LU86339A1 - Compositions de flux sans fluorures pour la galvanisation a chaud dans des bains de zinc aluminies - Google Patents

Compositions de flux sans fluorures pour la galvanisation a chaud dans des bains de zinc aluminies Download PDF

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Description

* €
COMPOSITIONS PE FLUX SANS FLUORURES POUR LA GALVANISATION À CHAUD DANS DES BAINS DE ZINC ALUMINIÊS
La présente invention est relative à des compositions de flux sans fluorures destinées de préférence à 05 la galvanisation à chaud dans des bains de zinc avec forte teneur en aluminium (^,0,15%) avec ou sans autres éléments.
La galvanisation à chaud "classique” par immersion des objets à galvaniser dans un bain de zinc fondu, 10 exige une préparation de surface importante qui s'effectue en plusieurs étapes à savoir i dégraissage, décapage, rinçage, fluxage et séchage.
L'opération de fluxage peut se faire par voie sèche. Dans ce cas, elle consiste à déposer un film de 15 flux sur les pièces à galvaniser : ce dépôt est à réaliser par trempage des pièces dans une solution de flux, suivi d'un séchage adéquat (méthode de prêfluxa-ge) .
Les produits de base employés en fluxage sont gé-20 néralement le chlorure de zinc, le chlorure d'ammonium et les chlorures mixtes comme ZnCl2.2NH4Cl et ZnCl2·3NH4CI,
Il est bien connu qu'une teneur plus élevée d'aluminium des bains de zinc est favorable à la galvanisa-25 tion à chaud parce qu'elle freine la formation des différentes couches d'alliage Fe-Zn donnant lieu à un revêtement avec des caractéristiques mécaniques bien déterminées notamment une grande ductilité.
De plus, des revêtements à forte teneur en alumi-30 nium comme le Galvalume (55% Al - 43,5% Zn - 1,5% Si), le Galfan (5% Al - 95% Zn - 0,05% Mischmetall), le Supergalva (Al : 0,1 à 30% - Na ; 0 à 1,0% - Mg : 0 à 5% - Zn : balance) et autres, sont connus pour avoir une meilleure résistance à la corrosion tout en assurant la 35 même protection cathodique que les revêtements à 100% de zinc.
Les flux employés dans la galvanisation à chaud "classique" soit comme flux de couvert dans la galvani- à 4 2 sation dite humide, soit comme flux aqueux dans la galvanisation dite sèche, ne donnent nullement satisfaction quand ils sont employés sur o'u avec des bains de zinc contenant 0,15% d'aluminum ou plus.
05 Les flux spéciaux qui ont été développés pour l'usage avec des bains de zinc contenant un pourcentage plus élevé d'aluminium, contiennent habituellement des pourcentages non négligeable de fluorures. Des exemples d'emploi de fluorures dans des flux pour galvanisation 10 sont donnés dans les brevets US-A 1.914.269 et US-A 4.496.612. Ces fluorures sont fort gênants en raison de leur toxicités aigues. Ils posent des problèmes majeurs aussi bien sur le plan de l'hygiène sur les lieux de travail que sur le plan de dépollution. De plus, l'uti-15 lisation de flux aqueux contenant des fluorures nécessite parfois l'ajout d'acide en raison de la solubilité réduite dans l'eau de la plupart des fluorures. Un flux trop acide mène a la longue, à un flux pollué en fer qui influence négativement la galvanisation.
20 Les compositions du flux selon la présente deman de de brevet ne contiennent pas de fluorures mais permettent néanmoins d'obtenir une galvanisation correcte par voie sèche notamment (flux aqueux) en utilisant des bains de zinc contenant 0,15% d'aluminium ou plus.
25 La présente invention repose sur le fait inatten du que des compositions de flux comprenant du chlorure de zinc et du chlorure d'ammonium dans des rapports bien déterminés en présence d'un agent mouillant et de préférence d'un agent moussant et/ou d'un sel soluble de ter-30 res rares, permettent d'obtenir le même résultat ou un résultat meilleur pour la galvanisation à chaud utilisant des bains de zinc fortement aluminiés que des formulations de flux avec fluorures sans pour autant en avoir les inconvénients.
35 Les compositions selon l'invention contiennent 80 à 90% de chlorure de zinc, 10 à 20% de chlorure d'ammonium et - basé sur le total de ces deux produits, de i 3 0,01 à 5% d'un agent mouillant de préférence non-ionique, de 0 à 5% d’un agent moussant et/ou 0 à 5% d'un sel soluble de terres rares.
L'agent moussant peut être du genre polyalcool 05 comme de la glycérine, du sorbitol, du mannitol, du pen-taêrythritol et autres ou un polyglycol ou des molécules comme 1'hexamethylène tétramine ou le têtradécylamine etc. (qui peuvent en même temps servir de limiteurs d'attaque) ou une combinaison de ces produits. 10 Parmi les sels solubles de terres rares on accor de la préférence aux sels de La ou de Ce, si l’on travaille avec l'alliage Galfan.
Généralement des solutions de flux avec les compositions mentionnées sont préparées en dissolvant les 15 mélanges dans de l’eau à raison de 100 g/1 à 1250 g/1 selon les tailles et les qualités des pièces à galvani-, ser. Ces solutions peuvent être employées à la tempéra ture ambiante ou peuvent être chauffées.
Les pièces à galvaniser qui sont d'abord dêgrais-20 sées, décapées et rinçées sont ensuite immergées dans les solutions de flux pour des temps variant de quelques secondes à quelques minutes ou plus selon leurs tailles. L'action du fluxage peut être continu pour des systèmes plus ou moins automatisés comme employés dans des 25 tréfileries ou des tuberies ou discontinu comme pour la galvanisation à façon.
Après le fluxage un séchage du flux déposé en film sur les pièces à galvaniser peut être fait. Dans ce cas, la température des pièces durant le séchage ne doit 30 pas dépasser 200°C.
L'efficacité de compositions de flux selon l'invention à été mise en évidence par les essais suivants qui sont donnés uniquement à titre explicatif et non limitatif.
è 4
Exemple No. 1
Des éprouvettes en acier· de 4 sur 10 cm et d'une épaisseur de 1 mm ont été traitées de la manière suivan-05 te : 1) Dégraissage : 5 min d'un traitement ultrason dans du perchloroéthylène.
2) Décapage : 10 min dans un mélange de 2/3 d'acide chlorhydrique 10,5 N : 380g/1 10 1/3 de l'eau 0,1% de mouillant 0,1% de limiteur d'attaque 3) Rinçage : 30 secondes dans de l'eau non-courante.
4) Fluxage : 10 à 30 secondes dans un flux de la compo-15 sition suivante : 98% ZnCl2 + 2% NH4CI + 0,5% Despelan ® (mouillant commercial) avec une concentration de 500 g/l dans de l'eau, chauffé à 75°C.
5) Séchage : 10 minutes dans une étuve à 120-130°C.
20 6) Galvanisation : 2 minutes dans un bain d'alliage de 95% Zn / 5% Al + 0,05% Mischmetall à 450 à 460eC. Avant l'immersion et le retrait de la pièce, la surface du bain est débarrassée des oxydes 25 présents sous forme de cendres.
Exemples No. 2 à 6
Les exemples No. 2 â 6 répètent l'exemple No. 1 30 sauf que les compositions des flux varient comme indiqué dans le tableau suivant : » 5
Tableau 1
Exemple Composition dù flux Concen-
Qy
ZnCl2 NR4CI Despelan tration 05------
No. 1 98% 2% 0,5% 500 g/l
No. 2 96% 4% 0,5% 500 g/l
No. 3 90% 10% 0,5% 500 g/l
No. 4 85% 15% 0,5% 500 g/l 10 NO. 5 82% 18% 0,5% 500 g/l
No. 6 73% 27% 0,5% 500 g/l
Les revêtements obtenus dans les exemples No. 3, 15 4 et 5 se sont avérés complets, brillants et beaucoup plus lisses que ceux des exemples No. 1, 2 et 6.
Exemple No. 7 20 L'exemple No. 1 est répété avec une composition de flux de 87% ZnCl2 et 13% NH4CI en l'absence de mouillant. La qualité du revêtement obtenu est nettement inférieure à celle des exemples No. 3, 4 et 5.
25 Exemple No. 8 L'exemple No. 1 est répété avec une composition de flux de 87% ZnCl2 + 13% NH4 et 2% de Despelan ®comme mouillant. La qualité du revêtement équivaut celui des 30 exemples 3, 4 et 5.
Exemple No. 9 L'exemple No. 1 est répété avec une composition 35 de flux de 87% ZNC12, 13% NH4CI + 0,5% Despelan ©dissous à raison de 1000 g/l. La qualité du revêtement était bonne.
6 L'exemple No. 1 est répété mais avec les composi tions et les concentrations de flux comme indiqués dans 05 le tableau suivant ;
Exemples No. 10 à 14
Tableau 2
Exemple Composition du flux Concen- 10 ZnCl2 NH4CI Autre Mouil Mous, tration
No. 10 87% 13% - 0,5% 500 g/l
No. 11 87% 13% - 0,5% 2% 333 g/l
No. 12* 91% 4% 5% NaF - - 240 g/l 15 No. 13 97,5% 1,5% 1,5% NH4HF2 - - 480 g/l
No. 14 87% 13% 0,5% LaC^xi^O 0,5% - 500 g/l * : avec ajustement du pH à 2 avec ajout d'acide chlorhydrique .
20
Un jury de 8 personnes a jugé unanimement que les revêtements des exemples No. 10, 11 et 14 étaient supérieurs à ceux des exemples No. 12* et 13 qui reproduisent les exemples No. 8 et 18 du brevet américain 4.496.612.

Claims (6)

7
1. Compositions de flux caractérisés en ce qu'elles contiennent en poids : - 80 à 90% de ZnCl2 05 - 10 à 20% de NH4CI et basés sur le poids de ZnCl2 + NH4CI ï - 0,01 à 5% d'un agent mouillant - 0 à 5% d'un agent moussant - 0 à 5% de sel soluble de terres rares.
2. Compositions de flux selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'agent moussant est présent sous forme d'un polyalcool comme la glycérine, le sorbitol, le mannitol, le pentaérythritol et autres, ou d'un poly-glycol, ou sous forme d'une molécule comme le hexaméthy-15 lène tétramine ou le decylamine, ou sous forme d'une combinaison quelconque d'agents moussants.
3. Compositions de flux aqueux contenant entre 100 g/1 et 1250 g/1 de la composition de flux selon les • revendications 1 et 2.
4. Application des compositions de flux selon les revendications 1 à 3 comme flux de galvanisation dans le procédé par :voie sèche.
5. Application selon la revendication 4 caractérisée en ce que le bain d'alliage de la galvanisation 25 contient plus que 0,15% d'aluminium.
6. Application des compositions selon la revendication 4 comme flux de galvanisation dans le procédé par voie sèche en particulier si le bain d'alliage de la galvanisation contient 5% d'aluminium, 95% de zinc et 30 des additions de Mischmetall.
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