Procédé et dispositif pour la réalisation de revêtements métalliques composites sur des bandes métalliques

Abstract

 Le dispositif selon l'invention comprend : un caisson constitué de deux carters symétriques (10-10') entre lesquels circule en continu la bande (B) munie d'un revêtement de base déposé au trempé ; des fentes ou groupes d'orifices de soufflage (16-16') ménagés dans ledit caisson, afin d'insuffler une poudre de métal d'addition en suspension dans un jet gazeux sur la surface de la bande pourvue du revêtement de base, un ventilateur de recirculation (14) alimentant lesdites fentes ou groupes d'orifices de soufflage ; des fentes ou groupes d'orifices de reprise (18, 18') prévues dans ledit caisson pour recueillir le gaz encore chargé de poudre métallique, afin de le diriger vers l'aspriration du ventilateur de recirculation, où un moyen de dosage (24, 26) ajoute la quantité de poudre métallique nécessaire devant être souf- fleé sur la bande, et un joint aérodynamique (28-28') prévu à chaque extrémité du caisson, pour empêcher le gaz recirculé chargé de poudre métallique de s'échapper vers l'exterieur.

Description

[0001] Cette invention traite de la production de revêtements métalliques composites sur des bandes métalliques.

[0002] Il est connu que la résistance des bandes d'acier contre la corrosion peut être améliorée en y déposant des couches de protection constituées par des revêtements de matières organiques ou métalliques. Généralement, ces revêtements sont déposés en continu à l'aide d'installations appropriées.

[0003] Les revêtements métalliques peuvent être déposés sur les bandes à protéger soit au trempé, soit par voie électrolytique.

[0004] Dans le procédé de dépôt au trempé, la bande est plongée dans un bain constitué par le métal de revêtement fondu. Compte tenu des températures de fusion des métaux susceptibles de constituer un revêtement protecteur contre la corrosion, le nombre des métaux pouvant être ainsi utilisés est assez restreint. Il s'agit essentiellement de l'étain, du plomb, du zinc, de l'aluminium, ou de leurs alliages.

[0005] Dans la mise en oeuvre du procédé de dépôt du revêtement protecteur par voie électrolytique, on peut faire appel à des métaux de revêtement présentant une température de fusion plus élevée, et qui apportent une protection contre la corrosion plus efficace que celle apportée par les métaux de revêtement énumérés ci-dessus. Parmi les métaux utilisables pour un dépôt électrolytique, on peut citer notamment le nickel ou le chrome. Ce procédé permet en outre de constituer des couches de revêtements à plusieurs composants superposés, ou intimement mélangés, à l'intérieur desdites couches.

[0006] On comprend que la technique du dépôt par voie électrolytique permet d'assurer une plus grande souplesse dans la formation des couches de revêtement métallique, et de réaliser des revêtements protecteurs dont la résistance à la corrosion est supérieure à celle obtenue par la technique de dépôt au trempé. Cependant, le procédé de dépôt par voie électrolytique présente l'inconvénient de ne pas pouvoir être associé, directement et dans une même installation, à un traitement de recuit de bande, ce qui est possible dans les installations de métallisation au trempé. Par ailleurs, la faible flexibilité et l'importance des équipements électriques s'ajoutent aux inconvénients que présentent les installations de métallisation par voie électrolytique.

[0007] Il résulte de ce qui précède que le besoin se fait actuellement sentir de disposer de systèmes associant une technologie de revêtement au trempé à des moyens permettant de réaliser des couches de revêtement contenant des éléments présentant une température de fusion élevée et assurant, de ce fait, une résistance à la corrosion accrue. En conséquence, la présente invention apporte un procédé et un dispositif permettant de réaliser de telles couches de revêtements composites dans une installation de métallisation au trempé.

[0008] L'invention fait appel à des techniques de dépôt de revêtements métalliques connues et appliquées dans les lignes de métallisation en continu, par exemple dans les lignes de galvanisation ou les lignes d'alumini- sation, ainsi qu'à des techniques, également connues, de modification de la structure cristalline du revêtement, après métallisation, par soufflage de particules métalliques finement divisées en suspension dans un jet de gaz, avant le figeage du revêtement.

[0009] Le procédé objet de cette invention est essentiellement caractérisé en ce que la poudre du métal d'addition en suspension dans un jet gazeux est mise au contact du revêtement métallique déposé sur la bande par la technique du trempé continu, avant la solidification de ce revêtement, de manière que les particules de la poudre de métal d'addition pénètrent dans ledit revêtement afin d'obtenir une structure composite donnant à la bande une résistance à la corrosion accrue par rapport à celle procurée par un revêtement de base exempt de métal d'addition.

[0010] La procédé de métallisation utilisé dans le procédé selon l'invention peut être celui mis en oeuvre dans de nombreuses lignes de galvanisation en continu. En ce qui concerne la technique de dépôt du métal d'addition pour modifier la structure cristalline du revêtement déposé au trempé, on peut faire appel au procédé dit de "minifleurage", décrit dans le brevet français n° 1 446 335 et dans le brevet américain n° 4 111 154. Selon ce procédé, on souffle des particules pulvérulentes de zinc en suspension dans un gaz porteur sur la surface d'une tôle sortant d'un bain de galvanisation, afin d'obtenir un figeage du zinc sur cette surface. Cependant, contrairement au procédé de minifleurage à poudre de zinc, qui exige que le revêtement soit figé avant de quitter le dispositif, le procédé objet de cette invention rend indépendants 1 e soufflage de la poudre du métal d'addition et la solidification du revêtement qui peut se produire après le passage dans l'appareillage.

[0011] Le procédé selon l'invention s'applique en particulier à l'addition de poudre de nickel ou d'alliages de nickel à un revêtement de zinc ou d'alliages de zinc. Il s'applique également à l'addition de poudre de nickel à un revêtement de zinc réalisé sous la forme d'un alliage fer-zinc.

[0012] Selon une caractéristique de cette invention, la concentration de la poudre de métal d'addition déposée dans le revêtement de base est comprise entre 0, 1 et 15% de ce revêtement, et de préférence entre 0, 5 et 3%.

[0013] Selon une autre caractéristique de cette invention, la granulométrie de la poudre de métal d'addition déposée dans le revêtement de base est comprise entre 0, 5 et 20 microns, et de préférence entre 1 et 5 microns.

[0014] Selon l'invention, et à titre d'exemple non limitatif, on a produit des tôles avec l'addition de poudre de nickel sur une ligne de galvanisation industrielle. Les conditions de fabrication ont été les suivantes :

[0015] Le revêtement caractéristique obtenu par le procédé selon l'invention contient principalement la phase il (êta) de zinc avec les cristaux d'alliage fer-zinc à l'interface acier-revêtement. Le métal d'addition (du nickel, dans l'exemple considéré) est présent dans tout le revêtement, aux joints de grains de la phase η de zinc. Il présente un accroissement de concentration au voisinage de la surface du revêtement. Cet accroissement conduit à l'amélioration de la tenue du revêtement à la corrosion accélérée dans le brouillard salin. Les essais sur les échantillons produits dans les conditions spécifiées ci-dessus ont donné les résultats suivants :

- tenue au brouillard salin (essai suivant la norme AFNOR NFA 41002) du revêtement sans addition de nickel ................. 240 heures

- tenue du revêtement de même poids avec addition de nickel..694 heures

[0016] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple ci-dessus, et elle peut s'appliquer à des combinaisons de différents éléments pouvant constituer à la fois le revêtement de base et le métal d'addition, étant entendu que le métal d'addition fond à une température plus élevée que le métal de revêtement.

[0017] L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé spécifié ci-dessus.

[0018] Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend : un caisson réalisé par l'assemblage de deux carter symétriques délimitant entre eux un passage vertical dans lequel circule en continu la bande munie du revêtement de base déposé au trempé ; des fentes ou des groupes d'orifices de soufflage ménagés dans ledit caisson, afind'insuffler la poudre de métal d'addition en suspension dans un jet gazeux sur la surface de la bande munie du revêtement de base, ce soufflage s'effectuant de préférence selon une direction sensiblement perpendiculaire à la bande ; un ventilateur de recirculation alimentant lesdites fentes ou groupes d'orifices de soufflage ; des fentes ou groupes d'orifices de reprise, prévues dans ledit caisson pour recueillir le gaz encore chargé de poudre métallique pour le diriger vers l'aspiration du ventilateur de recirculation, où un moyen de dosage ajoute la quantité de poudre métallique nécessaire devant être soufflée sur le revêtement, et-un joint aérodynamique prévu à chaque extrémité dudit caisson, pour empêcher le gaz recirculé, chargé de poudre du métal d'addition, de s'échapper vers l'extérieur.

[0019] D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, qui illustrent, à titre d'exemples non limitatif, trois exemples de réalisation d'installations selon l'invention. Sur les dessins, les figures 1 à 3 sont des vues schématiques illustrant ces installations.

[0020] On se réfère en premier lieu à la figure 1.

[0021] Sur cette figure, on a représenté schématiquement, en 10 et 10', les deux carters symétriques constituant le caisson du dispositif, ces carters étant disposés de façon à ménager un passage sensiblement vertical 12, dans lequel passe en continu la bande B pourvue du revêtement de base déposé par un procédé au trempé. L'installation comprend un ventilateur de recirculation 14 alimentant des fentes telles que 16, 16¹ ou des groupes d'orifices circulaires de soufflage, sur la bande B, du gaz tenant en suspension les particules du métal d'addition, par exemple de la poudre de nickel, le soufflage s'effectuant de préférence selon une direction sensiblement perpendiculaire à la bande Dans cet exemple de réalisation, les fentes ou groupes d'orifices de soufflage 16, 16¹ sont situés aux extrémités du caisson de soufflage

[0022] Le caisson de soufflage est en outre pourvu de fentes ou de groupes d'orifices circulaires de reprise, tels que 18, 18', qui recueillent le gaz encore chargé de poudre métallique pour le diriger vers l'aspiration du ventilateur de recirculation 14. Sur la conduite de reprise 20 vient déboucher une conduite d'alimentation en poudre 22, apportant la quantité de poudre métallique nécessaire devant être soufflée sur le revêtement de la bande B. A cet effet, le dispositif comprend une trémie 26 de stockage de la poudre du métal d'addition, et un doseur de poudre 24. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, les fentes ou groupes d'orifices de reprise 18, 18' sont situés dans la partie centrale du caisson.

[0023] On prévoit en outre, à chaque extrémité des carters 10-10' du caisson, un joint aérodynamique 28, 28', respectivement, pour empêcher le gaz recirculé, chargé de poudre métallique, de s'échapper vers l'extérieur du caisson. Ces joints aérodynamiques 28, 28¹ sont réalisés sous la forme de fentes de soufflage assurant la projection à grande vitesse de gaz frais contre la bande B, ces fentes étant alimentées par un ventilateur 30.

[0024] Selon l'invention, on prévoit une fuite de gaz soufflé avant son arrivée au caisson de soufflage, dans le système de recirculation, afin de mieux maîtriser l'étanchéité du dispositif par rapport à l'air ambiant, la fuite étant compensée par une admission d'air frais dans le système de recirculation. Dans cet exemple de réalisation, cette fuite est obtenue par une vanne 32, un filtre 34 étant prévu sur l'échappement de cette vanne afin de recueillir les particules de poudre métallique dont le gaz est chargé avant l'évacuation de ce dernier vers l'extérieur.

[0025] On se réfère maintenant à la figure 2, qui illustre un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Cette variante est identique au dispositif décrit ci-dessus en référence à la figure 1, à l'exception de la disposition des fentes de soufflage et de reprise. Dans cet exemple d'exécution, les fentes ou groupes d'orifices de soufflage 36-36' sont situés au centre du caisson, et les fentes ou groupes d'orifices de reprise 38-38' sont placés aux extrémités de ce caisson.

[0026] Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, la disposition des groupes d'orifices de soufflage 36, 36' et des fentes de reprise 38, 38' est la même que dans le mode de réalisation illustré par la figure 2 ; cependant, on utilise ici des ventilateurs séparés pour le soufflage et pour le reprise. En effet, l'installation comporte un ventilateur de soufflage 40, alimenté en poudre de métal d'addition par la trémie 26 et le système doseur 24, et un ventilateur de reprise 42, sur la sortie duquel est monté un filtre 34'. Le ventilateur de reprise dispose d'un débit égal ou supérieur au débit du ventilateur de soufflage.

[0027] On peut, bien sûr, sans sortir du cadre de cette invention, envisager d'autres dispositions et arrangements relatifs des fentes ou orifices de soufflage et de reprise, des ventilateurs, des filtres, etc. , ainsi que l'utilisation du procédé dans l'ambiance du gaz protecteur.

Revendications

1 - Procédé pour la réalisation de revêtements métalliques composites sur une bande métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en contact un revêtement métallique, déposé sur la bande par la technique du trempé en continu avant la solidification dudit revêtement métallique, avec une poudre d'un métal d'addition en suspension dans un jet gazeux, la température de fusion de la poudre du métal d'addition étant supérieure à celle du métal du revêtement de base, de manière que les particules de la poudre de métal d'addition pénètrent dans ledit revêtement, afin d'obtenir une structure composite, donnant à la bande une résistance à la corrosion accrue par rapport à celle procurée par un revêtement de base exempt de métal d'addition.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration de la poudre du métal d'addition déposée dans le revêtement de base est comprise entre 0, 1 et 15%, et de préférence entre 0, 5 et 3% du revêtement de base.

3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la granulométrie de la poudre du métal d'addition déposée dans le revêtement de base est comprise entre 0, 5 et 20 microns, et de préférence entre 1 et 5 microns.

4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le métal d'addition est de la poudre de nickel ou des alliages de nickel, et en ce que le revêtement de base est constitué de zinc, d'alliages de zinc et d'aluminium, ou d'un alliage fer-zinc.

5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend : un caisson réalisé par l'assemblage de deux carters symétriques (10-10'), délimitant entre eux un passage vertical dans lequel circule en continu la bande (B) munie du revêtement de base déposé au trempé ; des fentes ou groupes d'orifices de soufflage (16-16¹ ; 36, 36') ménagés dans ledit caisson, afin d'insuffler la poudre de métal d'addition en suspension dans un jet gazeux sur la surface de la bande pourvue du revêtement de base, ce soufflage s'effectuant de préférence selon une direction sensiblement perpendiculaire à la bande, un ventilateur de recirculation (14) alimentant lesdites fentes ou groupes d'orifices de soufflage ; des fentes ou groupes d'orifices de reprise (18, 18^t ; 38, 38'), prévues dans ledit caisson pour recueillir le gaz encore chargé de poudre métallique, afin de le diriger vers l'aspiration du ventilateur de recirculation, où un moyen de dosage (24, 26) ajoute la quantité de poudre métallique nécessaire devant être soufflée sur la bande, et un joint aérodynamique (28-28¹), prévu à chaque extrémité du caisson, pour empêcher le gaz recirculé chargé de poudre métallique de s'échapper vers l'extérieur.

6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fentes ou groupes d'orifices de soufflage (16, 16') sont disposés aux extrémités du caisson de soufflage, et en ce que les fentes ou groupes d'orifices de reprise (18, 18¹) sont placés au centre dudit caisson.

7 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fentes ou groupes d'orifices de soufflage (36, 36') sont placés au centre du caisson de soufflage, et en ce que les fentes ou groupes d'orifices de reprise (38-38') sont disposés aux extrémités dudit caisson.

8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne (32) pour créer une fuite dans le circuit de gaz de soufflage avant son arrivée au caisson de soufflage, un système de filtration (34) étant prévu sur l'échappement de ladite vanne.

9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux ventilateurs : un ventilateur (14) de soufflage du gaz tenant en suspension la poudre du métal d'addition, et un ventilateur (42) pour la reprise dans le caisson des gaz encore chargés de poudre métallique, le débit du ventilateur de reprise étant égal ou supérieur à celui du ventilateur de soufflage.

Dessins