FR2721327A1 - Revêtement pour matériau de construction. - Google Patents
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Abstract
La présente invention est relative à un revêtement pour matériau de construction. Ce revêtement, constitué d'alliage métallique d'étain et de zinc à phase multiple, est hautement résistant à la corrosion et faiblement réfléchissant.
Description
REVETEMENT POUR MATERIAU DE CONSTRUCTION
La présente invention est relative à l'art des matériaux architecturaux métalliques et plus particulièrement à un matériau en feuille architectural qui respecte l'environnement tout en présentant une longue durée de vie et l'obtention d'une coloration désirée.
La présente invention est relative à l'art des matériaux architecturaux métalliques et plus particulièrement à un matériau en feuille architectural qui respecte l'environnement tout en présentant une longue durée de vie et l'obtention d'une coloration désirée.
En tant que documentation de fond et afin d'éviter de décrire en détail ce qui est connu dans l'art, les brevets US 4.987.716 et 4.934.120 de la demanderesse illustrent des systèmes de couverture pour toitures métalliques du type pour lequel la présente invention peut être utilisée. La demande de brevet US Serial No 000.101 du 4 janvier 1993 illustre un procédé de revêtement par immersion à chaud pour des matériaux de couverture pour toitures.
La présente invention est relative à l'art du revêtement d'un matériau en feuille métallique et plus particulièrement, à l'enduction d'une feuille de matériau en acier avec un revêtement obtenu par immersion à chaud de zinc et d'étain; cependant, l'invention a des applications beaucoup plus vastes.
Des matériaux architecturaux, comme des systèmes de couverture pour toitures métalliques et des systèmes de parois métalliques, faits de métaux pliables en diverses épaisseurs d'acier, sont utilisés depuis de nombreuses années. Des métaux comme un acier au carbone, un acier inoxydable, le cuivre et l'aluminium sont les types de métaux les plus courants. Ces matériaux métalliques architecturaux sont couramment traités avec des revêtements résistant à la corrosion pour empêcher une oxydation rapide de la surface métallique, de façon à prolonger la durée de vie des matériaux. Un revêtement apprécié résistant à la corrosion pour l'acier au carbone et l'acier inoxydable est un revêtement de terne.Le revêtement de terne a été le revêtement prédominant et le plus apprécié pour des matériaux de couverture pour toitures en raison de son coût relativement bas, de la facilité d'application, des excellentes propriétés de résistance à la corrosion et de l'obtention d'une coloration souhaitable sous l'effet des intempéries. Le revêtement de terne est un alliage comprenant typiquement environ 80% de plomb et le restant d'étain. Le revêtement est appliqué en général aux matériaux architecturaux par un traitement d'immersion à chaud dans lequel le matériau est plongé dans un bain fondu du métal de terne. Bien que les métaux en feuille revêtus de terne aient d'excellentes propriétés de résistance à la corrosion et aient été utilisés dans une large variété d'applications, le revêtement de terne a récemment suscité des préoccupations en raison de son impact sur l'environnement.Des lois portant sur l'environnement et la sécurité publique ont été récemment proposées et/ou promulgées, qui prohibent l'utilisation des matériaux contenant du plomb. Comme l'alliage de terne contient un pourcentage très élevé de plomb, des matériaux revêtus de terne ont été interdits dans divers types d'utilisations ou d'applications, comme des systèmes de matériaux de couverture de toitures susceptibles de collecter de l'eau. Le souci d'un lessivage potentiel du plomb à partir du revêtement de terne a rendu ces matériaux revêtus inadéquats et/ou indésirables pour plusieurs types d'application dans les bâtiments. L'alliage de terne a un autre inconvénient résidant en ce que le terne nouvellement appliqué est très brillant et hautement réfléchissant.Il en résulte que le revêtement hautement réfléchissant ne peut pas être utilisé dans des bâtiments ou des systèmes de toitures, comme ceux des aéroports ou des établissements militaires. Le revêtement de terne perd finalement ses propriétés hautement réfléchissantes au fur et à mesure que les composants du revêtement de terne sont réduits (patinés par les intempéries); cependant, la quantité de la réduction désirée demande environ 0,5 à 2 ans lorsque le revêtement de terne est exposé à l'atmosphère, si bien que les métaux de terne doivent être stockés pendant de longues durées avant d'être utilisés dans ces zones spéciales.
La durée de stockage est notablement prolongée lorsque les matériaux revêtus de terne sont stockés en rouleaux et que les rouleaux sont protégés de l'atmosphère. Cependant, une fois que le terne a été convenablement patiné par les intempéries, la couleur du revêtement patiné est une couleur d'un ton gris-terreux très appréciée.
Le revêtement d'étain d'un acier au carbone est un procédé bien connu utilisable dans l'industrie alimentaire. Cependant, dans l'art spécifié des matériaux architecturaux, un revêtement d'étain pour des matériaux architecturaux n'a pas été utilisé avant que cela n'ait été effectué par la demanderesse. Le procédé le plus courant pour l'application d'un revêtement d'étain sur un acier au carbone utilisable dans l'industrie alimentaire est le procédé d'électrolyse. Dans un procédé d'électrolyse, l'épaisseur du revêtement est très mince et compris typiquement dans la gamme de 3,8 x 10-4 à 20,7 x 10-4 mm (1,5 x 10-5 à 8,15 x 10-5 inch). De plus, l'équipement et les matériaux requis pour réaliser un dépôt électrolytique correct sur les matériaux métalliques sont très coûteux et d'utilisation plutôt complexe.Le coût d'application d'un revêtement d'étain par dépôt électrolytique et les épaisseurs limitées susceptibles d'être obtenues pour le revêtement d'étain constituent un inconvénient dans l'utilisation d'un tel procédé pour des matériaux de construction et de matériaux de couverture pour toitures. Un procédé par immersion à chaud pour l'application du revêtement d'étain peut être utilisé; cependant, si les matériaux architecturaux ne sont pas convenablement préparés et si le revêtement n'est pas convenablement appliqué sur les matériaux de couverture pour toitures, de minuscules zones de discontinuité dans le revêtement d'étain peuvent apparaître, ce qui entraîne une protection non uniforme contre la corrosion. Ceci est particulièrement un problème lorsque l'étain est appliqué à des matériaux à base d'acier inoxydable par un procédé d'immersion à chaud.L'étain n'est pas électroprotecteur pour l'acier dans des conditions oxydantes. En conséquence, des discontinuités dans le revêtement d'étain aboutissent à une corrosion du métal exposé. Les revêtements d'étain ont un autre inconvénient en ce qu'ils ont une surface hautement réfléchissante. Le revêtement d'étain est un revêtement très stable qui résiste à l'oxydation, si bien que la surface hautement réfléchissante de l'étain persiste sur les matériaux revêtus pendant de nombreuses années. Même lorsque le revêtement d'étain commence en fait à s'oxyder, le revêtement oxydé forme une texture blanche (oxyde d'étain) et ne prend pas la couleur d'un ton gris terreux apprécié qui peut être trouvée sur des revêtements de terne patinés. H en résulte que des matériaux architecturaux revêtus d'un revêtement d'étain ne peuvent pas être utilisés dans un environnement dans lequel des matériaux hautement réfléchissants sont indésirables tant que les matériaux revêtus n'ont pas été soumis à un traitement supplémentaire (c'est-à-dire peints) ou que l'étain n'a pas eu le temps de s'oxyder.
Le revêtement de matériaux architecturaux avec du zinc métallique, couramment connu sous le nom de galvanisation, est un autre traitement métallique courant pour inhiber la corrosion. Le zinc est un métal hautement désirable pour recouvrir des matériaux architecturaux en raison par exemple de son coût relativement bas, de sa facilité d'application (c'est-à-dire l'application par immersion à chaud) et de son excellente résistance à la corrosion. Le zinc est aussi élecroprotecteur pour l'acier dans des conditions oxydantes et empêche la corrosion du métal exposé par des discontinuités dans le revêtement de zinc. Cette protection électrolytique s'étend depuis le revêtement de zinc sur les surfaces métalliques exposées sur une distance suffisante pour protéger le métal exposé au niveau des bords coupés, des érafflures et d'autres discontinuités dans le revêtement.Malgré tous les avantages liés à l'utilisation du zinc, les revêtements de zinc ont plusieurs inconvénients qui les rendent indésirables pour de nombreux types d'applications de construction. Bien que les revêtements de zinc se lient à de nombreux types de métaux, la liaison formée n'est pas solide et peut aboutir à l'écaillage du revêtement de zinc sur les matériaux de construction. Le zinc ne se lie pas bien aux matériaux standards de type acier inoxydable.
Le zinc ne forme pas non plus un revêtement uniforme et/ou épais dans un procédé par immersion à chaud pour des matériaux à base d'acier inoxydable. Il en résulte que des discontinuités du revêtement sont généralement observées sur la surface de l'acier inoxydable. Le zinc est aussi un métal très rigide et fragile et qui tend à se fissurer et/ou à s écailler lorsque les matériaux de construction sont mis en forme sur place, c'est-à-dire par ajustement à la presse des matériaux de couverture pour toitures. Lorsque le zinc commence à s'oxyder, le revêtement de zinc forme une texture pulvérulente blanche (oxyde de zinc). La couleur grise d'un ton terreux appréciée n'est jamais obtenue à partir des revêtements de zinc purs.
En raison des préoccupations et des problèmes divers d'environnement associés aux revêtements résistant à la corrosion appliqués sur des matériaux architecturaux, on a besoin d'un revêtement qui peut être appliqué facilement et de façon réussie à des matériaux, qui protège les matériaux contre la corrosion, n'a pas une surface hautement réfléchissante après application, peut être appliqué par un procédé standard d'immersion à chaud, est patiné par les intempéries pour donner une couleur d'un ton gris terreux appréciée, et permet aux matériaux d'être mis en forme sur le site de construction.
La présente invention est relative à une formulation de revêtement résistant à la corrosion, respectant l'environnement utilisable sur des matériaux architecturaux, où le revêtement respecte l'environnement, a une faible teneur en plomb et est patiné par les intempéries pour former une surface désirable qui n'est pas hautement réfléchissante et qui ressemble à la couleur d'un ton gris terreux du terne patiné.
Selon la principale caractéristique de la présente invention, il est fourni un matériau architectural typiquement d'acier inoxydable, d'acier au carbone ou de cuivre, revêtu d'un alliage d'étain et de zinc.
D'autres matériaux peuvent aussi être revêtus du revêtement d'étain et de zinc, comme des alliages de nickel, l'aluminium, le titane, le bronze, etc.
Le revêtement d'étain et de zinc est un revêtement métallique à phase multiple comprenant principalement du zinc et de l'étain. La teneur en zinc du revêtement à phase multiple est d'au moins 30% en poids et la teneur en étain est d'au moins 15% en poids. Les teneurs en étain et en zinc de l'alliage d'étain et de zinc constituent au moins 90% en poids de l'alliage.La combinaison remarquable d'étain et de zinc fournit un revêtement résistant à la corrosion qui protège la surface du matériau architectural contre l'oxydation, un revêtement qui respecte l'environnement et est donc exempt des préjudices associés aux matériaux contenant du plomb, et un revêtement qui forme une surface colorée d'un ton gris terreux qui ressemble beaucoup au terne patiné par les intempéries et qui de plus, n'est pas hautement réfléchissante. fi est nouveau dans l'art des revêtements métalliques, de fournir de l'étain et du zinc sur un substrat d'acier inoxydable pour former un revêtement protecteur coloré de faible teneur en plomb sur de l'acier inoxydable.
Selon un autre aspect de la présente invention, le revêtement d'étain et de zinc est appliqué sur les matériaux métalliques de couverture pour toitures par une procédé d'immersion:à chaud. Si le revêtement d'étain et de zinc doit être appliqué sur des matériaux architecturaux à base d'acier inoxydable, le revêtement est de préférence appliqué aux matériaux architecturaux par un procédé spécial. Le procédé spécial élimine les oxydes de la surface de l'acier inoxydable et active la surface de l'acier inoxydable de telle sorte qu'une solide liaison est formée entre la surface d'acier inoxydable et le revêtement d'étain et de zinc. Un "acier inoxydable" selon la présente invention est défini comme faisant partie d'une large variété d'alliages métalliques contenant du chrome et du fer.L'alliage peut aussi contenir d'autres éléments tels que nickel, carbone, molybdène, silicium, manganèse, titane, bore, cuivre, aluminium, azote et divers autres métaux ou composés. Des éléments comme le nickel peuvent être soumis à un dépôt flash (dépôt électrolytique) sur la surface de l'alliage chrome-fer ou directement incorporés dans l'alliage chrome-fer. Le procédé de prétraitement spécial peut aussi être utilisé pour prétraiter d'autres substrats de matériaux architecturaux comme un acier au carbone, du cuivre, du titane, de l'aluminium, du bronze et de l'étain, pour éliminer les oxydes de la surface du substrat avant application du revêtement d'étain et de zinc. Le procédé de prétraitement spécial comprend un décapage agressif et une activation chimique de la surface du substrat.
Après le décapage agressif et l'activation chimique du substrat, le substrat peut être traité avec une matière abrasive et/ou absorbante et/ou soumis à un solvant ou à un autre type de solution de nettoyage pour éliminer des matières étrangères et des oxydes de la surface du substrat.
Le traitement de décapage agressif est conçu pour éliminer une très mince couche superficielle de la surface du substrat.
L'élimination d'une très mince couche de la surface du substrat a pour effet d'éliminer des oxydes et d'autres matières étrangères de la surface du substrat et d'activer ainsi la surface du substrat avant l'application du revêtement d'étain et de zinc. L'activation d'un substrat d'acier inoxydable est importante pour former une liaison solide et un revêtement d'étain et de zinc uniformément déposé. L'activation des substrats d'acier inoxydable élimine le film d'oxyde de chrome sur l'acier inoxydable qui est formé lorsque l'acier inoxydable est passivé par le fabricant ou qui est formé naturellement en présence d'un environnement contenant de l'oxygène. L'évaluation des substrats d'acier inoxydable a révélé que le film d'oxyde de chrome interfère avec la liaison du revêtement d'étain et de zinc et ne permet pas la formation de revêtements épais et/ou uniformes d'étain et de zinc.Le traitement de décapage agressif peut aussi attaquer légèrement la surface du substrat pour éliminer une très mince couche de la surface. Le taux d'attaque n'est pas le même sur toute la surface du substrat si bien que des vallées microscopiques sont formées sur la surface du substrat, ce qui augmente l'aire superficielle sur laquelle le revêtement d'étain et de zinc peut être lié au substrat.
Le traitement de décapage agressif comprend l'utilisation d'une solution de décapage qui élimine et/ou détache l'oxyde de la surface du substrat. La solution de décapage contient divers acides ou combinaisons d'acides, comme l'acide fluorhydrique, l'acide sulfùrique, l'acide nitrique, l'acide chlorhydrique, l'acide phosphorique et/ou l'acide isobromique. Une solution de décapage particulièrement formulée doit être utilisée si le substrat est de l'acier inoxydable, puisque l'activation d'une surface d'acier inoxydable n'est pas convenablement accomplie par l'utilisation des solutions de décapage de l'art antérieur ne contenant que de l'acide sulfurique, de l'acide nitrique ou de l'acide chlorhydrique. La solution de décapage spécialement formulée contient une combinaison spéciale d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique.Cette formulation particulière à deux acides se révèle être particulièrement efficace pour éliminer rapidement l'oxyde de chrome des substrats d'acier inoxydable.
La composition à deux acides de la solution de décapage contient 5 à 25% d'acide chlorhydrique et 1à 15% d'acide nitrique, et de préférence environ 10% d'acide chlorhydrique et 3% d'acide nitrique. La température de la solution de décapage doit être contrôlée pour maintenir l'activité convenable de la solution de décapage. La température de la solution de décapage est en général supérieure à 260C (80"F) et habituellement comprise entre 49 et 60"C (120-140"F) et de préférence entre 53 et 570C (128 et 133"F).
La solution de décapage peut être agitée pour empêcher la solution de stagner, sa concentration de varier et/ou pour éliminer des poches de gaz qui se forment sur la surface du substrat-Le substrat peut aussi être brossé pendant le procédé de décapage agressif pour faciliter l'activation de la surface du substrat.
En général, une seule cuve de décapage est requise pour activer convenablement la surface du substrat; cependant, des cuves supplémentaires de décapage peuvent être utilisées. Les cuves de décapage ont en général une longueur de 7,6 m (25 ft); cependant, la dimension de la cuve peut être plus grande ou plus petite. La durée totale pour décaper agressivement le substrat est habituellement inférieure à 10 minutes, typiquement moins d'une minute et de préférence d'environ 10 à 20 secondes pour activer convenablement un substrat d'acier inoxydable.Si le substrat est un feuillard et doit être traité dans un traitement continu, les cuves de décapage ont en général 7,6 m (25 ft) de long et le feuillard est déplacé dans les cuves de décapage à une vitesse comprise en général entre 0,3 et 45,7 m/mn (1 et 150 ft/mn) et typiquement entre 15,2 et 35,0 m/mn (50 et 115 ft/mn), de façon à soumettre le substrat à la solution de décapage dans chaque cuve de décapage pendant moins d'une minute. L'épaisseur du feuillard est en général inférieure à 2,5 mm (0,1") et de préférence inférieure à 0,76 mm (0,03") de telle sorte que le feuillard peut être convenablement guidé à travers le traitement en continu.
Une fois que le substrat a été décapé de façon agressive, le substrat peut de plus être traité dans un traitement d'activation chimique. Le traitement d'activation chimique élimine de plus des oxydes et des matières étrangères du substrat par soumission de la surface du substrat à un agent désoxydant. Comme il est difficile d'éliminer des oxydes des substrats d'acier inoxydable, un substrat d'acier inoxydable doit être soumis à un traitement d'activation chimique après traitement du substrat d'acier inoxydable dans le traitement de décapage agressif.
Divers types de solutions désoxydantes peuvent être utilisés. Pour le traitement des substrats d'acier inoxydable, on a trouvé que le chlorure de zinc constitue une excellente solution désoxydante.
Le chlorure de zinc joue le rôle à la fois d'un désoxydant et d'un revêtement protecteur pour la surface du substrat. La température de la solution de chlorure de zinc est en général maintenue à la température ambiante (15-33"C) (60-900F) et celle-ci peut être agitée pour maintenir une concentration uniforme de la solution. De petites quantités d'acide chlorhydrique peuvent aussi être ajoutées à la solution désoxydante pour améliorer encore l'élimination des oxydes. De préférence, de l'acide chlorhydrique est ajouté au chlorure de zinc lors du traitement d'un substrat d'acier inoxydable. La durée de la soumission du substrat à la solution désoxydante est en général inférieure à 10 minutes.
Si le substrat est sous forme de feuillard et est soumis à un traitement en continu, les cuves de solution de désoxydation ont en général 7,6 m (25 ft) de long de façon à soumettre le substrat à la solution de désoxydation pendant moins d'une minute.
Le procédé de prétraitement spécial peut aussi comprendre le maintien d'un environnement pauvre en oxygène avant et/ou après soumission du substrat au traitement de décapage agressif et/ou au traitement d'activation chimique. Le maintien d'un environnement pauvre en oxygène inhibe la formation et/ou la reformation d'oxydes sur la surface du substrat. L'environnement à faible teneur en oxygène peut prendre plusieurs formes. Deux exemples d'environnements à faible teneur en oxygène sont la formation d'un environnement de gaz à faible teneur en oxygène autour du substrat ou l'immersion du substrat dans un environnement liquide à faible teneur en oxygène. Ces deux environnements jouent le rôle d'écrans contre l'oxygène atmosphérique et empêchent et/ou inhibent la formation d'oxydes. Si le substrat est de l'acier inoxydable, l'environnement pauvre en oxygène doit être maintenu pendant tout le procédé de prétraitement du substrat d'acier inoxydable jusqu'au moment précédant d'enduction du substrat avec le revêtement d'étain et de zinc. La surface non oxydée d'un substrat d'acier inoxydable est hautement susceptible de subir une réoxydation rapide lorsqu'elle est en contact avec de l'oxygène. La création d'un environnement pauvre en oxygène autour du feuillard d'acier inoxydable, inhibe et/ou empêche une nouvelle formation d'oxydes.
Des exemples d'environnements de gaz à faible teneur en oxygène comprennent l'azote, des hydrocarbures, l'hydrogène, des gaz rares et/ou d'autres gaz non oxydants. En général, l'azote gazeux est utilisé pour former l'environnement de gaz à faible teneur en oxygène. Des exemples d'environnements liquides à faible teneur en oxygène comprennent des liquides non oxydants et/ou des liquides contenant une faible teneur en oxygène dissous. Un exemple de ces derniers est de l'eau chauffée pulvérisée sur les surfaces du substrat; cependant, le substrat peut aussi être plongé dans l'eau chauffée. L'eau chauffée contient de très faibles teneurs en oxygène dissous et joue de l'eau d'écran contre la formation d'oxydes par l'oxygène sur le substrat.L'action de pulvérisation de l'eau chauffée peut aussi être utilisée pour éliminer du substrat toute solution de décapage ou solution désoxydante restant éventuellement. En général, la température de l'eau chauffée est maintenue au-delà de 37,80C (100"F) et typiquement à environ 430C (110 F) ou plus, pour exclure l'oxygène dissous indésiré.
Selon encore un autre aspect de la présente invention, le revêtement d'étain et de zinc est appliqué au substrat par un procédé d'immersion à chaud. Le procédé d'immersion à chaud est conçu pour être utilisé dans un procédé par lot ou continu. Le substrat est revêtu dans un procédé d'mmersion à chaud par passage du substrat à travers une cuve d'enduction qui contient la formulation spéciale d'étain et de zinc. La cuve d'enduction peut comprendre une boîte de fondant de telle sorte que le substrat passe à travers la boîte de fondant et pénètre dans la formulation fondue d'étain et de zinc. La boîte de fondant contient typiquement un fondant qui a un poids spécifique inférieur à celui de ltétain-zinc, si bien que le fondant flotte sur la surface de l'étain-zinc fondu.
Le fondant à l'intérieur de la boîte de fondant joue le rôle d'agent de traitement de surface final du substrat. Le fondant élimine les oxydes résiduels de la surface du substrat et protège la surface du substrat de l'oxygène jusqu'au moment où le substrat est revêtu de l'alliage d'étain et de zinc. Le fondant contient de préférence du chlorure de zinc et peut contenir du chlorure d'ammonium. La solution de fondant contient typiquement environ 30 à 60% en poids de chlorure de zinc et jusqu'à environ 40% en poids de chlorure d'ammonium, et de préférence 50% de chlorure de zinc et 8% de chlorure d'ammonium; cependant, les concentrations des deux agents du fondant peuvent être modifiées en conséquence.
Une fois que le substrat a traversé le fondant, le substrat pénètre dans la formulation d'étain et de zinc fondue. La température de l'étain-zinc fondu peut être comprise dans la gamme de 232"C à plus de 427"C (449"F à plus de 800"F). L'alliage d'étain et de zinc doit être maintenu au-delà de son point de fusion, sinon il apparaît un revêtement incorrect. L'étain fond à 232"C (450"F) et le plomb fond à 328"C (622"F).
Le zinc fond à 420"C (788"F). Plus la teneur en zinc est grande, plus le point de fusion du revêtement d'étain et de zinc se rapproche de 420"C.
Pour convenir à ces températures, la cuve de revêtement peut être faite d'un matériau qui peut résister aux températures supérieures. L'huile de palme qui est située sur la surface de l'étain-zinc fondu dans la cuve de revêtement se dégrade à des températures supérieures à environ OC (650"F), si bien que des huiles spéciales et/ou des procédures de refroidissement appropriées pour lhuile de palme devront être employées pour des alliages à haute teneur en zinc. Une teneur en zinc du revêtement qui ne dépasse pas 65% en poids a une température de point de fusion assez basse qui ne nécessite pas une cuve de revêtement modifiée et peut utiliser une huile de palme.
La durée de l'application d'un revêtement d'étain et de zinc au substrat est en général inférieure à 10 minutes. Si le substrat est sous forme de feuillard et est traité dans un procédé en continu, la durée d'application du revêtement d'étain et de zinc est typiquement inférieure à 2 minutes et est en général de 10 à 30 secondes. Après enduction du substrat, le substrat revêtu est habituellement refroidi. Le refroidissement du substrat revêtu peut être réalisé par pulvérisation d'un fluide froid, comme de l'eau à la température ambiante et/ou immersion du substrat revêtu dans un liquide de refroidissement comme de l'eau à la température ambiante. Le refroidissement du substrat revêtu dure en général moins d'une heure et de préférence moins de 2 minutes.
L'épaisseur du revêtement d'étain et de zinc est en général ajustée par les cylindres d'enduction. L'épaisseur du revêtement d'étain et de zinc est comprise en général entre 2,5 Am et 1,27 mm (0,0001 à 0,05").
Des jets de pulvérisation qui pulvérisent l'alliage d'étain et de zinc sur le substrat peuvent être utilisés pour assurer un revêtement uniforme et continu sur le substrat.
Selon un autre aspect de la présente invention, du nickel peut être ajouté au revêtement d'étain et de zinc. On a trouvé que le nickel fournit une protection supplémentaire contre la corrosion.
Selon un autre aspect de la présente invention, du bismuth et de l'antimoine peuvent être ajoutés au revêtement d'étain et de zinc pour inhiber la cristallisation de l'étain par temps froid. Lorsque l'étain cristallise, la liaison du revêtement d'étain et de zinc aux matériaux de couverture pour toitures peut s'affaiblir, aboutissant à un écaillage du revêtement. On a trouvé que l'addition de petites quantités de bismuth et/ou d'antimoine à raison d'au moins 0,05% en poids seulement prévient et/ou inhibe une telle cristallisation de l'étain. L'addition d'un stabilisant métallique peut aussi contribuer à réduire la formation d'écumes pendant le traitement de revêtement. Le bismuth ou le zinc peut être ajouté en plus grandes quantités pour augmenter aussi la dureté et la résistance du revêtement d'étain et de zinc afin d'améliorer la résistance à l'usure du revêtement.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, le revêtement d'étain et de zinc est essentiellement exempt de plomb. La teneur en plomb est maintenue à des valeurs extrêmement faibles ne dépassant pas 0,05% en poids. De préférence, la teneur en plomb est maintenue à des taux en poids beaucoup plus faibles de façon à évacuer tout problème d'environnement associé au revêtement d'étain et de zinc.
Selon encore une autre caractéristique de la présente invention, la composition du revêtement d'étain et de zinc est telle que le revêtement fournit une excellente résistance à la corrosion et que les matériaux revêtus peuvent mis en forme sur le site sans craquelure et/ou écaillage du revêtement d'étain et de zinc. La quantité de zinc dans le revêtement d'étain et de zinc est contrôlée de telle sorte que le revêtement ne devient pas trop rigide et fragile.
Selon encore une autre caractéristique de la présente invention, les matériaux de couverture pour toitures métalliques reçoivent un placage de nickel formant une barrière avant l'application du revêtement d'étain et de zinc pour fournir une résistance supplémentaire à la corrosion, en particulier contre des halogènes comme le chlore. La barrière de nickel est appliquée sur les matériaux de construction métalliques en une couche mince. Bien que le revêtement d'étain et de zinc fournisse une excellente protection contre la plupart des éléments et composés produisant de la corrosion, des composés comme le chlore sont capables de pénétrer finalement dans le revêtement d'étain et de zinc et d'attaquer et d'oxyder la surface des matériaux de construction métalliques, affaiblissant ainsi la liaison entre le matériau de couverture pour toitures et le revêtement d'étain et de zinc.La barrière de nickel se révèle être une barrière presque impénétrable pour ces éléments et/ou composés qui pénètrent en fait dans le revêtement d'étain et de zinc. En raison de la très faible quantité de ces composés qui pénètrent dans le revêtement d'étain et de zinc, l'épaisseur de la barrière de nickel peut être maintenue à de faibles valeurs tout en maintenant l'aptitude à empêcher ces composants d'attaquer le matériau de couverture pour toitures. Le revêtement d'étain et de zinc et le mince revêtement de nickel se complètent efficacement l'un l'autre pour fournir une résistance supérieure à la corrosion.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, du nickel peut être ajouté au revêtement en des quantités allant jusqu'à 5% en poids et de préférence inférieures à 1% en poids pour augmenter la résistance à la corrosion de l'alliage d'étain et de zinc.
Selon encore une autre caractéristique de la présente invention, du cuivre peut être ajouté à l'alliage d'étain et de zinc en tant qu'agent colorant. Une quantité de cuivre allant jusqu'à 5% en poids peut être ajoutée à l'alliage d'étain et de zinc. Typiquement, il est ajouté 2,0% en poids ou moins de cuivre à l'alliage d'étain et de zinc. L'addition de cuivre ternit la couleur de l'alliage d'étain et de zinc, rendant ainsi l'alliage moins réfléchissant.
Le principal objet de la présente invention est la fourniture d'un matériau architectural revêtu d'un revêtement métallique qui est hautement résistant à la corrosion.
Un autre objet de la présente invention est la fourniture d'un matériau architectural traité avec un revêtement métallique qui n'est pas hautement réfléchissant.
Un autre objet de la présente invention est la fourniture d'une enduction d'une feuille métallique avec un revêtement d'étain et de zinc contenant du nickel.
Un autre objet encore de la présente invention est un revêtement métallique, tel que défini plus haut, qui est un système à phase multiple comprenant de l'étain et du zinc.
Un autre objet de la présente invention est la fourniture d'un revêtement d'étain et de zinc qui se patine sous l'effet des intempéries en donnant une couleur grise d'un ton terreux.
Un autre objet de la présente invention est la fourniture d'un matériau architectural ayant un revêtement métallique d'étain et de zinc qui est essentiellement exempt de plomb.
Encore un autre objet de la présente invention est la fourniture d'un revêtement métallique d'étain et de zinc à phase multiple appliqué sur une feuille métallique de base, laquelle feuille revêtue peut être mise en forme et cisaillée pour former divers composants de construction et de toiture qui peuvent être ensuite assemblés sur le site sans écaillage, formation d'éclats et/ou craquelures du revêtement métallique.
Encore un autre objet de la présente invention est la fourniture d'un matériau de couverture pour toitures revêtu de zinc et de étain, qui peut être préformé en panneaux de toiture et fixé ensuite sur place, soit par agrafage par pression, soit par soudure en joints étanches à l'eau.
Encore un autre objet de la présente invention est la fourniture de l'application d'une mince barrière de nickel sur la surface d'un matériau architectural avant application du revêtement d'étain et de zinc.
Encore un autre objet de la présente invention est la fourniture d'un revêtement d'un matériau architectural par un procédé d'immersion à chaud.
Encore un autre objet de la présente invention est l'addition de nickel à l'alliage d'étain et de zinc pour augmenter la résistance à la corrosion de l'alliage.
Un autre objet de la présente invention est l'addition d'un agent colorant à l'alliage d'étain et de zinc pour ternir la couleur de l'alliage.
Ces objets et avantages et d'autres sont apparents pour le spécialiste de l'art à la lecture de la description détaillée de l'invention qui est maintenant fournie.
Le revêtement d'étain et de zinc est un revêtement métallique à phase multiple, qui, lorsqu'il est appliqué sur des matériaux à base d'acier inoxydable, d'acier au carbone ou de cuivre, forme un revêtement hautement résistant à la corrosion qui réduit la corrosion des matériaux lorsqu'ils sont exposés à l'atmosphère. Le revêtement d'étain et de zinc contient un pourcentage important en poids de zinc et d'étain.
On a découvert qu'en ajoutant du zinc en des quantités d'au moins 30% en poids et de l'étain à raison d'au moins 15% en poids d'étain dans l'alliage d'étain et de zinc, dans lequel la teneur en étain plus zinc de l'alliage d'étain et de zinc est d'au moins 80% en poids, la résistance à la corrosion du revêtement métallique à phase multiple est notablement accrue par rapport à celle d'un revêtement protecteur composé essentiellement d'étain. De préférence, la teneur en étain plus zinc de l'alliage est d'au moins 90% en poids et peut constituer environ 100% en poids de l'alliage.
Bien que les raisons exactes de ce phénomène physique de résistance accrue à la corrosion due à l'addition de zinc à l'étain soient inconnues des inventeurs, on a trouvé qu'en ajoutant du zinc à l'étain, on obtient un revêtement métallique à phase multiple qui présente des propriétés de résistance à la corrosion qui dépassent celles des revêtements d'étain et, dans certains environnements, celles d'un revêtement de terne.
Le revêtement d'étain et de zinc est électroprotecteur dans des conditions oxydantes, ce qui inhibe l'oxydation du métal exposé proche du revêtement d'étain et de zinc. Il en résulte que des discontinuités mineures dans le revêtement d'étain et de zinc n'aboutissent pas à une oxydation du métal exposé, résultat contraire à celui qui découle de l'utilisation seulement d'un revêtement d'étain.
Le revêtement d'étain et de zinc peut contenir de petites quantités d'autres métaux pour modifier les propriétés physiques du revêtement métallique à phase multiple d'étain et de zinc; cependant, ces composants métalliques contribuent principalement à la coloration du revêtement et aux propriétés de résistance à la corrosion du revêtement.
Le revêtement d'étain et de zinc peut être appliqué à des matériaux à base d'acier inoxydable, d'acier au carbone et de cuivre par utilisation de préférence d'un procédé classique d'immersion à chaud; cependant, le revêtement peut être appliqué par d'autres moyens. Le revêtement d'étain et de zinc n'est pas limité uniquement à la protection de l'acier inoxydable, de l'acier au carbone et du cuivre, et peut être appliqué aussi à d'autres métaux comme le bronze, l'étain, l'aluminium, le titane, etc.
La teneur en zinc importante du revêtement d'étain et de zinc métallique à phase multiple n'a pas été préalablementutilisée, en particulier sur des matériaux architecturaux, comme des matériaux métalliques de construction et de couverture pour toitures. La liaison du revêtement d'étain et de zins à des matériaux de couverture pour toiturse à base d'acier au carbone et d'acier inoxydable, est étonnamment forte et forme un revêtement protecteur durable qui n'est pas facilement éliminé, si bien que le revêtement résiste à l'écaillage. Les surfaces des matériaux métalliques de couverture pour toitures et de construction peuvent être prétraitées avant revêtement pour améliorer la liaison entre le revêtement d'étain et de zinc et la surface du matériau métallique de couverture pour toitures.Pour des matériaux à base d'acier inoxydable, un procédé de prétraitement spécial doit être utilisé qui comprend un décapage agressif et une activation chimique de la surface de l'acier inoxydable pour activer la surface de l'acier inoxydable afin de fournir une liaison notablement supérieure du revêtement d'étain et de zinc.
La durée de vie du matériau architectural est notablement prolongée par enduction du matériau avec le revêtement métallique d'étain et de zinc. Le revêtement d'étain et de zinc joue le rôle d'une barrière vis-à-vis de l'atmosphère qui empêche le revêtement métallique de s'oxyder et/ou d'être réduit, en présence d'oxygène, de dioxyde de carbone ou d'autres agents réducteurs dans l'environnement. Bien que le revêtement d'étain et de zinc s'oxyde en présence de divers agents dans l'atmosphère, la vitesse d'oxydation est notablement plus faible que celle des matériaux architecturaux. De plus, l'oxyde de zinc et d'étain qui se forme sur la surface du revêtement fournit au revêtement d'étain et de zinc lui-même une résistance à la corrosion, ce qui augmente encore la protection contre la corrosion fournie par le revêtement d'étain et de zinc.
Les oxydes d'étain et de zinc réduisent aussi la réflectivité du revêtement d'étain et de zinc et la couleur du revêtement d'étain et de zinc. Des matériaux revêtus de terne sont devenus très appréciés puisque des matériaux revêtus de terne se patinent finalement sous l'effet des intempéries en donnant une couleur grise d'un ton terreux. Les inventeurs ont découvert que les nouvelles formulations d'étain et de zinc forment un revêtement coloré qui est très proche de la couleur grise d'un ton terreux appréciée d'un terne patiné par les intempéries. De plus, en revêtant les matériaux de construction du revêtement d'étain et de zinc, la durée de vie utile des matériaux est habituellement prolongée au-delà de la durée de vie de la structure en raison de la résistance à la corrosion du revêtement d'étain et de zinc.
Le revêtement d'étain et de zinc est principalement composé d'étain et de zinc et contient peu ou pas de plomb, si bien que le revêtement est essentiellement exempt de plomb et respecte l'environnement. La teneur en plomb, s'il y en a, est maintenue à des niveaux extrêmement bas à l'intérieur du revêtement métallique. La quantité de plomb dans le revêtement d'étain et de zinc est maintenue à une valeur telle qu'il n'y a pas plus de 0,05% en poids dans le revêtement.
De préférence, la teneur en plomb dans le revêtement est maintenue à des niveaux inférieurs à 0,01% en poids. La limitation de la teneur en plomb dans le revêtement métallique élimine tous les problèmes associés au lessivage du plomb du revêtement métallique et les préoccupations d'environnement associées aux produits contenant du plomb.
Le revêtement métallique d'étain et de zinc est un système à phase multiple qui contient un pourcentage important en poids de zinc et d'étain. De préférence, le pourcentage en poids de zinc est d'au moins 30% et peut atteindre 85% du revêtement d'étain et de zinc. De préférence, la teneur en zinc de l'alliage est de 30 à 65%. Un revêtement d'étain et de zinc contenant 45 à 55% de zinc a formé des revêtements très avantageux. La teneur en étain à l'intérieur du revêtement métallique correspond essentiellement au complément du revêtement métallique. La teneur en étain est dans la gamme de 15 à 70% en poids du revêtement métallique d'étain et de zinc. La teneur en étain plus zinc du revêtement d'étain et de zinc est de préférence d'au moins 90% en poids et des alliages contenant au moins 95% en poids sont hautement préférables.
Le système étain-zinc forme un revêtement métallique à phase multiple. Un système à phase multiple est défini comme étant un alliage métallique comprenant au moins deux composants principaux.
Les inventeurs ont constaté avec surprise que le revêtement d'étain et de zinc fournit un revêtement protecteur ayant une plus forte résistance à la corrosion par rapport à celle d'un revêtement d'étain constitué principalement d'étain. La quantité de zinc à l'intérieur du revêtement métallique est maintenue de façon à ne pas dépasser 85% pour que le revêtement métallique reste relativement pliable pour être utilisé dans un système de couverture pour toitures ajusté à la presse et peut être appliqué par des procédés classiques d'immersion à chaud.
Les inventeurs ont découvert que l'utilisation d'importants pourcentages de zinc dans l'alliage d'étain et de zinc ne rend pas le revêtement trop rigide ou fragile et empêche ainsi que la mise en forme ou la flexion du matériau revêtu aboutisse à un revêtement fissuré. Une expérimentation poussée a été menée par les inventeurs sur des revêtements d'étain et de zinc ayant une teneur en zinc supérieure à 30% en poids. De façon surprenante, les inventeurs ont découvert qu'un revêtement d'étain et de zinc contenant 30 à 85% en poids de zinc et essentiellement de l'étain pour le restant, produit un revêtement métallique maléable qui résiste aux craquelures lorsqu'il est mise en forme ou plié. Les inventeurs supposent que les caractéristiques remarquables du système d'étain et de zinc métallique à phase multiple modifient les caractéristiques de rigidité du zinc pour permettre au revêtement d'étain et de zinc d'être maléable. En plus de cette maléabilité surprenante du revêtement d'étain et de zinc, les inventeurs ont découvert que le revêtement fournit une résistance à la corrosion comparable et/ou supérieure à celle des revêtements d'étain, de zinc ou de terne.
Les inventeurs ont aussi découvert que le revêtement d'étain et de zinc contenant 30 à 85% en poids de zinc produit un revêtement coloré, dont la couleur est très proche de la couleur grise d'un ton terreux appréciée d'un terne patiné par les intempéries. Cette couleur est devenue très appréciée chez les consommateurs; cependant, il a été presque impossible jusqu'à maintenant d'assortir la couleur à moins de peindre le matériau. Les inventeurs ont découvert que le revêtement d'étain et de zinc riche en zinc prend une couleur qui est très proche de la couleur grise d'un ton terreux appréciée.
Les inventeurs ont trouvé que les revêtements d'étain et de zinc contenant 30 à 65% en poids de zinc peuvent être déposés dans des installations standards de revêtement par immersion à chaud sans nécessiter l'utilisation de cuve spéciale pour masse fondue qui pourrait résister à des températures supérieures. Les revêtements d'étain et de zinc qui contiennent plus de zinc, environ 65 à 85%, fondent à une température supérieure et peuvent requérir des modifications mineures dans un procédé standard d'immersion à chaud.
Le revêtement d'étain et de zinc peut contenir du nickel pour augmenter la résistance à la corrosion du revêtement. On a trouvé que le nickel dans le revêtement augmente la résistance à la corrosion du revêtement d'étain et de zinc en particulier dans des environnements contenant de l'alcool et un halogène. La teneur en nickel du revêtement d'étain et de zinc ne dépasse pas de préférence 5,0% en poids. Des concentrations plus importantes en nickel peuvent rendre les matériaux revêtus difficiles à mettre en forme. Typiquement, la teneur en nickel est inférieure à 1,0% en poids, comme de 0,3 à 0,9% en poids et est de préférence d'environ 0,7% en poids.
Un agent colorant peut être ajouté à l'alliage d'étain et de zinc pour modifier la couleur et la réflectivité du substrat revêtu. Du cuivre métallique se révèle être un agent colorant efficace pour réduire la réflectivité du revêtement d'étain et de zinc nouvellement appliqué en ternissant la couleur du revêtement d'étain et de zinc. La teneur en cuivre ajouté peut atteindre 5% en poids de l'alliage d'étain et de zinc à phase multiple. Si du cuivre est ajouté, il l'est en général en des quantités de 0,1 à 1,6% en poids et de préférence de 1,0 à 1,5% en poids.
Le revêtement métallique d'étain et de zinc peut aussi contenir d'autres composants métalliques qui peuvent être utilisés pour modifier légèrement les propriétés physiques du revêtement métallique.
Le revêtement métallique peut contenir du bismuth et de l'antimoine pour augmenter la solidité du revêtement métallique et inhiber aussi la cristallisation de l'étain aux températures inférieures. La quantité de bismuth dans le revêtement métallique peut être comprise entre 0 et 1,7% en poids et la quantité d'antimoine peut être comprise entre 0 et 7,5% en poids du revêtement. L'antimoine et/ou le bismuth peuvent être ajoutés au revêtement métallique en des quantités aussi faibles que 0,05% en poids du revêtement et cette faible quantité a été trouvée suffisante pour empêcher l'étain de cristalliser aux faibles températures, ce qui peut aboutir à l'écaillage du revêtement métallique des matériaux métalliques de couverture pour toitures. On suppose que les taux élevés de zinc contribuent aussi à stabiliser l'étain à l'intérieur du revêtement.
Ainsi, la quantité d'antimoine et/ou de bismuth peut être présente en des quantités inférieures à 0,05% en poids et contribuer encore à empêcher la cristallisation de l'étain. L'antimoine et/ou le bismuth ajoutés en des pourcentages pondéraux supérieurs à 0,5% sont principalement utilisés pour durcir et/ou renforcer le revêtement métallique. De petites quantités d'autres métaux comme le fer, peuvent être ajoutées au revêtement métallique. Si du fer est ajouté au revêtement métallique d'étain et de zinc, la teneur en fer ne dépasse pas de préférence 0,1% en poids.
Le revêtement d'étain et de zinc forme une couleur grise d'un ton terreux qui est très proche de la couleur associée aux revêtements de terne patinés par les intempéries. La surface grise est beaucoup moins réfléchissante que celle des revêtements d'étain et/ou de terne non patiné par les intempéries. La réduction de la réflexion de la surface du revêtement d'étain et de zinc est importante en ce que les matériaux de construction revêtus peuvent être utilisés immédiatement sur des installations qui requièrent des matériaux qui ne sont pas hautement réfléchissants. Les revêtements de l'art antérieur comme d'étain et/ou de terne devaient être patinés par les intempéries et/ou traités de façon supplémentaire avant utilisation de ces matériaux de construction revêtus sur des installations qui interdisent l'utilisation de matériaux hautement réfléchissants.L'alliage d'étain et de zinc vieillit avec les intempéries beaucoup plus vite que des revêtements de terne ou des revêtements d'étain.
Le revêtement d'étain et de zinc peut être appliqué sur de nombreux types de métaux. Les trois métaux les plus courants sont l'acier au carbone, l'acier inoxydable et le cuivre. Ces trois métaux sont de préférences prétraités avant enduction pour nettoyer la surface du matériau et éliminer des oxydes de la surface de façon à former une solide liaison entre le matériau et le revêtement d'étain et de zinc.
Les inventeurs ont aussi découvert que si le matériau architectural est revêtu par placage d'une mince couche de nickel avant enduction du matériau avec le revêtement d'étain et de zinc, le matériau peut présenter une résistance à la corrosion améliorée dans des environnements acides et/ou halogénés. Si une couche de nickel doit être appliquée, cette couche de nickel est de préférence déposée par placage électrolytique sur le matériau métallique de construction.L'épaisseur de la couche est maintenue à une valeur telle qu'elle ne dépasse pas de préférence 3 ,um (1,18 x 10-4 inch) d'épaisseur et présente avantageusement une épaisseur dans la gamme de 1 à 3 clam. La liaison entre le revêtement d'étain et de zinc et la couche de nickel est étonnamment forte et durable et inhibe ainsi l'écaillage du revêtement d'étain et de zinc, en particulier lorsque les matériaux de construction sont préformés ou mis en forme pendant l'installation. Le placage des matériaux de construction avec la couche de nickel est très souhaitable lorsque les matériaux de construction sont utilisés dans un environnement qui a de fortes concentrations en fluor, chlore et autres halogènes. Bien que le revêtement d'étain et de zinc réduise notablement les effets corrosifs des halogènes sur des matériaux métalliques de construction, les inventeurs ont trouvé que la mise en place d'une couche mince de nickel plaquée entre le matériau métallique de construction et le revêtement d'étain et de zinc, entraîne une réduction supplémentaire des effets corrosifs des halogènes. Les inventeurs ont également constaté que le cuivre et le nickel jouent un rôle en tant que stabilisant métallique.
La formulation générale de la présente invention est la suivante:
Etain 15 à 70
Zinc 30 à 85
Nickel # 5,0
Antimoine # 7,5
Bismuth # 1,7
Cuivre # [2,0] 5
Fer # 0,1
Plomb < 0,05
Quelques exemples de revêtements métalliques à deux phases d'étain et de zinc qui présentent les caractéristiques désirées telles que mentionnées plus haut, sont les suivants::
Composants d'alliage A B C D E
Etain 15 30 35 45 50
Nickel # 1,0 # 1,0 # 1,0 # 1,0 # 1,0
Antimoine # 0,5 # 0,5 # 0,5 # 0,5 # 0,5
Bismuth # 0,5 # 0,5 # 0,5 # 0,5 # 0,5
Cuivre # 2,0 # 2,0 # 2,0 # 2,0 # 2,0
Fer < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Plomb # 0,01 # 0,01 # 0,01 # 0,01 # 0,01
Zinc Restant
Composants d'alliage F G H
Etain 55 60 70 Nickel # 1,0 # 1,0 # 1,0
Antimoine # 0,5 # 0,5 # 0,5
Bismuth # 0,5 # 0,5 # 0,5
Cuivre # 2,0 # 2,0 # 2,0
Fer # 0,1 # 0,1 # 0,1
Plomb # 0,01 # 0,01 # 0,01
Zinc Restant
De préférence, la formulation du revêtement métallique d'étain et de zinc comprend les quantités suivantes en % en poids: 30 à 65% de zinc, 0 à 0,5% d'antimoine, 0 à 0,5% de bismuth, 35 à 70% d'étain, jusqu'à 1,0% de nickel, 0,0 à 2,0% de cuivre et moins de 0,05% de plomb, et plus avantageusement 45 à 55% de zinc, 45 à 55% d'étain, 0,3 à 0,9% de nickel, 0 à 0,5% d'antimoine et/ou de bismuth, 1,0 à 1,5% de cuivre, moins de 0,01% de plomb, et la teneur en étain plus zinc dépasse 95% du revêtement.
Etain 15 à 70
Zinc 30 à 85
Nickel # 5,0
Antimoine # 7,5
Bismuth # 1,7
Cuivre # [2,0] 5
Fer # 0,1
Plomb < 0,05
Quelques exemples de revêtements métalliques à deux phases d'étain et de zinc qui présentent les caractéristiques désirées telles que mentionnées plus haut, sont les suivants::
Composants d'alliage A B C D E
Etain 15 30 35 45 50
Nickel # 1,0 # 1,0 # 1,0 # 1,0 # 1,0
Antimoine # 0,5 # 0,5 # 0,5 # 0,5 # 0,5
Bismuth # 0,5 # 0,5 # 0,5 # 0,5 # 0,5
Cuivre # 2,0 # 2,0 # 2,0 # 2,0 # 2,0
Fer < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Plomb # 0,01 # 0,01 # 0,01 # 0,01 # 0,01
Zinc Restant
Composants d'alliage F G H
Etain 55 60 70 Nickel # 1,0 # 1,0 # 1,0
Antimoine # 0,5 # 0,5 # 0,5
Bismuth # 0,5 # 0,5 # 0,5
Cuivre # 2,0 # 2,0 # 2,0
Fer # 0,1 # 0,1 # 0,1
Plomb # 0,01 # 0,01 # 0,01
Zinc Restant
De préférence, la formulation du revêtement métallique d'étain et de zinc comprend les quantités suivantes en % en poids: 30 à 65% de zinc, 0 à 0,5% d'antimoine, 0 à 0,5% de bismuth, 35 à 70% d'étain, jusqu'à 1,0% de nickel, 0,0 à 2,0% de cuivre et moins de 0,05% de plomb, et plus avantageusement 45 à 55% de zinc, 45 à 55% d'étain, 0,3 à 0,9% de nickel, 0 à 0,5% d'antimoine et/ou de bismuth, 1,0 à 1,5% de cuivre, moins de 0,01% de plomb, et la teneur en étain plus zinc dépasse 95% du revêtement.
L'épaisseur du revêtement d'étain et de zinc peut être modifiée en fonction de l'environnement dans lequel les matériaux architecturaux doivent être mis en oeuvre. Le revêtement d'étain et de zinc présente des propriétés de résistance à la corrosion supérieures à celles des revêtements d'étain. Le revêtement métallique peut être appliqué en une épaisseur comprise entre 2,5 Rm et 1,27 mm (0,0001 à 0,05"). De préférence, l'épaisseur du revêtement appliqué par un procédé d'immersion à chaud est comprise entre 25 llm et 50 Rm (0,001 et 0,002"). Une telle épaisseur de revêtement se révèle être adéquate pour empêcher et/ou inhiber la corrosion des matériaux métalliques architecturaux dans pratiquement tous les types d'environnements. Des revêtements ayant des épaisseurs supérieures à 50 pm (0,002") peuvent être utilisés dans des environnements sévères pour fournir une protection supplémentaire contre la corrosion.
Le revêtement d'étain et de zinc peut être soudé avec des soudures au plomb classiques et des soudures sans plomb. De préférence, des soudures sans plomb sont utilisées pour éviter les problèmes associés à l'utilisation du plomb.
L'invention a été décrite en référence aux modes de réalisation préférés et à des variantes. Des modifications et des variantes sont évidentes pour les spécialistes de l'art à la lecture et à la compréhension des détails discutés plus haut. L'invention entend englober toutes ces modifications et variantes dans la mesure où elles sont comprises dans la portée de la présente invention.
Claims (71)
1. Matériau métallique revêtu portant un revêtement d'alliage métallique d'étain et de zinc à phase multiple, hautement résistant à la corrosion et faiblement réfléchissant, ce revêtement comprenant de l'étain et du zinc.
2. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 1, dans lequel cet alliage comprend du nickel.
3. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 ou 2, dans lequel cet alliage comprend du cuivre.
4. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 3, dans lequel cette teneur en étain plus cette teneur en zinc dépassent 80% en poids de ce revêtement.
5. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 4, dans lequel la teneur en zinc de cet alliage est inférieure à 85% en poids.
6. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 5, dans lequel ce revêtement d'alliage métallique contient au moins 30% en poids de zinc.
7. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 6, dans lequel cet alliage métallique contient 35 à 650/0 en poids de zinc.
8. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 7, dans lequel cet alliage comprend jusqu'à 5,0% en poids de nickel.
9. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 8, dans lequel cet alliage comprend au moins 0,3% en poids de nickel.
10. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 9, dans lequel cet alliage comprend jusqu'à 5,0% en poids de cuivre.
11. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 10, dans lequel cet alliage comprend au moins 0,1% en poids de cuivre.
12. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 11, dans lequel cet alliage métallique comprend au moins 0,05% en poids de stabilisant métallique.
13. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 12, dans lequel la teneur en plomb est inférieure à 0,05% en poids.
14. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 13, dans lequel cet alliage métallique comprend:
Etain 15,0 à 70,0%
Zinc 30,0 à 85,0%
Bismuth 0,0 à 1,7%
Antimoine 0,0 à 7,5%
Cuivre 0,0 à 5,0%
Fer 0,0 à 0,1%
Plomb 0,0 à 0,05%
Nickel 0,0 à 5,0%
15. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 14, dans lequel ce matériau métallique est choisi dans la classe consistant en acier au carbone, acier inoxydable et cuivre.
16. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 15, dans lequel la surface de ce matériau métallique est revêtue par placage d'une mince couche de nickel avant application de ce revêtement métallique.
17. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 16, dans lequel l'épaisseur de cette couche de nickel va jusqu'à 3 Rm.
18. Matériau métallique revêtu suivant les revendications 1 à 17, dans lequel cet alliage est appliqué sur ce matériau métallique par passage en continu de ce matériau métallique à travers un bain fondu de cet alliage.
19. Procédé pour la production d'un matériau architectural résistant à la corrosion, comprenant les étapes de
(a) fourniture d'un feuillard de métal; et
(b) revêtement de ce feuillard de métal par passage de ce feuillard métallique à travers un bain fondu de métal comprenant moins de 0,05% de plomb, du zinc, de l'étain, 0,0 à 5% de nickel et 0,0 à 5,0% de cuivre jusqu'à une épaisseur d'au moins 25 Rm à 1,27 mm (0,001 à 0,05") de revêtement sur ce feuillard.
20. Procédé suivant la revendication 19, dans lequel cette teneur en zinc est de 30 à 85% en poids.
21. Procédé suivant les revendications 19 ou 20, incluant une étape initiale d'application d'une barrière mince de nickel sur ce feuillard métallique avant envoi de ce feuillard à travers ce bain fondu.
22. Procédé suivant les revendications 19 et 20, dans lequel ce bain métallique comprend:
Etain 15,0 à 70,0%
Zinc 30,0 à 85,0%
Bismuth 0,0 à 1,7%
Antimoine 0,0 à 7,5%
Fer 0,0 à 0,1%
Plomb 0,0 à 0,05%
Nickel 0,0 à 5,0%
Cuivre 0,0 à 5,0%
23. Procédé suivant la revendication 22, dans lequel ce bain métallique comprend:
Etain 35 à 70%
Zinc 30 à 65%
Bismuth 0,0 à 0,5%
Antimoine 0,0 à 0,5%
Plomb moins de 0,05%
Nickel 0,0 à 1,0%
Cuivre 0,0 à 1,5%
24. Procédé suivant les revendications 19 à 23, dans lequel cette teneur en nickel est d'au moins 0,3% en poids.
25. Procédé suivant les revendications 19 à 24, dans lequel cette teneur en cuivre est d'au moins 0,1 à 1,6% en poids.
26. Procédé suivant les revendications 19 à 25, dans lequel cette teneur en étain est de 45 à 55% en poids.
27. Procédé suivant les revendications 19 à 26, dans lequel cette teneur en zinc est de 45 à 55% en poids.
28. Procédé suivant les revendications 19 à 27, dans lequel ce bain métallique comprend au moins 0,05% en poids de stabilisant métallique.
29. Procédé suivant les revendications 19 à 28, dans lequel cette feuille de métal est un métal choisi dans le groupe consistant en acier au carbone, acier inoxydable, cuivre, étain, aluminium, bronze et titane.
30. Procédé suivant la revendication 21, dans lequel l'épaisseur de cette couche de nickel ne dépasse pas 3 Rm.
31. Réservoir à essence résistant à la corrosion et sûr pour l'environnement, pour des véhicules à moteur, comprenant un premier menbre et un second membre d'enveloppe métallique en feuille, chaque membre comprenant une cavité étirée entourée d'un bord périphérique, ces membres étant placés ensemble de telle sorte que ces bords de ces membres sont en contact l'un avec l'autre et ces cavités se combinant pour former une chambre interne recevant de l'essence, un moyen pour réunir ces bords en contact, un moyen de goulot pour introduire l'essence dans cette chambre interne de ce réservoir, un moyen de soutirage pour prélever l'essence de cette chambre interne; ce métal en feuille de chaque membre comprenant une feuille d'acier ayant une épaisseur inférieure à 5,08 mm (0,2") et le dépôt d'un revêtement d'étain et de zinc par immersion à chaud sur la surface exposée de cette feuille.
32. Réservoir à essence suivant la revendication 31, dans lequel cette épaisseur de ce revêtement d'étain et de zinc est d'au moins 0,254 mm (0,01").
33. Réservoir à essence suivant la revendication 31, dans lequel ce revêtement d'étain et de zinc comprend au moins 15% en poids d'étain et au moins 7% en poids de zinc.
34. Réservoir à essence suivant la revendication 33, dans lequel ce zinc constitue au moins 65% en poids de ce revêtement.
35. Réservoir à essence suivant la revendication 33, dans lequel cet étain constitue 15 à 35% en poids de ce revêtement.
36. Réservoir à essence suivant la revendication 34, dans lequel cet étain constitue 15 à 356Ho en poids de ce revêtement.
37. Réservoir à essence suivant la revendication 33, dans lequel ce revêtement comprend:
Etain 15,0 à 35,0%
Zinc 65,0 à 85,0%
Bismuth 0,0 à 1,7%
Antimoine 0,0 à 7,5%
Fer 0,0 à 0,1%
Plomb 0,0 à 0,05%
38. Réservoir à essence suivant la revendication 31, dans lequel ce revêtement comprend au moins 0,05% en poids de stabilisant métallique.
39. Réservoir à essence suivant la revendication 37, dans lequel ce revêtement comprend au moins 0,05% en poids de stabilisant métallique.
40. Réservoir à essence suivant la revendication 31, dans lequel chacun des membres d'enveloppe de métal en feuille est un métal choisi dans le groupe consistant en acier au carbone, acier inoxydable, cuivre, étain, aluminium, bronze et titane.
41. Réservoir à essence suivant la revendication 37, dans lequel chacun des membres d'enveloppe de métal en feuille est un métal choisi dans le groupe consistant en acier au carbone, acier inoxydable, cuivre, étain, aluminium, bronze et titane.
42. Réservoir à essence suivant la revendication 31, dans lequel la surface de chacun de ces membres d'enveloppe de métal en feuille est revêtue d'une mince couche de nickel avant application de ce revêtement d'étain et de zinc.
43. Réservoir à essence suivant la revendication 37, dans lequel la surface de chacun de ces membres d'enveloppe de métal en feuille est revêtue d'une mince couche de nickel avant application de ce revêtement d'étain et de zinc.
44. Réservoir à essence suivant la revendication 41, dans lequel la surface de chacun de ces membres d'enveloppe de métal en feuille est revêtue d'une mince couche de nickel avant application de ce revêtement d'étain et de zinc.
45. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 42, dans lequel l'épaisseur de cette couche de nickel ne dépasse pas 3 zm.
46. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 44, dans lequel l'épaisseur de cette couche de nickel ne dépasse pas 3 CM.
47. Réservoir à essence suivant la revendication 31, dans lequel ce moyen pour fixer ces bords comprend la soudure de ces bords avec une électrode sans plomb.
48. Réservoir à essence suivant la revendication 31, dans lequel ce moyen pour fixer ces bords comprend la soudure de ces bords avec une soudure sans plomb.
49. Réservoir à essence suivant la revendication 47, dans lequel ce moyen pour fixer ces bords comprend la soudure de ces bords avec une soudure sans plomb.
50. Récipient pour pétrole résistant à la corrosion et sûr pour l'environnement, comprenant au moins un membre d'enveloppe, ce membre d'enveloppe au moins présent comprenant une cavité entourée d'un bord périphérique, ce membre d'enveloppe au moins présent étant placé de façon à former une chambre interne, ce membre d'enveloppe au moins présent comprenant un matériau en feuille d'acier au carbone revêtu d'un alliage d'étain et de zinc.
51. Récipient pour pétrole suivant la revendication 50, dans lequel cette épaisseur de ce revêtement d'étain et de zinc est d'au moins 0,254 mm (0,01").
52. Récipient pour pétrole suivant la revendication 50, dans lequel ce zinc constitue au moins 65% en poids de ce revêtement.
53. Récipient pour pétrole suivant la revendication 52, dans lequel cet étain constitue 15 à 35% en poids de ce revêtement.
54. Récipient pour pétrole suivant la revendication 50, dans lequel ce revêtement comprend:
Etain 15,0 à 35,0%
Zinc 65,0 à 85,0%
Bismuth 0,0 à 1,7%
Antimoine 0,0 à 7,5%
Fer 0,0 à 0,1%
Plomb 0,0 à 0,05%
55. Récipient pour pétrole suivant la revendication 52, dans lequel ce revêtement comprend:
Etain 15,0 à 35,0%
Zinc 65,0 à 85,0%
Bismuth 0,0 à 1,7%
Antimoine 0,0 à 7,5%
Fer 0,0 à 0,1%
Plomb 0,0 à 0,05%
56. Récipient pour pétrole suivant la revendication 50, dans lequel ce revêtement comprend au moins 0,05% en poids de stabilisant métallique.
57. Réservoir à essence suivant la revendication 50, dans lequel ce moyen pour fixer ces bords comprend la soudure de ces bords avec une soudure sans plomb.
58. Matériau métallique revêtu portant un revêtement d'alliage métallique d'étain et de zinc à deux phases, hautement résistant à la corrosion et faiblement réfléchissant, ce revêtement comprenant au moins 15% en poids d'étain, au moins 65% en poids de zinc et jusqu'à 1,0% de nickel.
59. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 58, dans lequel ce revêtement comprend:
Etain 15,0 à 35,0%
Zinc 65,0 à 85,0%
Nickel 0,0 à 1,0%
Bismuth 0,0 à 1,7%
Antimoine 0,0 à 7,5%
Fer 0,0 à 0,1%
Plomb 0,0 à 0,05%
60. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 58, dans lequel ce revêtement métallique comprend au moins 0,05% en poids de stabilisant métallique.
61. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 59, dans lequel ce revêtement métallique comprend au moins 0,05% en poids de stabilisant métallique.
62. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 58, dans lequel cette teneur en nickel est comprise entre 0,3 et 0,9.
63. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 59, dans lequel cette teneur en nickel est comprise entre 0,3 et 0,9.
64. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 60, dans lequel cette teneur en nickel est comprise entre 0,3 et 0,9.
65. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 62, dans lequel cette teneur en nickel est d'environ 0,7% en poids.
66. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 58, dans lequel la teneur en plomb est inférieure à 0,01% en poids de ce revêtement.
67. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 59, dans lequel la teneur en plomb est inférieure à 0,01% en poids de ce revêtement.
68. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 58, dans lequel ce matériau métallique est un métal choisi dans le groupe consistant en acier au carbone, acier inoxydable et cuivre.
69. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 58, dans lequel la surface de ce matériau métallique est revêtue d'une mince couche de nickel avant application de ce revêtement métallique à deux phases.
70. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 69, dans lequel l'épaisseur de cette couche de nickel ne dépasse pas 3 pin.
71. Matériau métallique revêtu suivant la revendication 70, dans lequel cette couche de nickel est déposée électrolytiquement sur cette feuille d'acier.
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