L'invention concerne des solutions d'enduction aqueuses, acides, de phosphate de zinc, des procédés à basse température les utilisant pour former des enduits de transformation chimique sur des surfaces de fer et/ou de zinc, et de concentrats d'enduction et des solutions d'activation de métal contenant du titane utilisables dans ces procédés.
Dans la description qui suit, on emploie le mot "fer"
pour désigner tous type de substrats contenant du fer, en particulier l'acier; de même, le mot "zinc" est employé pour englober tous types de substrats contenant du zinc, en particulier l'acier galvanisé.
Les feuilles et autres composants en acier galvanisé
et non galvanisé, que l'on utilise par exemple dans la construction automobile et l'industrie de la construction, sont usuellement peints à la fois pour protéger le substrat d'acier contre la rouille ou une autre corrosion, et pour une
question d'aspect. La peinture ne se comporte cependant pas
bien lorsqu'elle est appliquée directement sur des surfaces
d'acier nu ou d'acier galvanisé - ses caractéristiques d'adhérence sont faibles (entraînant fréquemment des boursouflures de la peinture au cours du vieillissement) et la résistance à la corrosion de la surface peinte est généralement insatisfaisante. Il est dès lors classique, avant de
peindre des surfaces d'acier ou d'acier galvanisé, de leur
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enduit de transformation chimique, comme un enduit de phosphate de zinc.
De tels enduits de phosphate de zinc ont été pendant
de nombreuses années formés par mise en contact des surfaces d'acier ou d'acier galvanisé préalablement nettoyées (et fréquemment également activées) avec une solution d'enduction acide, aqueuse, de phosphate de zinc, contenant des
ions zinc et de l'acide phosphorique, chauffée à une température élevée, par exemple dans l'intervalle d'approxima-
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de zinc ainsi formés se sont montrés très satisfaisants
comme base pour la peinture appliquée ultérieurement, mais la consommation d'énergie impliquée dans le chauffage de la solution et son maintien à ces températures élevées entraîne un coût très élevé, augmentant avec le coût de l'énergie.
Plus récemment, on a donc développé des solutions de phosphate de zinc à "basse température", qui agissent à des
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(110[deg.]F) ou moins. Malheureusement, les enduits de phosphate de zinc formés par ces solutions à basse température ont tendance à être grossiers et friables et se sont révélés de façon générale bien moins satisfaisante que ceux formés par les solutions précédentes agissant à des températures supérieures.
On a maintenant trouvé que certaines solutions d'enduction de phospnate de zinc modifié agissent à des températures relativement basses pour former des enduits de phosphate de zinc sur du fer et/ou du zinc propres, en particulier de l'acier et de l'acier galvanisé, enduits qui sont à tous égards comparables en qualité à ceux formés à des températures plus élevées par les modes opératoires antérieurs.
Les solutions d'enduction aqueuses, acides, de l'invention, diffèrent des solutions connues de phosphate de zinc à basse température, avant tout en ce qu'elles contiennent une bien plus grande concentration d'ion nickel et une bien plus faible concentration d'ion zinc qu'avant. Egalement, de nombreuses solutions connues exigent la présence de manganèse, qui n'est ni nécessaire ni même souhaitable dans les solutions d'enduction de l'invention, et en est donc de préférence omis.
Selon un aspect de l'invention, on fournit une solution d'enduction aqueuse, acide, de phosphate de zinc, à utiliser pour former un enduit de transformation chimique sur des surfaces de fer et/ou de zinc, cette solution comprenant :
a) un ion zinc bivalent (Zn ) à une concentration non supérieure à environ 2,5 g/1 et, pour un usage sur des surfaces de zinc seul pas inférieure à environ 0,3 g/1, mais autrement pas inférieure à environ 0,9 g/l; b) un ion nickel bivalent (Ni++) à une concentration dans l'intervalle d'environ 0,6 à environ 2,0 g/1; <EMI ID=4.1> tervalle d'environ 1,0 à environ 10,0 g/1, et e) un ou plusieurs hydroxydes de métaux alcalins,en laquantité requise pour transformer en partie l'acide orthophosphorique en monophosphate de métal alcalin et ajuster ainsi le pH de la solution dans l'intervalle d'environ 3,0 à environ 3,5;
de même que - de façon facultative pour des surfaces de zinc seul, mais nécessaire dans les autres cas : <EMI ID=5.1> valle d'environ 0,10 à environ 0,65 g/1.
L'ion zinc bivalent est avantageusement présent à une concentration d' environ 0,9 à environ 2,5 g/1, même; lorsque la solution est destinée à être utilisée sur une surface de zinc; de préférence, il sera présent à une concentration dans l'intervalle d'environ 1,5 à environ 2,0 g/1. L'ion zinc bivalent peut être fourni sous la forme de toute source inorganique non toxique, par exemple l'oxyde de zinc, le chlorure de zinc, le nitrate de zinc, le carbonate de zinc, le bicarbonate de zinc ou le zinc métallique finement divisé.
L'ion nickel bivalent est de préférence présent à une concentration dans l'intervalle d'environ 1,2 à environ 1,7 g/1.
L'ion nickel bivalent peut être fourni sous la forme de toute source inorganique non toxique, par exemple l'oxyde de nickel, le chlorure de nickel, le nitrate de nickel, le carbonate de nickel, le bicarbonate de nickel ou le nickel métallique finement divisé.
L'acide orthophosphorigue est de préférence présent à
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sous sa forme commune du commerce, c'est-à-dire une solution aqueuse à 75 %. On peut ici noter que l'addition d'hydroxy�
de(s) de métaux alcalins pour l'ajustement du pH entraînera en fait la transformation d'une partie de l'acide phosphorique primitivement ajouté en monophosphate de métal alcalin, comme on l'expliquera plus en détail plus loin.
L'ion nitrate est de préférence présent à une concentration dans l'intervalle d'environ 2,0 à environ 7,0 g/1. L'ion nitrate peut être fourni sous la forme d'acide nitrique, mais il est de préférence fourni sous la forme des sels de métaux alcalins, par exemple nitrate de sodium et/ou de potassium.
Lorsque les ingrédients ci-dessus ont été incorporés dans la solution d'enduction aqueuse, on doit ajuster le pH de la solution dans l'intervalle d'environ 3,0 à environ 3,5 par addition d'un ou plusieurs hydroxydes de métaux alcalins, de préférence de l'hydroxyde de sodium et/ou de l'hydroxyde de potassium. Comme on l'a déjà mentionné plus haut, lorsque l'on ajoute un hydroxyde de métal alcalin à la solution qui contient de l'acide phosphorique, il se forme évidemment un monophosphate par réaction entre l'hydroxyde et l'acide ortho hosphorique.
En ce sens, la solution d'enduction peut donc être considérée comme contenant moins d'acide orthophosphorique que ce que l'on a indiqué ici, mais plus de monophosphate de métal alcalin; la même solution peut en fait être préparée en ajoutant séparément le monophosphate de métal alcalin à la solution, mais en réduisant la quantité d'acide orthophosphorique ajouté, de façon à atteindre le
pH requis. Cette autre technique, bien que rentrant dans le cadre de l'invention, est lourde et inutilement coûteuse, et elle n'est de ce fait pas recommandée.
Pour un usage sur des surfaces de zinc seul, il n'est pas nécessaire que la solution d'enduction contienne un ion nitrite (bien que sa présence ne soit pas néfaste) mais, lorsque l'on envisage un usage sur une surface qui est partiellement ou entièrement en fer, la solution doit contenir du nitrite, présent dans le large intervalle déjà indiqué plus haut. L'ion nitrite sera de préférence présent à une concentration dans l'intervalle d'environ 0,10 à environ 0,40 g/1. Il est le plus commodément fourni sous la forme de ses sels de métaux alcalins, par exemple nitrite de sodium et/ ou de potassium.
Un ingrédient facultatif mais préféré des solutions
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qu'il est présent, la solution devrait contenir d'environ 0,4 à environ 3,0 g/1 d'ion chlorate, et de préférence d'environ 0,8 à environ 1,5 g/1 d'ion chlorate. L'ion chlorate est commodément fourni sous la forme de ses sels de métaux alcalins, par exemple chlorate de sodium et/ou chlorate de potassium. Lorsque du chlorate est présent dans la solution de revêtement aqueuse contenant du nitrate, on préfère également qu'il y ait au moins deux fois plus d'ion nitrate que d'ion chlorate.
Un autre ingrédient facultatif des solutions d'enduction de l'invention est l'ion ferrique (Fe +++ ).
S'il est incorporé volontairement comme un ingrédient séparé, l'ion ferrique devrait être présent à une concentration dans l'intervalle d'environ 0,010 à environ 0,020 g/1. S'il est incorporé volontairement à la solution d'enduction, l'ion ferrique est commodément fourni sous la forme de chlorure ferrique, mais il est également possible d'utiliser des sels ferriques d'autres anions, tels que ceux mentionnés plus haut comme sources convenables lors de l'addition d'ion zinc. Il faut cependant se rappeler que, même s'il n'est pas ajouté volontairement à la solution, l'ion ferrique sera engendré dans la solution lorsque l'on en enduira des surfaces de fer.
Un autre ingrédient facultatif des solutions d'enduction de l'invention est encore une faible quantité d'un composé contenant un fluorure. Sa quantité ne semble pas critique, mais devrait être assez faible. Le composé contenant un fluorure qui est employé peut prendre la forme d'un sel ou d'un complexe, par exemple l'acide fluosilicique, l'acide fluotitanique., le bifluorure d'ammonium ou le bifluorure de sodium.
Un avantage des solutions d'enduction aqueuses, acides, de l'invention est qu'elles donnent lieu à la formation de très peu de boue, à l'usage et au repos, à la différence de solutions comparables connues, qui tendent à former beaucoup de boue.
Selon un autre aspect de l'invention, on fournit également un procédé de formation d'un enduit de transformation chimique du type phosphate de zinc sur des surfaces de fer et/ou de zinc, pour servir de base à un enduit de finition appliqué ultérieurement, qui consiste à :
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moins 30 secondes, avec une solution d'enduction aqueuse, acide, telle que divulguée ici, et ensuite
(B) enlever l'excès de la solution aqueuse acide de la surface ainsi revêtue.
Les surfaces de fer et/ou de zinc qui peuvent recevoir un enduit de transformation par le procédé de l'invention sont avant tout celles en acier galvanisé et non galvanisé, y compris l'acier laminé à froid et des alliages d'acier d'autres compositions qui sont destinés à être peints. Ainsi, des composants et pièces en acier de différents types utilisés en automobile, dans la construction et dans les machines peuvent dans la plupart des cas avantageusement recevoir un enduit de transformation au moyen des procédés de l'invention.
Des surfaces d'acier, d'acier galvanisé et autres, en fer et/ou zinc, devraient être propres avant de recevoir un enduit de transformation, et elles peuvent être nettoyées en utilisant les procédés et les compositions de nettoyage bien connus dans la technique, par exemple par traitement avec des compositions de nettoyage alcalines. De plus, on peut dans un cas typique frotter des surfaces d'acier ou d'acier
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d'hydrocarbures aliphatiques, avant le nettoyage proprement dit.
Le contact entre la surface et la solution d'enduction peut être obtenu soit par pulvérisation de la solution sur La surface, soie par immersion de la surface dans la solution.
Pour la plupart des applications, la solution d'enduction devrait de préférence être maintenue 5 une température
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contact devrait être d'au moins 30 secondes, mais ne doit usuellement pas être supérieur à environ 5 minutes. Des temps de contact supérieurs peuvent en fait être utilisées sans augmenter le poids de l'enduit, puisqu'un équilibre est atteint assez rapidement entre l'enduit et la solution, mais ces temps de contact plus longs ne servent en pratique à rien au-delà de 5 minutes. Dans la plupart des cas, les temps de contact préférés sont dans l'intervalle d'environ 30 secondes à environ 2 minutes.
Tout excès de solution d'enduction est de préférence enlevé de la surface enduite, par rinçage à l'eau. Cette opération de rinçage peut être effectuée à la température ambiante, par pulvérisation, ou par immersion de la surface dans l'eau de rinçage.
Le procédé de l'invention comprendra avantageusement l'opération préliminaire consistant à former la solution d'enduction par dilution appropriée, avec de l'eau, d'une composition concentrée, comme on le décrira plus loin. Un avantage de l'invention est que l'on peut facilement préparer des concentrats, utiles pour former la solution d'enduction, mais de moindre volume et donc mieux adaptés au stockage et au transport, qui sont très stables au stockage.
Selon un autre aspect de l'invention, on fournit également une composition concentrée, à diluer avec une quantité appropriée d'eau pour former la solution.d'enduction aqueuse, acide (à utiliser au moins sur des surfaces de zinc) dans le procédé divulgué ici, ce concentrât étant une solution aqueuse contenant une source d'ion zinc bivalent
en quantité suffisante pour établir sa concentration à plus de 2,5 g/1, et qui contient également, par partie en poids d'ion zinc d'environ 0,24 à environ 6,7 parties en poids d'ion nickel bivalent, d'environ 6 à environ 150 parties en poids d'acide.orthophosphorique, et d'environ 0,4 â environ
33,3 parties en poids d'ion nitrate.
Pour assurer que le concentrât, lors d'une dilution avec une quantité appropriée d'eau, forme une solution d'enduction aqueuse, acide, convenant pour être utilisée sur des surfaces non seulement de zinc, mais également de fer ou-de zinc et fer, le concentrat contiendra de préférence, par partie d'ion zinc bivalent, d'environ 0,24 à environ 2,2 parties en poids d'ion nickel bivalent, d'environ 6 à environ 50 parties en
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11,1 parties en poids d'ion nitrate.
Dans tous les cas, on préfère spécialement que le concentrat contienne, par partie en poids d'ion zinc bivalent, d'environ 0,6 à environ 1,1 parties en poids d'ion nickel
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cide orthophosphorique, et d'environ 1 à environ 2,8 parties en poids d'ion nitrate.
Facultativement, mais c'est de loin préféré, le concentrat contiendra également un ion chlorate. Des concentrats qui forment par dilution des solutions d'enduction convenant pour être utilisées au moins sur des surfaces de zinc peuvent contenir, par partie en poids d'ion zinc bivalent, d'environ 0,16 à environ 10 parties en poids d'ion chlorate. Lorsque la solution d'enduction doit convenir pour être utilisée non seulement sur des surfaces de zinc mais également sur des surfaces de fer ou de zinc et fer, le concentrat devrait contenir d'environ 0,16 à environ 3,3 parties en poids d'ion chlorate par partie en poids d'ion zinc bivalent. Dans tous les cas, on préfère cependant que le concentrat contienne, par partie en poids d'ion zinc, d'environ 0,4 à environ 0,6 partie en poids d'ion chlorate.
Facultativement, le concentrât'peut également comprendre un ion ferrique. Si c'est le cas, lorsque la solution d'enduction (formée par sa dilution) est destinée à être utilisée au moins sur des surfaces de zinc, le concentrat devrait contenir d'environ 0,004 à environ 0,067 parties en poids d'ion ferrique par partie en poids d'ion zinc bivalent.
Lorsque la solution est destinée à être utilisée sur des surfaces non seulement de zinc, mais également de fer ou de fer et zinc, le concentrat devrait contenir d'environ 0,004 à environ 0,022 parties d'ion ferrique par partie en poids d'ion zinc bivalent. Si l'ion ferrique doit être présent dans le concentrât, il est dans tous les cas préférable que le concentrât en contienne d'environ 0,005 à environ 0,013 partie en poids par partie en poids de l'ion zinc bivalent.
Le concentrat de l'invention peut avoir toute concentration souhaitée, que l'on peut atteindre, mais il.;devrait normalement avoir une concentration en ion zinc d'au moins environ 30 g/1.
Considérant de nouveau le procédé de l'invention, il peut comprendre avantageusement l'opération préliminaire, précédent immédiatement l'étape d'enduction (A), de traitement des surfaces propres avec une solution d'activation du métal.
Bien que le procédé puisse être mis en oeuvre avec succès sans stade d'activation antérieur, des enduits de transformation plus lourds et plus adhérents sont généralement formés lorsque les surfaces ont été activées avant ap-
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On dispose de différentes solutions classiques d'activation de métaux, qui peuvent être utilisées dans ce but. Ce sont généralement des solutions aqueuses colloïdales contenant un composé de titane. Ainsi, on emploie par exemple fréquemment une solution aqueuse colloïdale de fluorure de titane et de potassium et de phosphate disodique.
Une solution d'activation de métaux originale est cependant fournie par l'invention, solution qui produit une plus grande activation de l'acier nettoyé que celle produit par des solutions classiques d'activation de métaux, et conduit à la formation d'enduits de transformation de phosphate uniformes, denses, et à des poids d'enduit supérieurs.
Une caractéristique préférée du procédé de l'invention est donc qu'il emploie une solution d'activation de métaux contenant du titane du type décrit plus en détail plus loin.
Selon un autre aspect de l'invention, on procure une solution d'activation de métaux aqueuse contenant du titane, qui consiste en, ou comprend une solution aqueuse et/ou une dispersion colloïdale contenant :
(a) au moins environ 0,005 g/1 d'ion manganèse, et <EMI ID=15.1>
La solution d'activation de métaux, de l'invention, qui vient d'être décrite, confient particulièrement pour un usage dans le procédé divulgué ici, mais convient en fait également pour être utilisée avant l'application de tout autre type d ' enduit de transformation de phosphate, comme des enduits de transformation classiques de phosphate de zinc ou de phosphate de manganèse-fer.
La solution d'activation de métal contiendra de préférence d'environ 0,025 à environ 0,075 g/1 d'ion manganèse et d'environ 0,006 à environ 0,012 g/1 d'ion titane.
L'ion manganèse peut être introduit sous la forme d'un sel insoluble, comme du phosphate de manganèse ou du carbonate de manganèse, et ceci est en fait préféré. Il peut cependant également être présent sous la forme d'ur, sel soluble, tel que son chlorure, son sulfate, son fluorure ou son nitrate; lorsque l'on emploie un sel soluble de manganèse,
sa concentration ne devrait cependant pas dépasser environ 0,05 g/1, parce que des quantités supérieures tendent à nuire à la nature colloïdale souhaitée de la solution.
L'ion titane peut être introduit sous la forme de n'importe quel composé de titane qui forme une suspension colloïdale lorsqu'il est ajouté à la solution aqueuse sous une forme finement divisée. Des exemples de tels composés
de titane comprennent le fluorure de titane et de potassium et l'oxalate de titane et de potassium.
Des sels de métaux alcalins peuvent facultativement, mais souvent avec avantage, être inclus dans la solution aqueuse d'activation de métal, tels des citrates et/ou
des phosphates de métaux alcalins, pour stabiliser la solution et/ou y établir le pH souhaité. Le pH devrait normale-ment être maintenu dans l'intervalle de 7 à 8, bien que des valeurs plus élevées, allant par exemple jusqu'à environ 10, soient également satisfaisantes.
La solution d'activation de métal décrite ci-dessus devrait être appliquée à la surface nettoyée. La solution d'activation de métal devrait être maintenue à une tempéra-
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moins environ 10 secondes, et est de préférence d'environ
30 secondes à environ 1 minute.
Lorsque l'acier a été retiré du contact avec la solution d'activation décrite ci-dessus, il peut être immédiatement traité, sans rinçage, avec la solution prévue pour l'enduit de transformation.
Facultativement, la solution d'activation de métal
de l'invention peut cependant être combinée à un nettoyant alcalin connu, de façon à atteindre simultanément le nettoyage et l'activation. La solution de nettoyage/activation combinée doit contenir l'ion manganèse et l'ion titane aux mêmes concentrations que celles déjà décrites plus haut. Le composant nettoyant alcalin de la combinaison peut être un nettoyant alcalin utilisé pour nettoyer l'acier, qui contient un métal alcalin, un ou plusieurs agents tensio-actifs et facultativement un silicate de métal alcalin et/ou d'autres ingrédients facultatifs classiques.
La solution de nettoyage/activation combinée devrait être appliquée sur la surface à une température dans l'inter-
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l'intervalle d'environ 43-49[deg.]C (110-120[deg.]F) pour une durée
de traitement d'environ 30 secondes à environ 2 minutes, de préférence d'environ 60 secondes à 90 secondes. L'excès de solution de nettoyage/activation devrait ensuite être enlevé de la surface, par exemple par rinçage à l'eau, avant appli-. cation d'un enduit de transformation sur celle-ci.
Une autre caractéristique facultative du procédé de l'invention est encore une opération finale d'après rinçage suivant, avec ou sans rinçage intermédiaire et/ou séchage
de l'enduit, l'opération (B) , dans laquelle la surface ayant reçu l'enduit de transformation-est mise en contact avec une solution aqueuse acidifiée contenant un ion chrome trivalent, un ion chrome hexavalent ou un mélange d'ions chrome hexavalent/trivalents. Ces solutions d'après rinçage dites au chrome sont par elles-mêmes bien connues, et fréquemment utilisées pour traiter de l'acier enduit de phosphate de zinc obtenu par des procédés connus.
Les surfaces de zinc et/ou fer ayant reçu un enduit
de transformation formé par Le procédé de l'invention ont d'excellentes propriétés, alors même que le traitement se fait à des températures relativement basses, comme le feront apparaître les résultats donnés dans les exemples qui suivent. De plus, les enduits ont des caractéristiques perceptibles qui leur sont propres.
Lorsque de l'acier propre reçoit un enduit de transformation par le procédé de l'invention, la solution d'enduction étant pulvérisée sur l'acier pendant une minute, l'enduit formé contient environ deux à trois fois la quantité d'ion nickel bivalent présente dans les enduits classi-
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l'enduit de phosphate de zinc avec une solution d'acide chromique (5% en poids/volume) et en analysant la solution résultante par spectroscopie par absorption atomique. Ces enduits de phosphate de zinc ont également été analysés par spectroscopie électronique A.uger (en utilisant un appareil ce Perkin-Elmer Physical Electronics Division (PHI) modèle
595 qui combine microscopie électronique à balayage et spec-
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et on a trouvé que l'ion nickel bivalent se concentrait dans les 100 A extérieurs de la surface enduite.
Lorsque de l'acier propre reçoit un enduit de trans-
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phosphate de zinc. Ceci a été déterminé en enlevant l'enduit de phosphate de zinc avec une solution d'acide chromique
(5% poids/volume) et en analysant cette solution par spectroscopie par absorption atomique. Ces enduits de phosphate de zinc ont également été analysés par spectroscopie élec-
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cette analyse a matrë la présence d'environ 11% Fe (% atomique relatif).
Quelle que soit la signification de ces déterminations,
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phate de zinc+fer formés selon l'invention assurent une meilleure protection contre la corrosion et présentent une meilleure adhérence vis-à-vis de la peinture que les enduits classiques de phosphate de zinc qui ne contiennent virtuellement que de l'hopéite.
Il est bien sur entendu que l'invention s'étend également à des articles fabriqués en fer et/ou zinc, sur les surfaces desquels un enduit de transformation chimique est formé par le procédé divulgué ici.
Pour assurer une meilleure compréhension de l'invention, sous tous ses aspects, elle sera maintenant décrite plus en détail, bien que seulement 3 titre d'illustration, dans les exemples qui suivent.
Exemple 1
Stade préliminaire 1 : préparation d'un concentrat
On prépare une composition aqueuse concentrée, contenant tous les ingrédients stables de La solution d'enduction par transformation, mais sous une forme de faible volume convenant pour le transport et le stockage, à partir des ingrédients donnés dans la liste qui suit, qui donne également la concentration fiale de chaque ingrédient dans le concentrât aqueux.
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Le concentrât décrit ci-dessus est formé par le mode opératoire qui suit. D'abord, on forme une boue dans de l'eau chaude,avec l'oxyde de zinc et L'oxyde de nickel, et on mélange parfaitement. On ajoute ensuite lentement l'acide phosphorique au mélange agité, jusqu'à ce que la solution devienne claire. On la laisse alors se refroidir
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en agitant, la solution d'hydroxyde de sodium. La solution résultante peut de nouveau se refroidir jusqu'à environ
49[deg.]C (1200F),, et finalement on ajoute le nitrate de sodium,
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et on agite la solution jusqu'à ce qu'elle devienne claire. Stade préliminaire II : préparation d'une solution d'enduction
On prépare une solution d'enduction par transformation, aqueuse, acide, à partir du concentrât du stade I cidessus, en l'ajoutant à de l'eau en quantité suffisante pour former une solution à 5% du concentrat dans l'eau, et en
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La solution d'enduction par transformation, aqueuse, acide, résultante, contenait les ingrédients suivants, dans les quantités indiquées :
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de NaOH, est de 3,3.
Stades A, B et C : opérations d'enduction de, transformation et d'après-rinçage
Trois panneaux d'acier laminé à froid (alliage d'acier à faible teneur en carbone AISI 1010; composition : C = 0,08-
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impuretés usuelles) sont d'abord nettoyés en utilisant une solution de nettoyage classique activée par titane, silicatée, fortement alcaline (miss dans le commerce par Amchem Products, Inc. sous la marque RIDOLINE 1310), et sont ensuite traités comme suit.
La solution d'enduction préparée comme décrit plus
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tion chauffée sur les panneaux d'acier pendant une minute, formant ainsi sur la surface du substrat d'acier un enduit de phosphate de zinc.
Les panneaux d'acier ainsi enduits sont alors rincés à l'eau du robinet pour enlever l'excès de solution d'enduction.
Les panneaux d'acier à enduit de phosphate reçoivent ensuite une pulvérisation, pendant environ 30 secondes,
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d'acétate de chrome et 0,0008% en volume d'hydrate d'hydrazine, dont le pH a été ajusté dans l'intervalle de 4,0 à 5,0 par addition de H3P04 (solution à 75%).
L'excès de solution d'après rinçage est finalement enlevé des panneaux d'acier par rinçage dans l'eau distil-
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Application de l'enduit de finition ultérieur
Les panneaux d'acier secs, enduits de phosphate, sont alors immergés dans un bain d'un apprêt pour dépôt électrolytique cathodique (PPG 3002). Les panneaux sont enlevés
du bain d'apprêt, rincés à l'eau distillée pour enlever l'excès d'apprêt, et cuits au four à environ 182[deg.]C (360�F) pendant 20 minutes. On applique un enduit de finition d'émail acrylique (DuPont 922) en utilisant une installation classique de pulvérisation électrostatique, et les panneaux sont ensuite cuits dans un four à environ 121[deg.]C (250[deg.]F) pendant 30 minutes. L'épaisseur totale de l'apprêt plus l'enduit de finition se situait entre 53,3 et 63,5 u (2,1 et
2,5 mils). Après cuisson, l'enduit de finition se révèle lisse, uniforme et fort adhérent.
Test
Les panneaux ayant reçu l'enduit de finition subissent trois tests différents, comme suit
Panneau 1 : test ASTM B-117 d'exposition au brouillard salin
Ceci est un test tout-à-fait classique qui ne doit donc pas être décrit plus en détail.
Panneau 2 : test de 10 cyles, de formation de boursouflures
Dans ce test, le panneau est rayé, selon ASTM D-1654, en recevant un trait.marqué à la pointe à tracer, d'environ
10,2 cm (4 pouces), horizontal, commençant à environ 10,2
cm (4 pouces) du haut du panneau. Le panneau rayé subit ensuite 10 cycles consistant chacun en :
(a) 24 heures d'exposition au brouillard salin (ASTM B-117) <EMI ID=36.1> traitement consistant en 8 heures à environ 38+ 1[deg.]C
(100 + 2[deg.]F), à une humidité relative de 100%, et
16 heures à la température et l'humidité relative ambiantes normales, et
(c) 48 heures à la température et " l'humidité relative ambiantes normales.
Le panneau est ensuite rincé à l'eau, séché et examiné. Panneau 3 : test' d'adhérence à l'humidité
Ce test est mis en oeuvre en immergeant le panneau pendant 240 heures dans de l'eau dësionisêe à 50[deg.]C. Le panneau est ensuite retiré, séché à l'air, et soumis à une forme légèrement modifiée du 'test par rayage croisé ASTM D-3359, tel que décrit dans cette norme,si ce n'est que l'on utilise ici 10 lignes de hachure croisées de 2 mm de largeur.
Evaluation des résultats
Les résultats des tests ci-dessus sont les suivants Panneau 1 : test ASTM B-117 d'exposition au brouillard salin
Perte moyenne du trait après 1500 heures d'exposition:
<EMI ID=37.1>
Perte moyenne du trait : 1,4 mm.
Panneau 3 : test d'adhérence à l'humidité
Après 24 heures, pas de perte de peinture.
<EMI ID=38.1>
manière semblable à ce qui est décrit à l'exemple :.,.mais en omettant l'opération d'après-rinçage. Au lieu de cela, les panneaux d'acier.\ enduit de -phosphate sont rincés à l'eau du robinet pour enlever l'excès de solution d'enduction, sont ensuite de nouveau rincés, mais cette fois à l'eau distillée à la température ambiante, et sont ensuite séchés à l'air.
On applique sur les panneaux le même système de peinture qu'à l'exemple 1, de la même manière; les panneaux ayant reçu l'enduit de finition subissent le même programme de test qu'à l'exemple 1.
Evaluation des résultats
Les résultats obtenus sont les suivants.
Panneau 1 : test ASTM B-117 d'exposition au brouillard salin
Perte moyenne du trait après 1500 heures d'exposition:
approximativement 0,79 mm (1/32 pouce)
Panneau 2: test de 10 cycles, de formation de boursouflures
Perte moyenne du trait : 6 mm
Panneau 3: test d'adhérence à l'humidité
95 % de la peinture adhérait dans la zone à hachures croisées.
Exemple 3
Trois panneaux d'acier laminé à froid, de la même composition que ceux utilisés à l'exemple 1, sont nettoyés comme décrit à l'exemple 1, et ensuite rincés à l'eau du robinet pour enlever l'excès de nettoyant.
On compose comme suit un mélange d'activation de métal :
<EMI ID=39.1>
Ce mélange est dissous et/ou dispersé de façon colloïdale dans l'eau, à une concentration de 1,2 grammes de mélange par litre, pour former une solution d'activation de métal contenant du titane. On le chauffe à approximativement
<EMI ID=40.1>
pendant 30 secondes.
Opération d'enduction de transformation
On prépare une solution d'enduction aqueuse comme décrit à l'exemple 1, et on la chauffe à 35[deg.]C (95[deg.]F). Les panneaux d'acier activé sont immergés dans la solution chauffée pendant 2 minutes, formant ainsi un enduit lisse de phosphate de zinc sur les surfaces du panneau d'acier.
Les panneaux d'acier à enduit de phosphate sont rincés d'abord à l'eau du robinet pour enlever l'excès de solution d'enduction, et ensuite à l'eau distillée; finalement, les panneaux sont séchés à l'air.
Application de l'enduit de finition
Les panneaux secs à enduit de phosphate recoivent ensuite un enduit de finition en utilisant le même système de peinture qu'à l'exemple 1, qui est appliqué de la même manière sur les panneaux.
Tests et évaluation des résultats
On effectue les tests suivants, produisant les résultats indiqués.
Panneau 1: test d'exposition au brouillard salin ASTM B-117
Perte moyenne du trait après 1500 heures d'exposition :
approximativement 0,40 mm (1/64 pouce).
Panneau 2: test de 10 cycles, de formation de boursouflures.
Perte moyenne du trait : 1 mm.
Panneau 3: test d'adhérence à l'humidité
Pas de perte de peinture.
Exemple 4
Trois autres panneaux d'acier laminé à froid, de la même composition que ceux utilisés à l'exemple 1, sont nettoyés, activés, reçoivent un enduit de transformation et un enduit de finition d'une manière identique à ce qui est décrit à l'exemple 1, si ce n'est que l'on emploie un après-rinçage
au chrome, comme suit.
Aprës-rinçage au chrome.
Lorsque l'excès de la solution d'enduction a été enlevé des panneaux à enduit de phosphate, par rinçage à l'eau du robinet, ils sont plongés dans une solution d'après-rinçage, aqueuse, au chrome, contenant 200 ppm de chrome hexavalent
et 85 ppm de chrome trivalent, pendant 20 secondes à la température ambiante.
<EMI ID=41.1>
près-rinçage et sont rincés à l'eau distillée pour enlever l'excès de solution d'après-rinçage, et enfin, séchés à l'air.
Après application sur les panneaux du même système de peinture que celui décrit à l'exemple 1, de la même manière que celle de l'exemple 1, les panneaux peints résultants se révèlent lisses, la peinture étant distribuée de façon uniforme, et y adhérant fortement.
Tests et évaluation des résultats
On effectue les tests suivants, avec les résultats indiqués.
Panneau 1: test d'exposition au brouillard salin ASTM B-117
Perte moyenne du trait après 1500 heures d'exposition :
approximativement 0,40 mm (1/64 pouce).
Panneau 2: test de 10 cycles, de formation de boursouflures.
Perte moyenne du trait : 1 mm.
Panneau 3: test d'adhérence à l'humidité
Pas de perte de peinture.
Exemple 5
Pour illustrer l'invention en ce qui concerne l'enduction de transformation de surfaces de zinc, on.suit le mode opératoire suivant.
<EMI ID=42.1>
tion de métal
On compose comme suit un mélange d'activation de métal:
<EMI ID=43.1>
Ce mélange est dissous et/ou dispersé de façon colloïdale dans l'eau, à une concentration de 1,2 grammes de mélange par litre, pour former une solution d'activation de métal contenant du titane.
Stade préliminaire II : préparation d'une solution d'enduction
On prépare une solution d'enduction de transformation, aqueuse, acide, ayant la composition suivante :
Solution d'enduction
<EMI ID=44.1>
par addition de NaOH.
Opérations d'enductiori de transformation et d'après-rinçage
On nettoie d'abord trois panneaux d'acier galvanisé
(Armco G90, galvanisé par trempage à chaud, minimum de paillettes, portant un enduit de zinc d'approximativement 137
<EMI ID=45.1>
classique, activée par titane, silicatée, fortement alcaline
(mise dans le commerce par Amchem Products, Inc. sous la marque RIDOLINE 1310), et on les rince ensuite � l'eau du robinet.-',.
Les panneaux ainsi nettoyés reçoivent ensuite, pendant
30 secondes, une pulvérisation de la solution d'activation de métal préparée comme décrit au stade préliminaire I ci-
<EMI ID=46.1>
(80[deg.]F) .
Les panneaux d'acier galvanisé ainsi activé reçoivent ensuite, pendant 1 minute, une pulvérisation de la solution d'enduction préparée comme décrit au stade préliminaire II ci-dessus, chauffée à une température de 35[deg.]C (95[deg.]F).
Les panneaux d'acier galvanisé ainsi enduits sont ensuite rincés à l'eau du robinet, et ils reçoivent un aprèsrinçage par pulvérisation, pendant 30 secondes à la température ambiante, d'une solution aqueuse d'après-rinçage contenant 0,025 % en volume d'acétate de chrome et 0,0008 % en volume d'hydrate d'hydrazine; et dont le pH avait été ajusté dans l'intervalle de 4,0 à 5,0 par addition de H3P04 (solution à 75 %). La solution d'après-rinçage en excès est enlevée des panneaux d'acier galvanisé en les rinçant dans l'eau distillée; ils sont ensuite séchés à l'air. Application de l'enduit de finition ultérieur
Après application sur les panneaux du même système de
<EMI ID=47.1>
uniforme et fortement adhérente.
Tests et évaluation des résultats
On effectue les tests suivants, produisant les résultats indiqués.
Panneau 1: test d'exposition au brouillard salin ASTM B-117
Perte moyenne du trait après 672 heures d'exposition:
approximativement 1,98 mm (5/64 pouce).
Panneau 2: test de 10 cycles, de formation de boursouflures
Perte moyenne du trait : 0,5 mm.
Panneau 3: tests d'adhérence à l'humidité
97 % de la peinture adhérait à la zone à hachures croi-
<EMI ID=48.1>
Exemple 6
Trois panneaux d'acier galvanisé (Armco G90, galvanisé par trempage à chaud, minimum de paillettes) sont nettoyés, activés, reçoivent un enduit de transformation et un enduit de finition d'une manière identique à ce qui est décrit à
<EMI ID=49.1>
tal contient 1,2 grammes, par litre d'eau, d'un mélange d'activation de métal ayant la composition suivante :
<EMI ID=50.1>
Tests et évaluation des résultats
On effectue les tests suivants, produisant les résultats indiqués.
Panneau 1: test d'exposition au brouillard salin ASTM B-117
Perte moyenne du trait après 672 heures d'exposition :
approximativement 1,59 mm (1/16 pouce).
Panneau 2: test de 10 cycles, de formation de boursouflures
Perte moyenne du trait : 0,5 mm.
Panneau 3: test d'adhérence à l'humidité
99 % de la peinture adhérait à la zone à hachures croisées.
Exemple 7
Stade de nettoyage préliminaire
Un panneau d'acier laminé à froid (alliage d'acier à faible teneur en carbone AISI 1010) est nettoyé en utilisant une solution de nettoyage classique, activée par titane, silicatée, fortement alcaline (mise dans le commerce par Amchem products, Inc. sous la marque RIDOLINE 1310) et est ensuite rincé à l'eau du robinet.
Stade d'activation préliminaire
Le panneau nettoyé reçoit ensuite une pulvérisation, pendant 30 secondes à une température d'approximativement
27[deg.]C (80�F) d'une solution d'activation de métal contenant 1,2 grammes, par litre d'eau, d'un mélange d'activation de métal ayant la composition suivante :
<EMI ID=51.1>
Opérations d'enduction de transformation et d'après-rinçage
Le panneau d'acier activé reçoit ensuite une pulvérisation, pendant une minute, de la même solution d'enduction de transformation que celle décrite à l'exemple 1, chauffée à une température de 35[deg.]C (95[deg.]F). Le panneau d'acier ainsi enduit est ensuite rincé, d'abord avec de l'eau du robinet, ensuite avec une solution d'après-rinçage au chrome, contenant 200 ppm de chrome hexavalent et 85 ppm de chrome trivalent, pulvérisée sur les surfaces du panneau pendant 20 secondes à la température ambiante. Le panneau est ensuite rincé à nouveau, maintenant avec de l'eau distillée, et est finalement séché à l'air.
Application de l'enduit de finition ultérieur
On pulvérise sur les surfaces du panneau une peinture alkyd monôcouche fréquemment utilisée dans l'industrie de transformation des métaux (Guardsman Light-Tan Single-Coat, mise dans le commerce par Guardsman Paint Company), et le panneau est ensuite cuit au four pendant 12 minutes à approximativement 163[deg.]C (325[deg.]F). Le film de peinture résultant
<EMI ID=52.1>
Tests et résultats
Le panneau subit le test d'exposition au brouillard salin ASTM B-117 pendant 168 heures.
La perte moyenne du trait est d'approximativement 0,79 mm (1/32 pouce).
REVENDICATIONS
1. Solution d'enduction aqueuse, acide, de phosphate de zinc, à utiliser pour former un enduit de transformation chimique sur des surfaces de fer et/ou de zinc, caractérisée en ce qu'elle comprend :
a) un ion zinc bivalent (Zn ) à une concentration non supérieure à environ 2,5 g/1 et, pour un usage sur des surfaces de zinc seul, pas inférieure à environ 0,3 g/1, mais <EMI ID=53.1> d) un ion nitrate (N03-) à une concentration dans l'intervalle d'environ 1,0 à environ 10,0 g/1, et e) un ou plusieurs hydroxydes de métaux alcalins, en quantité requise pour transformer en partie l'acide orthophosphorique en monophosphate de métal alcalin et ajuster ainsi le pH de la solution dans l'intervalle d'environ 3,0 à environ 3,5;
de même que - de façon facultative pour des surfaces de zinc seul, mais nécessaire dans les autres cas : <EMI ID=54.1> tervalle d'environ 0,10 à environ 0,65 g/1.