WO2011058265A1 - Method for treating a welding stud with an ion beam and welding method implementing such a welding stud - Google Patents

Method for treating a welding stud with an ion beam and welding method implementing such a welding stud Download PDF

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WO2011058265A1
WO2011058265A1 PCT/FR2010/052365 FR2010052365W WO2011058265A1 WO 2011058265 A1 WO2011058265 A1 WO 2011058265A1 FR 2010052365 W FR2010052365 W FR 2010052365W WO 2011058265 A1 WO2011058265 A1 WO 2011058265A1
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welding
ions
metal
welding pad
pad
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PCT/FR2010/052365
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Inventor
Denis Busardo
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Quertech Ingenierie
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30Features relating to electrodes
    • B23K11/3063Electrode maintenance, e.g. cleaning, grinding

Definitions

  • the subject of the invention is an ion beam treatment method of a metal welding pad to increase its resistance to the metallurgical degradations induced by the welding operation.
  • the invention also relates to a welding method using the weld pad thus treated to spot weld plates, for example steel having in particular previously undergone anti-corrosion treatment based on zinc. It is thus able to greatly increase the service life of the welding pad and significantly reduce the maintenance costs incurred by stopping the robot chains necessary for its replacement.
  • welding pad means the tips of resistance welding electrodes by points (carried for example by a clamp operated by a robot). These pads are subjected to mechanical and thermal stresses, and consequently to significant wear, because of the repetitive and pressure contacting of their end with the sheets to be welded, and of the importance of the intensities of the electric current. crosses, which can be of the order of 10,000 A under low voltage. This current causes a point melting of the metal of these sheets, and the end of the electrode can therefore be subjected to very large temperature rises, despite the cooling provided by the circulating water in the aforementioned circuit.
  • the cratering and erosion of the weld pads is due to the formation and diffusion growth of copper-iron-zinc intermetallic layers, which are eliminated simultaneously by four mechanisms: dissolution, extrusion, peeling or "brassing".
  • the first mechanism explains cratering, which is particularly rapid in the case of hot-dip galvanized and electrogalvanized coatings, because they consist of zinc, which is therefore liquid at an early stage during welding in order to activate the dissolution.
  • the erosion of the plots is due to the other three mechanisms. Extrusion and peeling explain the kinetics quite slow in the case of galvannealed and electrogalvanized coatings.
  • this coating makes it a preferred product for its weldability which is similar to that of a bare sheet metal, with particular life expectancy of acceptable electrodes.
  • the weldability range is 8.6 to 9.6 kA and the service life of the welding pads of 1200 points without registration.
  • a single automotive production site consumes an average of 200,000 welding pads per year.
  • the industry seeks to increase the service life of welding pads to reduce the number of maintenance cycles, extremely expensive given the immobilization of the robot chains that results from the change of these solder pads.
  • the welding pad may have to be changed several times a day, and the electrode body once for every ten or twenty changes of welding pads.
  • the object of the invention is to overcome the above disadvantages, and in particular to make it possible to create an atomic diffusion barrier on the surface of the welding pad.
  • the invention thus proposes a method of treatment with an ion beam of a welding pad or:
  • the thickness of the treatment on the surface of the welding pad is between 10 nm and 10,000 nm (nanometer);
  • the ions of the ion beam are nitrogen (N);
  • the ion acceleration voltage is greater than or equal to 10 kV and less than or equal to 1000 kV;
  • the temperature of the solder pad is less than or equal to T f , where T f is the melting temperature of the metal of said metal layer;
  • the ion dose per unit area is selected in a range of between 10 14 ions / cm “and 10" ions / cm “so as to produce at the surface of the welding pad an atomic diffusion barrier of which the thickness is between 10 nm and 10000 nm.
  • the welding pad is generally made of a copper alloy with a very high copper content.
  • the choice of the bombardment conditions of these ions according to the invention advantageously makes it possible to obtain a diffusion barrier on the contact surface of the welding pad.
  • the inventors have found that the ranges chosen according to the invention for the acceleration voltage and the ion dose per unit area make it possible to select experimental conditions where the production of an effective atomic diffusion barrier is possible thanks to ion bombardment.
  • the welding tests were evaluated with two total doses of nitrogen ions implanted one at 4.5 * 10 17 ions / cm 2 , the other at 9 * 10 17 ions / cm 2 .
  • the first dose showed an increase in the life of the solder pad by a factor of 100, the second was slightly worse.
  • the implantation treatment of the welding pads was carried out at a temperature below 100 ° C, using a N +, N2 +, N3 + multicharged ion beam emitted by an electron cyclotron resonance (ECR) source and extracted with a voltage of 45 KV extraction.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the implantation of nitrogen into copper induces an increase in surface hardness.
  • Observation of treated areas can be performed by microscopic observation techniques, such as microhardness at low load (preferably less than 10 g).
  • the bombardment with ions under the conditions according to the invention has the effect of a forced insertion of nitrogen at the nanometric scale, in other words a compression of the network, thanks to which the atomic rearrangements allow the placement of nitrogen in interstitial insertion or in more or less stable metal nitrides, which considerably increases the displacement energy of the zinc atoms in the copper matrix.
  • the microhardness induced by the treatment does not appear to be at the origin of such an effect on the extension of the service life of the welding pads.
  • the atomic diffusion barrier created by the process of the invention seems much more effective in inhibiting metallurgical degradation due to migration in the welding pad of external species such as zinc, aluminum, etc.
  • the dose of ions per unit area is between 10 15 ions / cm 2 and 10 19 ions / cm 2 ;
  • the treatment thickness is 10 nm and 10000 nm
  • the ion acceleration voltage is between 20 kV and 200 kV;
  • the ions are produced by an electron cyclotron resonance (ECR) source which has the advantage of being compact and energy efficient; the production of the beam by the electron cyclotron resonance (ECR) source requires treatment in a vacuum chamber of less than 10 -2 mbar.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the welding pad is movable relative to the ion beam at a speed, V D , of between 0.1 mm / s and 1000 mm / s. It is thus possible to move the sample to treat areas whose size is greater than that of the beam.
  • the scrolling speed V D can be constant or variable.
  • the welding pad moves and the ion beam is fixed.
  • the ion beam sweeps the solder pad to be treated. It is also possible that the welding pad moves when the ion beam is movable.
  • the same area of the welding pad (for example the frustoconical head) is moved under the ion beam in a plurality, N, of passages at the speed V D.
  • the welding stud consists of copper or an alloy of this metal
  • the invention also relates to the method of welding galvanized sheet which uses the welding pad treated according to the method of the invention.
  • the sheet to be welded is made of a material chosen from the list consisting of all the grades of steel;
  • the sheet has been the subject of an anticorrosion treatment selected from the list of treatments based on zinc; for example, the galvannealed, electro-galvanized, hot-dip galvanized process will be included in this list.
  • the welding process using the solder pad treated by the method of the invention makes it possible to weld at a lower economic, energy and environmental cost, with a better quality of welding, especially in terms of stability and reproducibility of the Thermal conditions, new sheet metal composition, lighter with highly corrected corrosion protection. Maintenance cycles are much longer, reducing the cost of stopping robots.
  • FIGS. 1a to 1d illustrate various stages of degradation of a welding pad
  • FIG. 2 illustrates the atomic diffusion barrier produced on the surface of the welding pad according to the method of the invention
  • FIGS. 3a and 3b show the nitrogen concentration profiles characterizing the diffusion barrier obtained according to the process of the invention for two doses which made it possible to establish its effectiveness.
  • FIG. 4 illustrates a welding pad treatment device according to the method of the invention
  • FIGS. 1a-1d illustrate various steps that may lead to degradation of a solder pad: the welding operation, "fouling" of the surface of the solder pad with zinc, the diffusion of zinc deep into the welding stud, the erosion of the welding stud by tearing material that gives rise to a crater.
  • Figure l.a illustrates a welding operation.
  • a zinc layer 10 which has been previously deposited on a steel sheet 20 to provide protection against ambient corrosion.
  • the frustoconical head of a welding stud 30 is applied against the galvanized steel sheet, to allow the circulation of an electric current of about 10000 A (Amperes).
  • a peak of heat of about 700 ° C. is thus created in the contact zone 40 (delimited in dashed lines) allowing the formation of a zone allowing the soldering, referred to as a soldering point 60 between the sheet 20 and the sheet 50.
  • Fig. 1b illustrates the fouling of a welding pad head 30 by the liquid zinc residues 70 produced at the point of contact 80 of the welding operation.
  • a zinc deposit 10 remains stuck and "dirty" the head of the welding pad 30, thus changing its contact resistance. This has a direct effect on the reproducibility and quality of the next weld point.
  • FIG. 1c illustrates the dissolution by atomic diffusion of the zinc present on the sheet in the pad of welding.
  • the temperature of the welding operation is sufficient to cause the atomic diffusion of the zinc of the layer 10 in the welding pad 30.
  • a bonding or welding 90 connects the galvanized sheet and the solder pad, the latter being weakened by a zone underlying the creation of intermetallic compounds 100 consisting of copper and zinc.
  • Figure 1.d illustrates the tearing of material in the form of a crater.
  • the bonding or welding zone 90 remains integral with the galvanized sheet 10, driving with it the tearing of material 100 on the surface of the welding pad 30, giving rise to a crater 110.
  • FIG. 2 represents a section of a frustoconical solder pad having been treated according to the method of the invention.
  • An atomic diffusion barrier 302 is created at the contact surface of a welding pad 30. In this highly compressed zone, there is a high concentration of nitrogen placed in interstitial insertion or present in the form of metal nitrides.
  • This atomic diffusion barrier has a thickness 303 of a hundred nanometers which varies according to the implantation energies. It is effective enough to significantly slow the progression of zinc and other external elements inside the weld pad. It is very likely that this is reflected during the first welding operations, a difficulty of adhesion of liquid zinc to the surface of the welding pad thus reducing its fouling.
  • the upper zone 301 is not treated.
  • Figure 3.a shows the atomic concentration profile of nitrogen in a copper welding pad. It was calculated for a nitrogen ion beam composed of 50% nitrogen ions at 45 Kev, 40% ions of 90 Kev and finally 10% ion of 135 Kev. The total dose of implanted ions is 4.5 * 10 17 ions / cm 2. The lifetime of the pad has been multiplied by 100.
  • the abscissa axis expressed in Angstr m represents the depth of penetration of the nitrogen ions in the welding pad by taking its surface contact with the sheet as a reference.
  • the y-axis represents the atomic concentration of nitrogen. It can be seen that an atomic barrier with a thickness of about 3000 ⁇ (Angström) has been created on the surface of the pad.
  • Fig. 3.b represents the nitrogen concentration profile, calculated this time, for a dose of 9 * 10 17 ions / cm 2 .
  • the depth of the diffusion barrier remains at about 3000 ⁇ (Angstrom).
  • the surface concentration is closer to 40%, a value that is too high to favor the formation of CU 3 . This could explain the slight decrease in the service life of the weld pad compared to that observed for solder pads treated with aose of 4.5 * 10 17 ions / cm 2.
  • Figure 4 shows a device for processing metal welding pads.
  • the frustoconical head of the studs is turned towards the beam.
  • the welding pads 30 placed side by side move under a beam 100 produced by a compact source RCE (electronic cyclotron resonance) 110.
  • RCE electronic cyclotron resonance
  • These welding pads can for example scroll along an axis at a speed Vd under the beam 100 or for example on two axes on a plateau.

Abstract

The invention relates to a method for treating a metal welding stud (30) with an ion beam (100) in which: the ions of the beam are nitrogen ions; the ions have an acceleration voltage of 10 kV to 1000 kV; the temperature of the metal welding stud (30) is no higher than Tf; and the load of ions per surface unit is selected in a range of 1014 ions/ cm2 to 1019 ions/ cm2 in order to create a treatment thickness of 10 to 10000 nm. Said method advantageously provides a treatment for reducing welding stud erosion in the context of a method for welding sheet steel to which a zinc-based anti-corrosion treatment has been pre-applied.

Description

PROCEDE DE TRAITEMENT PAR UN FAISCEAU D'IONS D'UN PLOT DE SOUDAGE ET PROCEDE DE SOUDAGE METTANT EN ŒUVRE UN TEL PLOT DE METHOD FOR TREATING AN ION BEAM OF A WELDING PLOT AND WELDING METHOD USING SUCH A PLOT OF
SOUDAGE L'invention a pour objet un procédé de traitement par faisceau d'ions d'un plot de soudage métallique pour augmenter sa résistance aux dégradations métallurgiques induites par l'opération de soudage. L'invention a également pour objet un procédé de soudage utilisant le plot de soudage ainsi traité peur souder par points des tôles par exemple en acier ayant notamment subi préalablement un traitement anticorrosion à base de zinc. On est ainsi capable d'augmenter fortement la durée de vie du plot de soudage et de réduire considérablement les coûts de maintenance induits par l'arrêt des chaînes de robots nécessaire à son remplacement. The subject of the invention is an ion beam treatment method of a metal welding pad to increase its resistance to the metallurgical degradations induced by the welding operation. The invention also relates to a welding method using the weld pad thus treated to spot weld plates, for example steel having in particular previously undergone anti-corrosion treatment based on zinc. It is thus able to greatly increase the service life of the welding pad and significantly reduce the maintenance costs incurred by stopping the robot chains necessary for its replacement.
On entend par plot de soudage les embouts des électrodes de soudage à résistance par points (portées par exemple par une pince manœuvrée par un robot) . Ces plots sont soumis à des contraintes mécaniques et thermiques, et par suite à une usure importante, du fait de la mise en contact répétitive et sous pression de leur extrémité avec les tôles à souder, et de l'importance des intensités du courant électrique qui les traverse, qui peuvent être de l'ordre de 10 000 A sous basse tension. Ce courant provoque une fusion ponctuelle du métal de ces tôles, et l'extrémité de l'électrode peut donc être soumise à des élévations de température très importantes, malgré le refroidissement fourni par l'eau en circulation dans le circuit précité.  The term "welding pad" means the tips of resistance welding electrodes by points (carried for example by a clamp operated by a robot). These pads are subjected to mechanical and thermal stresses, and consequently to significant wear, because of the repetitive and pressure contacting of their end with the sheets to be welded, and of the importance of the intensities of the electric current. crosses, which can be of the order of 10,000 A under low voltage. This current causes a point melting of the metal of these sheets, and the end of the electrode can therefore be subjected to very large temperature rises, despite the cooling provided by the circulating water in the aforementioned circuit.
La reproductibilité de la qualité d'un point de soudure dans le temps est très dépendante de la qualité du contact entre les plots de soudage et les tôles. Or, ce contact se dégrade très rapidement dans le temps selon différents processus ; The reproducibility of the quality of a weld point in time is very dependent on the quality of the contact between the welding pads and the sheets. Now this contact is degrades very quickly over time according to different processes;
• tout d'abord, il y a une dégradation géométrique, causée par les chocs répétés dus à la fermeture de la pince de soudage et par le fait que les plots de soudage ne sont pas toujours parfaitement perpendiculaires aux tôles (programmation du robot) . Le fort dégagement de chaleur qui se produit pendant le soudage, ce qui provoque une altération des propriétés mécaniques et métallurgique du cuivre, fait que la surface de contact a tendance à s'accroître ; • first, there is a geometrical degradation, caused by the repeated shocks due to the closure of the welding clamp and the fact that the welding pads are not always perfectly perpendicular to the sheets (robot programming). The strong heat generated during welding, which causes an alteration of the mechanical and metallurgical properties of the copper, causes the surface of contact to tend to increase;
• La surface de tôle dans laquelle passe le courant de soudage devenant plus importante, un même courant de soudage ne permet plus d'obtenir la fusion dans un temps identique ; • Since the sheet surface in which the welding current passes becomes larger, the same welding current no longer makes it possible to obtain the fusion in the same time;
• Ensuite, on assiste à une dégradation métallurgique, du fait de l'oxydation des surfaces de contact, due à l'élévation de température et au transfert d'oxydes métalliques entre tôles et plots de soudage. Lors du soudage de tôles revêtues (zinguées, aluminées, etc.), il y a transfert du métal de revêtement vers l'électrode et constitution d'une couche de zinc ou d'aluminium modifiant considérablement les résistances de contact plots de soudage/tôles, et pouvant même provoquer des collages ou soudages entre plots de soudage et tôles. • Then, there is a metallurgical degradation, due to the oxidation of the contact surfaces, due to the temperature rise and the transfer of metal oxides between sheets and welding pads. During the welding of coated sheets (galvanized, aluminized, etc.), the coating metal is transferred to the electrode and a layer of zinc or aluminum is formed which considerably modifies the contact resistances of the welding pads / sheets , and may even cause collages or welds between solder pads and sheets.
Le soudage par points est la principale technique d'assemblage des tôles de carrosserie automobile. L'utilisation accrue, dans ce secteur de tôles d'acier revêtues de zinc contre la corrosion, est à l'origine d'une multiplication par 10 à 100 de la vitesse de dégradation métallurgique des plots de soudage, notamment en alliage de cuivre qui sont au contact des tôles. Cela a été démontré lors d' essai de durée sur la vie des plots de soudage menés pour différents revêtements de tôles de types : électrozingué et galvanisé à chaud, tous deux constitués de zinc, et « galvannealed », constitué d'alliage fer-zinc à plus haut point de fusion. Les résultats ont mis en évidence des mécanismes de dégradation métallurgiques communs, comme la " cratérisation " (creusement) des plots de soudages, leur élargissement par érosion de leur profil tronconique et non par épatement de l'alliage de cuivre comme on aurait pu s'y attendre, ou la dispersion de l'énergie électrique de soudage liée à cet élargissement, qui réduit la qualité des soudages. En revanche, selon le revêtement des différences importantes sont apparues en termes de cinétiques de cratérisation et d'érosion des électrodes. Sensiblement linéaires en fonction du nombre de points soudés, ces cinétiques sont nettement plus rapides pour un revêtement du type galvanisé à chaud que pour un revêtement « galvannealed ». Les cinétiques pour un revêtement électrozinqué sont intermédiaires, proches de celle d'un revêtement galvanisé à chaud pour la cratérisation et de celle d'un revêtement « galvannealed » pour l'érosion des électrodes. La cratérisation et l'érosion des plots de soudage sont dues à la formation et à la croissance par diffusion de couches d ' intermétalliques cuivre-fer-zinc, qui sont éliminées simultanément par quatre mécanismes : dissolution, extrusion, écaillage ou " laitonnage ". Le premier mécanisme explique la cratérisation, particulièrement rapide dans les cas des revêtements galvanisé à chaud et électrozingué, parce qu'ils sont constitués de zinc, donc liquides assez tôt au cours du soudage pour pouvoir activer la dissolution. L'érosion des plots de souaage est due aux trois autres mécanismes. L' extrusion et l' écaillage expliquent bien la cinétique assez lente dans les cas des revêtements galvannealed et électrozingué . Les comportements de ces deux revêtements sont proches car un revêtement électrozingué se transforme en un revêtement de type « galvannealed » au cours du soudage par réaction entre le substrat acier et le zinc du revêtement. En revanche, dans le cas d'un revêtement galvanisé à chaud, cette réaction est inhibée par une couche stable de type Fe2Al5, héritée du procédé de dépôt du zinc. La totalité du revêtement est donc fondue au cours du soudage, et évacuée sous forme liquide du contact tôle/plot de soudage, laissant le substrat acier en contact direct avec le plot de soudage. Cela active le mécanisme de " laitonnage ", sévère pour l'érosion des plots de soudage, et explique la cinétique particulièrement rapide observée dans le cas du revêtement galvanisé à chaud. Spot welding is the main technique for assembling automotive body panels. The increased use in this sector of zinc-coated steel sheets against corrosion has led to a 10 to 100-fold increase in the metallurgical degradation rate of the solder pads, especially in alloys. copper that are in contact with the sheets. This has been demonstrated during a life test on solder pads carried out for different types of sheet metal coatings: electrogalvanized and hot-dip galvanized, both made of zinc, and "galvannealed", made of iron-zinc alloy. at higher melting point. The results have revealed common metallurgical degradation mechanisms, such as the "cratering" (digging) of the welds, their widening by erosion of their frustoconical profile and not by epilation of the copper alloy as we could have done. expect it, or the dispersion of the electric welding energy related to this enlargement, which reduces the quality of the welds. On the other hand, depending on the coating, significant differences appeared in terms of kinetics of cratering and erosion of the electrodes. These kinetics are significantly linear in relation to the number of welded points, and are much faster for a hot dip galvanized coating than for a "galvannealed" coating. The kinetics for an electrozinated coating are intermediate, close to that of a hot galvanized coating for cratering and that of a "galvannealed" coating for electrode erosion. The cratering and erosion of the weld pads is due to the formation and diffusion growth of copper-iron-zinc intermetallic layers, which are eliminated simultaneously by four mechanisms: dissolution, extrusion, peeling or "brassing". The first mechanism explains cratering, which is particularly rapid in the case of hot-dip galvanized and electrogalvanized coatings, because they consist of zinc, which is therefore liquid at an early stage during welding in order to activate the dissolution. The erosion of the plots is due to the other three mechanisms. Extrusion and peeling explain the kinetics quite slow in the case of galvannealed and electrogalvanized coatings. The behaviors of these two coatings are close because an electrogalvanized coating turns into a "galvannealed" coating during the reaction welding between the steel substrate and the zinc of the coating. On the other hand, in the case of a hot-dip galvanized coating, this reaction is inhibited by a stable layer of Fe2Al5 type, inherited from the zinc deposition process. The entire coating is melted during welding, and discharged in liquid form from the sheet metal contact / welding pad, leaving the steel substrate in direct contact with the welding pad. This activates the "brassing" mechanism, which is severe for the erosion of welding pads, and explains the particularly fast kinetics observed in the case of hot-dip galvanized coating.
En ce qui concerne le traitement « galvannealed » sa capacité à protéger de la corrosion et la qualité de sa surface font de lui un revêtement très utilisé pour de nombreuses applications dans l'industrie automobile, en pièces visibles ou non visibles. La présence de fer dans le revêtement lui confère une aptitude particulière au soudage par points, ce qui conduit à préconiser spécialement le « galvannealed » lorsque les conditions d'assemblage s'avèrent problématiques avec d'autres revêtements. Le revêtement « galvannealed » offre une excellente protection contre la corrosion, même en cas d' endommagement (choc, rayure, gravillonnage) , grâce au comportement électrochimique du couple fer/zinc (effet anode sacrificiel). En cas d ' endommagement , le revêtement « galvannealed » possède un coefficient de frottement faible, ce qui facilite l'écoulement du métal entre la matrice et le poinçon. La dureté et le point de fusion de ce revêtement en font un produit apprécié pour sa soudabilité qui se rapproche de celle d'une tôle nue, avec en particulier des durées de vie des électrodes acceptables. Par exemple selon la norme ISO 18278-2 pour un acier « galvannealed » 45/45 d'épaisseur 0,7 mm, le domaine de soudabilité est de 8,6 à 9,6 kA et la durée de vie des plots de soudage de 1200 points sans recalage. With regard to the "galvannealed" treatment, its ability to protect against corrosion and the quality of its surface make it a widely used coating for many applications in the automotive industry, in visible or non-visible parts. The presence of iron in the coating gives it a particular aptitude for spot welding, which leads to recommend especially the "galvannealed" when the assembly conditions are problematic with other coatings. The "galvannealed" coating offers excellent protection against corrosion, even in case of damage (shock, scratch, grit), thanks to the electrochemical behavior of the iron / zinc couple (sacrificial anode effect). In the event of damage, the "galvannealed" coating has a low coefficient of friction, which facilitates the flow of metal between the die and the punch. The hardness and melting point of this coating makes it a preferred product for its weldability which is similar to that of a bare sheet metal, with particular life expectancy of acceptable electrodes. For example according to the ISO 18278-2 standard for a 45/45 "galvannealed" steel of 0.7 mm thickness, the weldability range is 8.6 to 9.6 kA and the service life of the welding pads of 1200 points without registration.
Un seul site de production automobile consomme en moyenne 200000 plots de soudage par an. L'industrie cherche à accroître la durée de vie des plots de soudage pour réduire le nombre de cycles de maintenance, extrêmement coûteux compte tenu de l'immobilisation des chaînes de robots qui résulte du changement de ces plots de soudure.  A single automotive production site consumes an average of 200,000 welding pads per year. The industry seeks to increase the service life of welding pads to reduce the number of maintenance cycles, extremely expensive given the immobilization of the robot chains that results from the change of these solder pads.
Pour résoudre ces problèmes on a pensé tout d'abord à effectuer un nettoyage des plots de soudage par rodage avec une périodicité donnée, mais en aucun cas le rodage ne permet de récupérer la qualité géométrique du plot de soudage neuve. De plus, le coût de cette opération, comprenant l'automatisation du procédé, l'achat et la mise en place de l'équipement et dans certains cas la perte de productivité, est relativement onéreux. On a également pensé à augmenter progressivement le courant de soudage pour tenir compte de la dégradation des plots de soudage, mais il s'agit d'une méthode extrêmement empirique, qui permet d'améliorer la situation, mais sans toutefois assurer une régularité de qualité satisfaisante, car les processus de dégradation des électrodes sont extrêmement complexes et peu répétitifs .  To solve these problems it was first thought to perform a cleaning of the solder pads with a given periodicity, but in no case break-in does recover the geometric quality of the new welding pad. In addition, the cost of this operation, including the automation of the process, the purchase and installation of the equipment and in some cases the loss of productivity, is relatively expensive. It has also been thought to gradually increase the welding current to take into account the degradation of the welding pads, but it is an extremely empirical method, which makes it possible to improve the situation, but without ensuring a regularity of quality. satisfactory because the electrode degradation processes are extremely complex and not very repetitive.
On doit donc se résoudre de manière traditionnelle, surtout quand la cadence de soudage est élevée, à remplacer régulièrement et fréquemment le corps d'électrode, et surtout le plot de soudage. Ainsi, le plot de soudage peu- avoir à être changé plusieurs fois par jour, et le corps d'électrode une fois pour chaque dizaine ou pour chaque vingtaine de changements de plots de soudage. Il en résulte un très fort besoin de traitement de plots de soudage, de préférence selon des méthodes facilement industrialisables, de manière à conserver le plus longtemps possible la géométrie des plots de soudage, en inhibant le plus possible les processus de dégradations métallurgiques provoquées notamment par la diffusion atomique du zinc, de l'aluminium... ou encore à l'oxydation et cela à des coûts raisonnables. We must therefore resolve in a traditional way, especially when the welding rate is high, to replace regularly and frequently the electrode body, and especially the welding pad. Thus, the welding pad may have to be changed several times a day, and the electrode body once for every ten or twenty changes of welding pads. This results in a very strong need for treatment of welding pads, preferably according to easily industrializable methods, so as to maintain as long as possible the geometry of the welding pads, by inhibiting as much as possible the metallurgical degradation processes caused in particular by the atomic diffusion of zinc, aluminum ... or oxidation at reasonable costs.
L' invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus, et notamment de permettre de créer une barrière de diffusion atomique à la surface du plot de soudage.  The object of the invention is to overcome the above disadvantages, and in particular to make it possible to create an atomic diffusion barrier on the surface of the welding pad.
L' invention propose ainsi un procédé de traitement par un faisceau d'ions d'un plot de soudage ou :  The invention thus proposes a method of treatment with an ion beam of a welding pad or:
- l'épaisseur du traitement à la surface du plot de soudage est compris entre 10 nm à 10000 nm (nanomètre) ;  the thickness of the treatment on the surface of the welding pad is between 10 nm and 10,000 nm (nanometer);
- les ions du faisceau d'ions sont de l'azote (N) ;  the ions of the ion beam are nitrogen (N);
- la tension d' accélération des ions est supérieure ou égale à 10 kV et inférieure ou égale à 1000 kV ;  the ion acceleration voltage is greater than or equal to 10 kV and less than or equal to 1000 kV;
- la température du plot de soudure est inférieure ou égale à Tf, où Tf est la température de fusion du métal de ladite couche métallique ; the temperature of the solder pad is less than or equal to T f , where T f is the melting temperature of the metal of said metal layer;
- on choisit la dose d' ions par unité de surface dans une plage comprise entre 1014 ions/cm" et 10"° ions/cm" de manière à produire à la surface du plot de soudage une barrière de diffusion atomique dont l'épaisseur est comprise entre 10 nm et 10000 nm. the ion dose per unit area is selected in a range of between 10 14 ions / cm "and 10" ions / cm "so as to produce at the surface of the welding pad an atomic diffusion barrier of which the thickness is between 10 nm and 10000 nm.
Le plot de soudage est, en général, constitué d'un alliage cuivreux à très forte teneur en cuivre.  The welding pad is generally made of a copper alloy with a very high copper content.
Le choix des conditions de bombardement de ces ions selon l'invention permet d'obtenir avantageusement une barrière de diffusion à la surface de contact du plot de soudage . Les inventeurs ont pu constater que les plages choisies selon l'invention visant la tension d'accélération et la dose d'ions par unité de surface permettent de sélectionner des conditions expérimentales où la production d'une barrière de diffusion atomique efficace est possible grâce à un bombardement ionique. The choice of the bombardment conditions of these ions according to the invention advantageously makes it possible to obtain a diffusion barrier on the contact surface of the welding pad. The inventors have found that the ranges chosen according to the invention for the acceleration voltage and the ion dose per unit area make it possible to select experimental conditions where the production of an effective atomic diffusion barrier is possible thanks to ion bombardment.
Malgré la faiblesse de l'épaisseur d'implantation, les inventeurs ont pu constater, à leur grand étonnement, une augmentation considérable de la durée de vie des plots de soudage traités d'un facteur 100 par rapport à ceux qui ne l'étaient pas. Ces plots de soudage avaient pour composition initiale en % de masse selon la norme EN12163 : Cu solde ; Cr (min 0,5 ; max 1.2) ; Zr (min 0,03 ; max 0.3) ; Fe (min 0 ; max 0.08) ; Si (min 0 ; max 0.1) ; autres 0.2. Ces tests de soudage ont été effectués sur des tôles en acier préalablement traitées selon le procédé galvannealed . Les plots de soudage ont été traités par implantation simultanée d'ions d'azote multiénergies à 45, 90 et 135 Kev. Les proportions relatives de ces ions étaient respectivement 50%, 40%, 10%. Les tests de soudage ont été évalués avec deux doses totales d'ions d'azote implantés l'une à 4,5* 1017 ions/cm2, l'autre à 9* 1017 ions/cm2. La première dose a mis en évidence l'augmentation de la durée de vie du plot de soudage d'un facteur 100, la seconde était légèrement moins bonne. Le traitement par implantation des plots de soudage a été réalisé à une température inférieure à 100° C, en utilisant un faisceau d'ions multichargés N+, N2+ , N3+ émis par une source à résonance cyclotronique électronique (RCE) et extrait avec une tension d'extraction de 45 KV. L'épaisseur de traitement, donc celle de barrière de diffusion atomique, à la surface du plot de soudure est estimée à environ 300 nm. Despite the weakness of the implantation thickness, the inventors were able to note, to their astonishment, a considerable increase in the service life of the treated solder pads by a factor of 100 compared to those which were not. . These welding pads had for initial composition in% mass according to EN12163: Cu balance; Cr (min 0.5, max 1.2); Zr (min 0.03, max 0.3); Fe (min 0, max 0.08); If (min 0, max 0.1); others 0.2. These welding tests were carried out on steel sheets previously treated according to the galvannealed process. The welding pads were processed by simultaneous implantation of multi-energy nitrogen ions at 45, 90 and 135 Kev. The relative proportions of these ions were respectively 50%, 40%, 10%. The welding tests were evaluated with two total doses of nitrogen ions implanted one at 4.5 * 10 17 ions / cm 2 , the other at 9 * 10 17 ions / cm 2 . The first dose showed an increase in the life of the solder pad by a factor of 100, the second was slightly worse. The implantation treatment of the welding pads was carried out at a temperature below 100 ° C, using a N +, N2 +, N3 + multicharged ion beam emitted by an electron cyclotron resonance (ECR) source and extracted with a voltage of 45 KV extraction. The treatment thickness, therefore that of the atomic diffusion barrier, at the surface of the solder pad is estimated at about 300 nm.
L'implantation d'azote dans du cuivre induit une augmentation de dureté superficielle. L'observation des zones traitées peut s'effectuer par des techniques d'observation microscopique, telles que microdureté à faible charge (de préférence inférieure à 10 g) . The implantation of nitrogen into copper induces an increase in surface hardness. Observation of treated areas can be performed by microscopic observation techniques, such as microhardness at low load (preferably less than 10 g).
Sans vouloir être lié par une quelconque théorie scientifique, on peut penser que le bombardement avec des ions dans les conditions selon l'invention fait l'effet d'une insertion forcée d'azote à l'échelle nanométrique autrement dit d'une compression du réseau, grâce à laquelle les réarrangements atomiques permettent le placement de l'azote en insertion interstitielle ou encore dans des nitrures métalliques plus ou moins stables, ce qui augmente considérablement l'énergie de déplacement des atomes de zinc dans la matrice en cuivre. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, la microdureté induite par le traitement ne semble pas à priori être à l'origine d'un tel effet sur le rallongement de la durée de vie des plots de soudage. La barrière de diffusion atomique créée par le procédé de l'invention semble beaucoup plus efficace pour inhiber la dégradation métallurgique liée à la migration dans le plot de soudage d'espèces externes comme le zinc, l'aluminium etc .  Without wishing to be bound by any scientific theory, it may be thought that the bombardment with ions under the conditions according to the invention has the effect of a forced insertion of nitrogen at the nanometric scale, in other words a compression of the network, thanks to which the atomic rearrangements allow the placement of nitrogen in interstitial insertion or in more or less stable metal nitrides, which considerably increases the displacement energy of the zinc atoms in the copper matrix. Contrary to what one might think, the microhardness induced by the treatment does not appear to be at the origin of such an effect on the extension of the service life of the welding pads. The atomic diffusion barrier created by the process of the invention seems much more effective in inhibiting metallurgical degradation due to migration in the welding pad of external species such as zinc, aluminum, etc.
Selon différents modes de réalisation qui peuvent être combinés entre eux :  According to different embodiments that can be combined with one another:
- la dose d' ions par unité de surface est comprise entre 1015 ions/cm2 et 1019 ions/cm2 ; the dose of ions per unit area is between 10 15 ions / cm 2 and 10 19 ions / cm 2 ;
l'épaisseur du traitement est compris en 10 nm et 10000 nm;  the treatment thickness is 10 nm and 10000 nm;
- la tension d'accélération des ions est comprise entre 20 kV et 200 kV ;  the ion acceleration voltage is between 20 kV and 200 kV;
- les ions sont produits par une source à résonance cyclotronique électronique (RCE) qui a l'avantage d'être compacte et économe en énergie ; - la production du faisceau par la source à résonance cyclotronique (RCE) électronique nécessite un traitement dans une enceinte sous vide inférieur à 10~2 mbar. the ions are produced by an electron cyclotron resonance (ECR) source which has the advantage of being compact and energy efficient; the production of the beam by the electron cyclotron resonance (ECR) source requires treatment in a vacuum chamber of less than 10 -2 mbar.
Selon différents modes de réalisation du procédé selon la présente invention, qui peuvent être combinés entre eux :  According to various embodiments of the method according to the present invention, which can be combined with one another:
le plot de soudage est mobile par rapport au faisceau d'ions à une vitesse, VD, comprise entre 0,1 mm/s et 1000 mm/s. Il est ainsi possible de déplacer l'échantillon pour traiter des zones dont la dimension est supérieure à celle du faisceau. La vitesse de défilement VD, peut être constante ou variable. Selon un mode de réalisation, le plot de soudage se déplace et le faisceau d'ions est fixe. Selon un autre mode de réalisation, le faisceau d'ions balaie le plot de soudage à traiter. Il est également possible que le plot de soudage se déplace quand le faisceau d'ions est mobile. Selon un mode de réalisation, une même zone du plot de soudage (par exemple la tête tronconique) est déplacée sous le faisceau d' ions selon une pluralité, N, de passages à la vitesse VD. Il est ainsi possible de traiter une même zone du plot de soudage avec une dose d' ions correspondant à la somme des doses d' ions reçues par cette zone à l'issue des N passages. On note également que si la taille de la tête du plot de soudage à traiter le permet, le traitement peut être statique et résulter d'un ou plusieurs « flash » d'ions ; the welding pad is movable relative to the ion beam at a speed, V D , of between 0.1 mm / s and 1000 mm / s. It is thus possible to move the sample to treat areas whose size is greater than that of the beam. The scrolling speed V D can be constant or variable. According to one embodiment, the welding pad moves and the ion beam is fixed. According to another embodiment, the ion beam sweeps the solder pad to be treated. It is also possible that the welding pad moves when the ion beam is movable. According to one embodiment, the same area of the welding pad (for example the frustoconical head) is moved under the ion beam in a plurality, N, of passages at the speed V D. It is thus possible to treat the same area of the welding pad with a dose of ions corresponding to the sum of the doses of ions received by this zone at the end of the N passes. It is also noted that if the size of the welding stud head to be treated allows it, the treatment can be static and result from one or more "flash" of ions;
- le plot de soudage est constitué de cuivre ou d'un alliage de ce métal;  the welding stud consists of copper or an alloy of this metal;
L' invention porte également sur le procédé de soudage de tôle zinguée qui utilise le plot de soudage traité selon le procédé de l'invention.  The invention also relates to the method of welding galvanized sheet which uses the welding pad treated according to the method of the invention.
Selon différents modes de réalisation du procédé de soudage d'une tôle zinguée, qui peuvent être combinés entre eux : - la tôle à souder est constituée d'un matériau choisi parmi la liste constituée de la totalité des nuances d ' aciers ; According to different embodiments of the method of welding a galvanized sheet, which can be combined with one another: the sheet to be welded is made of a material chosen from the list consisting of all the grades of steel;
- la tôle a fait l'objet préalable d'un traitement anticorrosion choisi parmi la liste des traitements à base de zinc; on mettra par exemple dans cette liste le procédé galvannealed, electrozingué , galvanisé à chaud. - The sheet has been the subject of an anticorrosion treatment selected from the list of treatments based on zinc; for example, the galvannealed, electro-galvanized, hot-dip galvanized process will be included in this list.
Selon un mode de réalisation, le procédé de soudage utilisant le plot de soudage traité par le procédé de l'invention, permet de souder à moindre cout économique, énergétique et environnemental, avec une meilleur qualité de soudure notamment en terme de stabilité et reproductibilité des conditions thermiques, de nouvelle composition de tôles, plus légère présentant une protection à la corrosion hautement renforcé. Les cycles de maintenance sont beaucoup plus longs réduisant de fait le coût inhérent à l'arrêt des robots .  According to one embodiment, the welding process using the solder pad treated by the method of the invention makes it possible to weld at a lower economic, energy and environmental cost, with a better quality of welding, especially in terms of stability and reproducibility of the Thermal conditions, new sheet metal composition, lighter with highly corrected corrosion protection. Maintenance cycles are much longer, reducing the cost of stopping robots.
D' autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, notamment en référence aux dessins annexés dans lesquels :  Other features and advantages of the present invention will emerge in the following description of nonlimiting exemplary embodiments, in particular with reference to the accompanying drawings in which:
- les figures la à Id illustrent différentes étapes de dégradation d'un plot de soudage ;  FIGS. 1a to 1d illustrate various stages of degradation of a welding pad;
la figure 2 illustre la barrière de diffusion atomique produite à la surface du plot de soudage selon le procédé de 1 ' invention ;  FIG. 2 illustrates the atomic diffusion barrier produced on the surface of the welding pad according to the method of the invention;
- les figures 3. a et 3.b représentent les profils de concentration en azote caractérisant la barrière de diffusion obtenue selon le procédé de l' invention pour deux doses qui ont permis d'établir son efficacité.  FIGS. 3a and 3b show the nitrogen concentration profiles characterizing the diffusion barrier obtained according to the process of the invention for two doses which made it possible to establish its effectiveness.
- la figure 4 illustre un dispositif de traitement de plot de soudage selon le procédé de l'invention ; Pour des raisons de clarté, les dimensions des différents éléments représentés sur ces figures ne sont pas nécessairement en proportion avec leurs dimensions réelles. Les mêmes références numériques sur les différentes figures correspondent aux mêmes parties. FIG. 4 illustrates a welding pad treatment device according to the method of the invention; For the sake of clarity, the dimensions of the various elements shown in these figures are not necessarily in proportion to their actual dimensions. The same numerical references in the different figures correspond to the same parts.
Les figures l.a à l.d illustrent différentes étapes pouvant conduire à une dégradation d'un plot de soudure: l'opération de soudage , « l'encrassement » de la surface du plot de soudure par du zinc, la diffusion du zinc en profondeur dans le plot de soudage, l'érosion du plot de soudage par arrachement de matière qui donne naissance à un cratère .  FIGS. 1a-1d illustrate various steps that may lead to degradation of a solder pad: the welding operation, "fouling" of the surface of the solder pad with zinc, the diffusion of zinc deep into the welding stud, the erosion of the welding stud by tearing material that gives rise to a crater.
La figure l.a illustre une opération de soudage. Une couche de zinc 10 qui a été préalablement déposée sur une tôle en acier 20 pour lui assurer une protection contre la corrosion ambiante. La tête tronconique d'un plot de soudage 30 est appliquée contre la tôle en acier zingué, pour permettre la circulation d'un courant électrique d'environ 10000 A (Ampères) . Une pointe de chaleur d'environ 700°C est ainsi créée dans la zone de contact 40 (délimitée en pointillés) permettant la formation d'une zone permettant la soudure, dénommée point de soudure 60 entre la tôle 20 et la tôle 50.  Figure l.a illustrates a welding operation. A zinc layer 10 which has been previously deposited on a steel sheet 20 to provide protection against ambient corrosion. The frustoconical head of a welding stud 30 is applied against the galvanized steel sheet, to allow the circulation of an electric current of about 10000 A (Amperes). A peak of heat of about 700 ° C. is thus created in the contact zone 40 (delimited in dashed lines) allowing the formation of a zone allowing the soldering, referred to as a soldering point 60 between the sheet 20 and the sheet 50.
La figure l.b illustre l'encrassement d'une tête de plot de soudage 30 par les résidus de zinc liquide 70 produit au point de contact 80 de l'opération de soudage. Lors du retrait du plot de soudage, un dépôt de zinc 10 reste collé et « encrasse » la tête du plot de soudage 30, modifiant ainsi sa résistance de contact. Cela a un effet direct sur la reproductibilité et la qualité du point soudure suivant. Fig. 1b illustrates the fouling of a welding pad head 30 by the liquid zinc residues 70 produced at the point of contact 80 of the welding operation. Upon removal of the welding pad, a zinc deposit 10 remains stuck and "dirty" the head of the welding pad 30, thus changing its contact resistance. This has a direct effect on the reproducibility and quality of the next weld point.
La figure l.c illustre la dissolution par diffusion atomique du zinc présent sur la tôle dans le plot de soudage. La température de l'opération de soudage est suffisante pour provoquer la diffusion atomique du zinc de la couche 10 dans le plot de soudage 30. Un collage ou soudage 90 relie la tôle zinguée et le plot de soudure, ce dernier étant fragilisé par une zone sous jacente de création de composés intermétalliques 100 constitués de cuivre et de zinc. FIG. 1c illustrates the dissolution by atomic diffusion of the zinc present on the sheet in the pad of welding. The temperature of the welding operation is sufficient to cause the atomic diffusion of the zinc of the layer 10 in the welding pad 30. A bonding or welding 90 connects the galvanized sheet and the solder pad, the latter being weakened by a zone underlying the creation of intermetallic compounds 100 consisting of copper and zinc.
La figure l.d illustre l'arrachement de matière sous forme de cratère. Lors du retrait du plot de soudage la zone de collage ou soudage 90 reste solidaire de la tôle zinguée 10 entraînant avec elle l'arrachement de matière 100 à la surface du plot de soudage 30 donnant naissance à un cratère 110.  Figure 1.d illustrates the tearing of material in the form of a crater. During the removal of the welding pad, the bonding or welding zone 90 remains integral with the galvanized sheet 10, driving with it the tearing of material 100 on the surface of the welding pad 30, giving rise to a crater 110.
La figure 2 représente une coupe d'un plot de soudage à tête tronconique ayant fait l'objet d'un traitement selon le procédé de l'invention. Une barrière de diffusion atomique 302, est créée à la surface de contact d'un plot de soudage 30. Dans cette zone fortement comprimée, on trouve une forte concentration d'azote placé en insertion interstitielle ou présent sous forme de nitrures métalliques. Cette barrière de diffusion atomique a une épaisseur 303 d'une centaine de nanomètres qui varie selon les énergies d'implantation. Elle est suffisamment efficace pour ralentir considérablement la progression du zinc et autres éléments externes à l'intérieur du plot de soudage. Il est fort probable que cela se traduise lors des premières opérations de soudage, par une difficulté d' adhésion du zinc liquide à la surface du plot de soudage réduisant ainsi son encrassement. La zone supérieure 301 n'est pas traitée.  FIG. 2 represents a section of a frustoconical solder pad having been treated according to the method of the invention. An atomic diffusion barrier 302 is created at the contact surface of a welding pad 30. In this highly compressed zone, there is a high concentration of nitrogen placed in interstitial insertion or present in the form of metal nitrides. This atomic diffusion barrier has a thickness 303 of a hundred nanometers which varies according to the implantation energies. It is effective enough to significantly slow the progression of zinc and other external elements inside the weld pad. It is very likely that this is reflected during the first welding operations, a difficulty of adhesion of liquid zinc to the surface of the welding pad thus reducing its fouling. The upper zone 301 is not treated.
La figure 3. a représente le profil de concentration atomique d'azote dans un plot de soudage en cuivre. Il a été calculé pour un faisceau d'ions d'azote constitué de 50% d'ions d'azote à 45 Kev, de 40% d'ions de 90 Kev et enfin de 10% d'ion de 135 Kev. La dose totale d'ions implantés est de 4,5 *1017 ions/cm2. La durée de vie du plot a été multipliée par 100. L'axe des abscisses exprimé en Angstr m représente la profondeur de pénétration des ions d' azote dans le plot de soudage en prenant pour référence sa surface de contact avec la tôle. L'axe des ordonnées représente la concentration atomique en azote. On constate qu'une barrière atomique d'une épaisseur d'environ 3000 Â (Angstrœm) a été créée à la surface du plot. La concentration atomique maximale en azote, située à environ 500 Â (Angstroem) est de 30%, ce qui la rend suffisamment proche de la composition stœchiométrique des nitrure de cuivre Cu3N (3 atomes de cuivre pour un atome d'azote) pour favoriser leur production. Il est fort probable que la présence de nitrures métalliques relativement stables puisse expliquer l'efficacité de la barrière de diffusion atomique pour ralentir fortement la migration du zinc. La fig. 3.b représente le profil de concentration en azote, calculé cette fois ci, pour une dose de 9 *1017 ions/cm2. La profondeur de la barrière de diffusion demeure égale à environ 3000 Â (Angstrœm) . La concentration en surface est par contre plus proche de 40%, une valeur trop forte pour favoriser la formation de CU3 . Cela pourrait expliquer la légère diminution de la durée de vie du plot de soudage par rapport à celle observée pour des plots de soudage traités avec une aose de 4,5 *1017 ions/cm2. Figure 3.a shows the atomic concentration profile of nitrogen in a copper welding pad. It was calculated for a nitrogen ion beam composed of 50% nitrogen ions at 45 Kev, 40% ions of 90 Kev and finally 10% ion of 135 Kev. The total dose of implanted ions is 4.5 * 10 17 ions / cm 2. The lifetime of the pad has been multiplied by 100. The abscissa axis expressed in Angstr m represents the depth of penetration of the nitrogen ions in the welding pad by taking its surface contact with the sheet as a reference. The y-axis represents the atomic concentration of nitrogen. It can be seen that an atomic barrier with a thickness of about 3000 Å (Angström) has been created on the surface of the pad. The maximum atomic concentration of nitrogen, at about 500 Å (Angstrom), is 30%, which makes it sufficiently close to the stoichiometric composition of copper nitride Cu 3 N (3 atoms of copper for a nitrogen atom) for to promote their production. It is highly likely that the presence of relatively stable metal nitrides may explain the effectiveness of the atomic diffusion barrier to significantly slow the migration of zinc. Fig. 3.b represents the nitrogen concentration profile, calculated this time, for a dose of 9 * 10 17 ions / cm 2 . The depth of the diffusion barrier remains at about 3000 Å (Angstrom). On the other hand, the surface concentration is closer to 40%, a value that is too high to favor the formation of CU 3 . This could explain the slight decrease in the service life of the weld pad compared to that observed for solder pads treated with aose of 4.5 * 10 17 ions / cm 2.
La figure 4 représente un dispositif de traitement de plots de soudage métalliques. La tête tronconique des plots est tournée vers le faisceau. Les plots de soudage 30 mis cote à cote se déplacent sous un faisceau 100 produit par une source compacte RCE (résonance cyclotronique électronique) 110. Ces plots de soudage peuvent par exemple défiler selon un axe à une vitesse Vd sous le faisceau 100 ou par exemple sur deux axes sur un plateau.  Figure 4 shows a device for processing metal welding pads. The frustoconical head of the studs is turned towards the beam. The welding pads 30 placed side by side move under a beam 100 produced by a compact source RCE (electronic cyclotron resonance) 110. These welding pads can for example scroll along an axis at a speed Vd under the beam 100 or for example on two axes on a plateau.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement par un faisceau d'ions (100) d'un plot de soudage métallique (30) caractérisé en ce que: 1. A process for treating an ion beam (100) with a metal welding pad (30), characterized in that:
- les ions du faisceau d'ions sont de l'azote (N) ;  the ions of the ion beam are nitrogen (N);
- la tension d'accélération des ions est supérieure ou égale à 10 kV et inférieure ou égale à 1000 kV de préférence entre 20 kV et 200 kV;  the ion acceleration voltage is greater than or equal to 10 kV and less than or equal to 1000 kV, preferably between 20 kV and 200 kV;
- la température du plot de soudage (30) est inférieure ou égale à Tf, où Tf est la température de fusion du métal dudit plot de soudage (30) ; the temperature of the welding pad (30) is less than or equal to T f , where T f is the metal melting temperature of said welding pad (30);
- on choisit la dose d' ions par unité de surface dans une plage comprise entre 1014 ions/cm2 et 1020 ions/cm2 de préférence entre 1015 ions/cm2 et 1019 ions/cm2 de manière à traiter superficiellement le plot de soudage dans une épaisseur comprise entre 10 et 10000 nm. the dose of ions per unit area is chosen in a range of between 10 14 ions / cm 2 and 10 20 ions / cm 2 , preferably between 10 15 ions / cm 2 and 10 19 ions / cm 2 so as to treat superficially the welding pad in a thickness between 10 and 10000 nm.
2. Procédé de traitement selon la revendication précédente caractérisé en ce que le plot de soudage métallique ( 30 ) est mobile par rapport au faisceau d'ions (100) à une vitesse, VD, comprise entre 0,1 mm/s et 1000 mm/s. 2. Processing method according to the preceding claim characterized in that the metal welding pad (30) is movable relative to the ion beam (100) at a speed, V D , between 0.1 mm / s and 1000 mm / s.
3. Procédé de traitement selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'une même zone du plot de soudage (30) est déplacée sous le faisceau d'ions (100) selon une pluralité, N, de passages à la vitesse VD. 3. Treatment method according to the preceding claim characterized in that a same region of the welding pad (30) is moved under the ion beam (100) in a plurality, N, of passages at the speed V D.
4. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le faisceau est produit par une source RCE (résonance cyclotronique électronique) (110). 4. Treatment method according to any one of the preceding claims characterized in that the beam is produced by a source RCE (electronic cyclotron resonance) (110).
5. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le plot de soudage métallique ( 30 ) est constituée d'un métal ou d'un alliage de ce métal, où le métal est du cuivre (Cu) . 5. Treatment process according to any one of the preceding claims characterized in that the metal welding pad (30) consists of a metal or an alloy of this metal, where the metal is copper (Cu).
6. Procédé de soudage de tôles (20, 50) caractérisé en ce qu'il utilise au moins un plot de soudage (30) traité selon l'une quelconque des revendications précédentes.  6. A method of welding sheets (20, 50) characterized in that it uses at least one welding pad (30) treated according to any one of the preceding claims.
7. Procédé de soudage de tôles selon la revendication précédente caractérisé en ce que la tôle (20, 50) est faite dans une nuance d'acier.  7. Sheet welding process according to the preceding claim characterized in that the sheet (20, 50) is made of a steel grade.
8. Procédé de soudage de tôles selon la revendication précédente caractérisé en ce que la tôle (20) a fait l'objet d'un traitement anticorrosion à base de zinc (10) .  8. Sheet welding process according to the preceding claim characterized in that the sheet (20) has been subjected to a corrosion treatment based on zinc (10).
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