l'aluminium, ou le plomb. Cet additif métallique peut être physiquement combiné au ferrophosphore sous la forme d'un pigment ou déposé à la surface du pigment de ferrophosphore. Ces métaux d'addition sont utilisés pour accroître la durée de

vie de l'électrode.

L'utilisation d'un revêtement contenant un pigment de ferrophosphore sur les surfacesdejonction d'une pièce ou d'une feuille d'acier galvanisé, produit une diminution importante du courant de soudage ainsi qu'un accroissement de la largeur du lobe de soudabilité comparativement à un acier galvanisé. Si on applique un tel revêtement sur les surfaces autres que celle de jonction ou sur l'électrodedesoudaqe par résistance, on obtient une augmentation de la durée de vie des électrodes. De plus l'utilisation d'un revêtement contenant un pigment de ferrophosphore donne lieu au rétablissement du pic béta de résistance dynamique dans le profil de

résistance dynamique.

Les feuilles d'acier ou les pièces formées qui sont utilisées dans la présente invention, comportent une couche mince de zinc métallique ou d'un alliage de zinc qui est directement en contact avec la surface d'acier. La couche de zinc a de manière caractéristique une épaisseur d'environ 12,7 micromètres. Le substrat d'acier lui-même a généralement une épaisseur d'environ 762,0 micromètres. Les feuilles d'acier minces de ce type

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sont très utilisées dans les industries de l'automobile et de l'électroménager pour former des carrosseries d'automobile et des bâtis d'appareils électroménagers. Le revêtement ou la couche de zinc ou d'alliage de zinc est appliqué de manière caractéristique sur la feuille d'acier en utilisant des techniques bien connues, telles que la galvanisation au trempé, dans laquelle la feuille est mise en contact avec du zinc fondu, ou l'électrogalvanisation, dans lequel le revêtement de zinc ou d'alliage de zinc est appliqué par électrodéposition sur le substrat. La présente invention n'envisage toutefois pas le traitement ultérieur de feuilles d'acier comportant une couche d'un matériau très résistant à l'électricité, tel que du Zincrométal. Une feuille ou une pièce d'acier comportant cette couche, est caractérisée par une résistance superficielle élevée qui a pour conséquence l'absence d'un pic béta de résistance

dynamique.

Le pigment à base de phosphure métallique de la présente invention comprend des particules ayant une taille moyenne d'environ 0,1 à 30 micromètres. Les particules correspondant à la plage de tailles requise sont obtenues de manière appropriée en pulvérisant le phosphure métallique selon des techniques classiques. Les phosphures métalliques appropriés comprennent les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de tantale ainsi que des mélanges de ces phosphures métalliques. Le phosphure métallique préféré est le phosphure de fer avec divers rapports entre le fer et le phosphore et en particulier le ferrophosphore qui est un composé à base de phosphure de fer

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il contenant d'environ 20 % à 28 % de phosphore et correspondant chimiquement à un mélange de Fe2P et de FeP. Le ferrophosphore est obtenu sous la forme d'un sous-produit de la fabrication industrielle du phosphore élémentaire par réduction en four électrique de minerais de phosphate, le fer présent dans les minerais de phosphate formant le ferrophosphore. Le ferrophosphore contient de manière caractéristique des impuretés, les principales

sont le silicium et le manganèse pré-

sents en quantité allant jusqu'à % en poids, et il est en outre caractérisé comme étant conducteur de l'électricité et de la chaleur, cassant et à peu près non réactif dans l'eau et dans des milieux acides ou basiques dilués. Un pigment de ferrophosphore particulièrement approprié est le pigment Ferrophos (marque déposée) qui est fabriqué et vendu par l'Occidental Chemical Corporation. On peut préparer une composition de revêtement contenant le pigment à base de phosphure métallique de la présente invention en mélangeant les particules de phosphure métallique avec un liant approprié en utilisant également des techniques de mélange classiques. Lorsque le phosphure métallique de la présente invention est incorporé de manière spécifique dans une composition de revêtement, le liant de la composition comprend de 5 à 96 % en poids de composants non volatils, de préférence de 10 à 70 % en poids de composants non volatils. On peut utiliser divers liants tant organiques qu'inorganiques, le choix d'un liant particulier dépendant des caractéristiques requises pour l'application visée. Les liants représentatifs comprennent diverses résines synthétiques telles que les résines époxy, un caoutchouc chloré, du polystyrène, des résines d'acétate de polyvinyle, des silicones, des silanes, des borates, des silicates, des résines acryliques, des polyuréthannes et analogues. Dans certaines applications, il peut être souhaitable d'appliquer un revêtement qui peut être facilement éliminé après l'opération de soudage. Des liants caractéristiques de ce type, c'est-à-dire ceux qui sont facilement éliminables, comprennent par exemple la carboxyméthylcellulose, l'éthylcellulose, un alcool polyvinylique, des gommes naturelles, etc. Les autres liants appropriés qui ne sont pas décrits ici de manière spécifique, apparaîtront facilement à

l'homme de l'art.

Le pigment à base de phosphure métallique peut être présent dans le revêtement selon une quantité d'environ 4 % à environ 95 % en poids de la totalité des composants non volatils du revêtement, des quantités d'environ 30 % à environ 90 % en poids étant préférées. Une partie des particules de phosphure métallique du pigment peut être remplacée par d'autres métaux, tels que de l'étain, de l'aluminium et du plomb. Ces métaux supplémentaires peuvent être présents selon des quantités allant jusqu'à environ 40 % du poids total du pigment et ils ont de manière caractéristique une taille moyenne d'environ 0,1 à 30 micromètres. En variante, le métal supplémentaire peut être déposé directement sur la surface des particules de phosphure métallique en utilisant des techniques qui sont bien connues de l'homme de l'art, telles que par broyage ou malaxage physique des mélanges du phosphure métallique et du métal ajouté selon les proportions requises, ou par revêtement par immersion, etc.

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En fonction du liant particulier qui est choisi, les compositions de revêtement peuvent également contenir des solvants appropriés, des agents durcisseurs, des agents de suspension, des plastifiants et analogues. Le choix du type et des quantités de ces autres composants dépend bien entendu du liant particulier ainsi que des caractéristiques finales pour le revêtement et pour

son utilisation.

La composition de revêtement peut être directement appliquée sur le substrat en utilisant une quelconque technique appropriée, telle que par exemple par pulvérisation, brossage, immersion, ruissellement ou analogues. Si on le souhaite, on peut appliquer un revêtement de conversion intermédiaire sur le substrat avant l'application du revêtement à base de phosphure métallique. Le revêtement est appliqué de manière spécifique pour formerunfilm ayantune épaisseurde2,54 à 254,0 (1 dchiffresignificatif) micromètres, bien que des épaisseurs situées en dehors de cette plage puissent également être

utilisées de manière avantageuse.

Dans un autre mode de réalisation, le revêtement contenant le phosphure métallique peut être appliqué sur l'électrode résistante à la place ou en plus de l'application du revêtement sur le substrat. Dans ce mode de réalisation, l'électrode de soudage par résistance peut d'abord être revêtue avec un métal choisi parmi le fer, le nickel, le cobalt, l'étain, le cuivre, le titane, le manganèse, le molybdène, le tungstène, le vanadium, le tantale et des mélanges de ceux-ci avant d'appliquer le revêtement à base de phosphure métallique. Les procédés appropriés d'application du revêtement sur l'électrode résistante, comprennent la pulvérisation, le brossage, la mise en contact avec un ruban consommable contenant le phosphure métallique, ainsi que d'autres procédés qui apparaîtront facilement à

l'homme de l'art.

Le revêtement contenant le phosphure métallique peut être appliqué si on le souhaite sur les surfaces jointes ou sur les surfaces qui ne sont pas jointes de la feuille ou de la pièce d'acier, ou sur chacune de celles-ci. L'application du revêtement seulement sur les surfaces jointes donne lieu à des améliorations de la courbe du lobe de soudage et de la courbe de résistance dynamique, tandis que l'application du revêtement sur les surfaces qui ne sont pas jointes donne lieu à des améliorations de la durée de vie des électrodes. La présence du revêtement à base de ferrophosphore sur les surfaces jointes réduit les courants dérivés et en conséquence, la température de l'électrode, ce qui

accroît la durée de vie de l'électrode.

Les exemples spécifiques suivants sont donnés à titre illustratif de divers modes de réalisation de la présente invention, mais ils ne sont pas destinés à limiter la présente invention telle qu'elle est

définie dans les revendications annexées.

Exemples 1 à 3 On a obtenu des courbes de lobe en utilisant les procédés établis par la spécification pour carrosserie de Fisher MDS-247 pour un acier galvanisé. Les conditions de soudage étaient les suivantes: Electrodes de soudage: Classe RWMAII, cône tronqué à , diamètre de face: 0,63 mm Force de soudage: 226,8 kg Périodes de soudage: 11, 14, 16 et 19 cycles Taille de 'ke minimum: 0,41 mm Taille de nodule nominale: 0,51 mm Cet essai consiste à souder deux pièces de 3,17 mm par 10,16 mm de 762,0 micromètres d'épaisseur en deux emplacements, et à séparer par traction destructrice la deuxième soudure. Le diamètre de la nodule de soudure arrachée a été mesuré pour déterminer la position des lignes limites du lobe de soudabilité. L'orientation des pièces était telle que le revêtement sur la pièce supérieure se trouvait sur l'interface électrodefeuille et que le revêtement sur la pièce inférieure se trouvait sur l'interface feuille-feuille. On a également obtenu les profils de résistance dynamique pour des soudures formées sur chacun des matériaux afin d'aider à interpréter la formation d'une pépite au cours du soudage par points. Ces courbes ont également été utilisées pour caractériser l'aptitude de chaque matériau à la commande par rétroaction. Celles-ci ont été obtenues à la fois entre les pointes de soudage, et lorsque cela était

nécessaire entre les feuilles.

Les caractéristiques de soudage par résistance de pièces non traitées ainsi que de pièces comportant divers revêtements d'alliage métallique ou d'alliage de zinc, ont été évaluées. La couche galvanisée au trempé a été appliquée selon des quantités d'environ 269 g à environ 376 g de métal par m2, tandis que le revêtement de Zincrométal avait une épaisseur d'environ 12,7 micromètres. Les types de pièce qui ont été évalués étaient les suivants: Exemple n Revêtement 1 sans 2 galvanisé par immersion à chaud 3 Zincrométal La soudabilité des pièces des exemples 1 à 3 a été évaluée et les résultats de l'évaluation sont

mentionnés dans le tableau 1.

Tableau 1

Ex. n Longueur Emplacement nominal Présence d'un de lobe du lobe pic béta de (A) (A) résist. dynam 1 2000 8300 (central) oui 2 1600 11200 (central non 3 1800 7200 (central) non

Exemples 4 à 6

Le revêtement à base de phosphure métallique de la présente invention a été évalué en utilisant un liant de type époxy ester contenant 92 % en poids d'un pigment de ferrophosphore désigné Ferrophos (marque déposée) HRS 2131 avec une taille particulaire moyenne de 5 micromètres, fabriqué et

vendu par l'Occidental Chemical Corporation.

Ce revêtement a été pulvérisé sur divers matériaux de substrat selon une épaisseur de 25,4 micromètres de la façon suivante: Exemple n Revêtement 4 acier nu acier galvanisé au trempé 6 acier revêtu de Zincrométal On a évalué la soudabilité des pièces des exemples 5 à 7, et les résultats de l'évaluation sont

mentionnés dans le tableau 2.

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Tableau 2

Ex. n Longueur Emplacement nominal Présence d'un de lobe du lobe pic béta de (A) (A) résist. dynam 4 2000 7700 (min) oui 3000 8700 (central) oui 6 2400 8700 (min) non Les exemples décrits ci-dessus mettent en évidence l'amélioration des caractéristiques de soudage par résistance qui sont obtenues à l'aide du procédé de la présente invention. Le courant de soudage nécessaire sur les feuilles galvanisées diminue de manière importante, et la largeur de lobe est accrue de manière importante après application du revêtement à base de phosphure métallique. De plus, la présence d'un pic béta a également été détectée apres l'application du revêtement à base de phosphure métallique. Lorsqu'une couche très résistante à l'électricité est présente, par exemple un revêtement de Zincrométal, le pic béta de résistance dynamique n'apparaît pas, ce qui affecte ainsi de manière nuisible la commande par rétroaction de la

résistance dynamique.

Exemples 7 à 24 On a appliqué des revêtements des Ferrophos sur despanneaux d'essai en acier nu, on a galvanisé par immersion à chaud des panneaux d'essai en acier et on a galvanisé par immersion à chaud des panneaux d'essai en acier comportant un revêtement de conversion. Les revêtements de conversion utilisés comprenaient de la Bondérite 37, un revêtement de phosphate de zinc, et de la Bondérite 1303, un revêtement d'oxyde complexe. Le liant était une résine de type époxy ester et le revêtement a été

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appliqué par pulvérisation selon une épaisseur de 10

micromètressur chaque face de l'éprouvette.

Les panneaux d'essai revêtus ont été soumis à des essais de soudure par résistance pour déterminer si ils pouvaient être soudés. Les conditions de soudage utilisées étaient analogues à celles de l'exemple 1, et les résultats sont récapitulés dans

le tableau 3.

Tableau 3

Ex. n Traitement Quantité de Soudable de surface Ferrophos (% en poids) 7 sans sans (témoin, oui pas de liant) 8 sans 0 (liant seulement) non 9 sans 45 oui sans 61 oui 11 sans 76 oui 12 sans 86 oui 13 Bondérite 37 sans (témoin, non pas de liant) 14 " 0 (liant seulement) non " 45 non 16 " 61 non 17 " 76 oui 18 " 86 oui 19 Bondérite 1303 sans (témoin, oui pas de liant) " 0 (liant seulement) oui 21 " 45 oui 22 " 61 oui 23 " 76 oui 24 " 86 oui Les résultats mentionnés dans le tableau 3 révèlent l'efficacité en termes de soudabilité des revêtements à base de Ferrophos appliqués sur de l'acier galvanisé avec ou sans revêtement de conversion pour différentes proportions de pigment et

de liant.

Exemple 25

On a appliqué un revêtement à base de Ferrophos comportant un liant éliminable à base de gélatine et comprenant environ 86 % en poids de pigment, sur des panneaux d'essai en acier galvanisé par immersion à

chaud sur une épaisseur de 12,7 à 25,4 micromètres.

Après séchage, les panneaux ont été soudés par résistance. Le soudage a été effectué normalement et après refroidissement, les panneaux ont été soumis à un lavage en milieu aqueux qui a permis d'éliminer efficacement le revêtement restant en laissant la surface dans un état approprié pour un finissage ultérieur. Exemples 26 à 30 On a préparé des revêtements à base de Ferrophos pour évaluer l'utilisation d'étain, de plomb et d'aluminium en combinaison avec le pigment de type Ferrophos. Le pigment de type Ferrophos utilisé était le Ferrophos de qualité HRS 2132, ayant une taille particulaire moyenne d'environ 3,0 micromètres et

disponible auprès de Occidental Chemical Corporation.

On a préparé trois compositions de pigment en broyant 15 g de poudre, d'étain, de plomb ou d'aluminium avec 500 g de Ferrophos dans un broyeur à boulets pendant 16 heures. La poudre d'étain utilisée correspondait au type MD 301 disponible auprès de Alcoa Aluminum Co., la poudre de plomb utilisée a été obtenue auprès de Fisher Scientific Co. et la poudre d'aluminium utilisée auprès de la Matheson, Coleman and Bell. Un quatrième pigment utilisé consistait en 15 g de poudre d'étain ajoutés dans 500 g de Ferrophos sans broyage. On a utilisé un pigment témoin comprenant du Ferrophos seul que l'on a soumis

au même broyage à titre de comparaison.

Les revêtements ont été préparés en utilisant 200 g de chaque pigment mentionné ci-dessus, 30 g d'une résine de type époxy ester (Reichhold Epotuf 38-4071), 2 g de silice fumée (Cab-0-Sil), 1 g de silice fumée hydrophobe (Aerosil R972), et 0,1 g de naphténate de cobalt. Le solvant utilisé était du

xylène.

Les revêtements ont été appliqués par pulvérisation sur des panneaux d'acier galvanisé par immersion à chaud de 10 x 30,5 cm, qui ont été vieillis et soumis aux essais. Des bandes d'essai de chaque revêtement ont toutes été soudées avec'succès

par résistance.

Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à divers modes de réalisation illustratifs, on comprendra qu'elle n'est pas limitée à ceux-ci et que l'homme de l'art pourra bien entendu apporter diverses modifications et variantes sans s'écarter du cadre de la présente invention tel qu'il

est défini dans les revendications annexées.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Article ayant des caractéristiques de soudage par résistance améliorées, ledit article comprenant: (a) un substrat en acier, (b) une couche de base en zinc métallique ou en alliage de zinc appliquée directement sur le substrat en acier, le zinc métallique ou l'alliage de zinc étant en contact avec le substrat en acier, et (c) un revêtement appliqué sur la couche de base, ledit revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de

vanadium, de tantale et des mélanges de ceux-ci.

2. Article selon la revendication 1, caractérisé en ce que le phosphure métallique est du

ferrophosphore.

3. Article selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement contient des substances non volatiles à raison d'environ 5 à 96 % en poids du liant et d'environ 4 à environ 95 % en poids du

pigment.

4. Article selon la revendication 3, caractérisé en ce que le revêtement comporte des substances non volatiles à raison d'environ 10 à environ 70 % en poids du liant et d'environ 30 à environ 90 % en

poids du pigment.

5. Article selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement a une épaisseur de 2,5 à

environ 250,0 micromètres.

6. Article selon la revendication 2, caractérisé

en ce que le liant est facilement éliminable.

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7. Article selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pigment comprend des particules ayant une taille moyenne d'environ 0,1 à environ 30 micromètres.

8. Article selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pigment contient également jusqu'à environ 40 % en poids de particules d'un métal choisi parmi l'étain, l'aluminium, le plomb et les mélanges

de ceux-ci.

9. Article selon la revendication 8, caractérisé en ce que les particules métalliques ont une taille

moyenne d'environ 0,1 à environ 30 micromètres.

10. Article selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules de ferrophosphore sont revêtues avec une couche d'un

métal choisi parmi l'étain, l'aluminium et le plomb.

11. Article selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de conversion intermédiaire entre la couche de base de zinc ou d'alliage de zinc et le revêtement à base de

phosphure métallique.

12. Electrode de soudage par résistance ayant des caractéristiques de soudage par résistance améliorées, caractérisée en ce que ladite électrode comprend un revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de tantale etdes mélanges de ceux-ci.

13. Electrode selon la revendication 12, caractérisée en ce que le phosphure métallique est du ferrophosphore.

14. Electrode selon la revendication 12, caractérisée en ce que le pigment comprend des particules ayant une taille moyenne d'environ 0,1 à

environ 30 micromètres.

15. Electrode selon la revendication 12, caractérisée en ce que le pigment contient également jusqu'à environ 40 % en poids de particules d'un métal choisi parmi l'étain, l'aluminium, le plomb et

les mélanges de ceux-ci.

16. Electrode selon la revendication 15, caractérisée en ce que les particules métalliques ont une taille moyenne d'environ 0,1 à environ 30 micromètres.

17. Electrode selon la revendication 12, caractérisée en ce que les particules de ferrophosphore sont revêtues avec une couche d'un

métal choisi parmi l'étain, l'aluminium et le plomb.

18. Electrode selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle contient une couche intermédiaire d'un métal choisi parmi le fer, le nickel, le cobalt, l'argent, le manganèse, la

vanadium, le molybdène et l'or.

19. Procédé de soudage par résistance de deux surfaces d'acier revêtues de zinc, caractérisé en ce qu'on applique sur chaque surface, une composition de revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de tantale et des mélanges de ceux-ci, et

on soude lesdites surfaces.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que le phosphure métallique est du

ferrophosphore.

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21. Procédé de soudage par résistance de deux surfaces d'acier revêtues de zinc, dans lequel on applique sur les électrodes de soudage, une composition de revêtement comprenant un liant et un pigment, le pigment consistant principalement en au moins un phosphure métallique choisi parmi les phosphures de fer, de nickel, de cobalt, d'étain, de cuivre, de titane, de manganèse, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de tantale et des mélanges de

ceux-ci, et on soude lesdites surfaces.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le phosphure métallique est du ferrophosphore.