CA2950476A1 - Tole d'acier munie d'un revetement a protection cathodique sacrificielle comprenant du lanthane - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle comprenant de 1 à 40% en poids de zinc, de 0,01 à 0,4% en poids de lanthane, et éventuellement jusqu'à 10% en poids de magnésium, éventuellement jusqu'à 15% en poids de silicium, et éventuellement jusqu'à 0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éléments additionnels, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables. Elle concerne également un procédé de fabrication de pièces par emboutissage à chaud ou à froid et les pièces pouvant être ainsi obtenues.
Description
Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle comprenant du lanthane La présente invention concerne une tôle d'acier munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle, plus particulièrement destinée à la fabrication de pièces pour automobile, sans y être pour autant limitée.
En effet, à ce jour, seuls les revêtements de zinc ou d'alliages de zinc apportent une protection renforcée contre la corrosion en raison d'une double protection barrière et cathodique. L'effet barrière est obtenu par l'application du revêtement à la surface de l'acier, qui empêche ainsi tout contact entre l'acier et le milieu corrosif et est indépendant de la nature du revêtement et du substrat. Au contraire, la protection cathodique sacrificielle est basée sur le fait que le zinc est un métal moins noble que l'acier et, qu'en situation de corrosion, il se consomme préférentiellement à l'acier. Cette protection cathodique est en particulier essentielle dans les zones où l'acier est directement exposé à
l'atmosphère corrosive, comme les bords découpés où les zones blessées où l'acier est à nu et où le zinc environnant va être consommé avant toute attaque de la zone non revêtue.
Cependant, du fait de son bas point de fusion, le zinc pose problème lorsqu'il faut souder les pièces, car on risque de le vaporiser. Pour pallier ce problème, une possibilité est de réduire l'épaisseur du revêtement, mais on limite alors la durée dans le temps de la protection contre la corrosion. En outre, lorsqu'on souhaite durcir la tôle sous presse, notamment par emboutissage à chaud, on observe la formation de microfissures dans l'acier qui se propagent depuis le revêtement. De même, la mise en peinture de certaines pièces revêtues préalablement de zinc et durcies sous presse nécessite une opération de sablage avant phosphatation en raison de la présence d'une couche d'oxyde fragile en surface de la pièce.
L'autre famille de revêtements métalliques communément utilisés pour la production de pièces pour l'automobile est la famille des revêtements à base d'aluminium et de silicium.
Ces revêtements ne génèrent pas de microfissuration dans l'acier lorsqu'on les déforme en raison de la présence d'une couche d'intermétallique Al-Si-Fe et présentent une bonne aptitude à la mise en peinture. S'ils permettent d'obtenir une protection par effet barrière et sont soudables, ils ne permettent cependant pas d'obtenir de protection cathodique.
La demande EP 1 997 927 décrit des tôles d'acier résistantes à la corrosion et revêtues d'un revêtement comprenant plus de 35% en poids de Zn et comprenant une phase en non-équilibre dont la chaleur spécifique mesurée par calorimétrie différentielle à balayage
protection cathodique sacrificielle, plus particulièrement destinée à la fabrication de pièces pour automobile, sans y être pour autant limitée.
En effet, à ce jour, seuls les revêtements de zinc ou d'alliages de zinc apportent une protection renforcée contre la corrosion en raison d'une double protection barrière et cathodique. L'effet barrière est obtenu par l'application du revêtement à la surface de l'acier, qui empêche ainsi tout contact entre l'acier et le milieu corrosif et est indépendant de la nature du revêtement et du substrat. Au contraire, la protection cathodique sacrificielle est basée sur le fait que le zinc est un métal moins noble que l'acier et, qu'en situation de corrosion, il se consomme préférentiellement à l'acier. Cette protection cathodique est en particulier essentielle dans les zones où l'acier est directement exposé à
l'atmosphère corrosive, comme les bords découpés où les zones blessées où l'acier est à nu et où le zinc environnant va être consommé avant toute attaque de la zone non revêtue.
Cependant, du fait de son bas point de fusion, le zinc pose problème lorsqu'il faut souder les pièces, car on risque de le vaporiser. Pour pallier ce problème, une possibilité est de réduire l'épaisseur du revêtement, mais on limite alors la durée dans le temps de la protection contre la corrosion. En outre, lorsqu'on souhaite durcir la tôle sous presse, notamment par emboutissage à chaud, on observe la formation de microfissures dans l'acier qui se propagent depuis le revêtement. De même, la mise en peinture de certaines pièces revêtues préalablement de zinc et durcies sous presse nécessite une opération de sablage avant phosphatation en raison de la présence d'une couche d'oxyde fragile en surface de la pièce.
L'autre famille de revêtements métalliques communément utilisés pour la production de pièces pour l'automobile est la famille des revêtements à base d'aluminium et de silicium.
Ces revêtements ne génèrent pas de microfissuration dans l'acier lorsqu'on les déforme en raison de la présence d'une couche d'intermétallique Al-Si-Fe et présentent une bonne aptitude à la mise en peinture. S'ils permettent d'obtenir une protection par effet barrière et sont soudables, ils ne permettent cependant pas d'obtenir de protection cathodique.
La demande EP 1 997 927 décrit des tôles d'acier résistantes à la corrosion et revêtues d'un revêtement comprenant plus de 35% en poids de Zn et comprenant une phase en non-équilibre dont la chaleur spécifique mesurée par calorimétrie différentielle à balayage
2 est supérieure ou égale à 1 J/g, typiquement ayant une structure amorphe. De préférence, le revêtement comprend au moins 40% en poids de zinc, de 1 à 60% en poids de magnésium et de 0,07 à 59% en poids d'aluminium. Le revêtement peut comprendre de 0,1 à
10% de lanthane pour améliorer la ductilité et l'usinabilité du revêtement.
Un des objectifs de la présente demande est de remédier aux inconvénients des revêtements de l'art antérieur en mettant à disposition des tôles d'acier revêtues présentant une protection renforcée contre la corrosion, avant et après mise en oeuvre par emboutissage, notamment. Lorsque les tôles sont destinées à être durcies sous presse, en particulier embouties à chaud, on recherche en outre une résistance à la propagation de microfissures dans l'acier et, de préférence, une fenêtre d'utilisation la plus large possible en temps et température lors du traitement thermique précédant le durcissement sous presse.
En termes de protection cathodique sacrificielle, on cherche à atteindre un potentiel électrochimique au moins 50 mV plus négatif que celui de l'acier, soit une valeur minimale de -0,78 V par rapport à une électrode au calomel saturé (ECS). On ne souhaite cependant pas aller plus bas qu'une valeur de ¨1,4V, voire -1,25V qui entraînerait une consommation du revêtement trop rapide et diminuerait en final la durée de protection de l'acier.
A cet effet, l'invention a pour objet une tôle d'acier munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle, le revêtement comprenant de 1 à 40% en poids de zinc, de 0,01 à
0,4% en poids de lanthane, et éventuellement jusqu'à 10% en poids de magnésium, éventuellement jusqu'à 15% en poids de silicium, et éventuellement jusqu'à
0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éventuels éléments additionnels, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
Le revêtement de la tôle selon l'invention peut en outre incorporer les caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison :
-le revêtement comprend entre 1 et 40% en poids de zinc, notamment de 1 à 34%
en poids de zinc, typiquement de 1 à 30% en poids de zinc, de préférence de 2 à
20% en poids de zinc,
10% de lanthane pour améliorer la ductilité et l'usinabilité du revêtement.
Un des objectifs de la présente demande est de remédier aux inconvénients des revêtements de l'art antérieur en mettant à disposition des tôles d'acier revêtues présentant une protection renforcée contre la corrosion, avant et après mise en oeuvre par emboutissage, notamment. Lorsque les tôles sont destinées à être durcies sous presse, en particulier embouties à chaud, on recherche en outre une résistance à la propagation de microfissures dans l'acier et, de préférence, une fenêtre d'utilisation la plus large possible en temps et température lors du traitement thermique précédant le durcissement sous presse.
En termes de protection cathodique sacrificielle, on cherche à atteindre un potentiel électrochimique au moins 50 mV plus négatif que celui de l'acier, soit une valeur minimale de -0,78 V par rapport à une électrode au calomel saturé (ECS). On ne souhaite cependant pas aller plus bas qu'une valeur de ¨1,4V, voire -1,25V qui entraînerait une consommation du revêtement trop rapide et diminuerait en final la durée de protection de l'acier.
A cet effet, l'invention a pour objet une tôle d'acier munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle, le revêtement comprenant de 1 à 40% en poids de zinc, de 0,01 à
0,4% en poids de lanthane, et éventuellement jusqu'à 10% en poids de magnésium, éventuellement jusqu'à 15% en poids de silicium, et éventuellement jusqu'à
0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éventuels éléments additionnels, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
Le revêtement de la tôle selon l'invention peut en outre incorporer les caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison :
-le revêtement comprend entre 1 et 40% en poids de zinc, notamment de 1 à 34%
en poids de zinc, typiquement de 1 à 30% en poids de zinc, de préférence de 2 à
20% en poids de zinc,
3 - le revêtement comprend de 0,05 à 0,4% en poids de lanthane, typiquement de 0,1 à
0,4% en poids de lanthane, de préférence de 0,1 à 0,3% en poids de lanthane, de préférence encore de 0,2 à 0,3% en poids de lanthane, - le revêtement comprend de 0 à 5% en poids de magnésium, - le revêtement comprend de 0,5 à 10% en poids de silicium, de préférence 0,5 à 5%
en poids de silicium, - le revêtement présente une épaisseur de 10 à 50 lm, de préférence de 27 à
50 lm, - le revêtement est obtenu par trempé à chaud.
Des revêtements comprenant, en poids :
- 2% de silicium, 10% de zinc, 0,2% de lanthane, et jusqu'à 0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éléments additionnels, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, ou - 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,2% de lanthane, et jusqu'à
0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éléments additionnels, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, sont particulièrement préférés.
Au sens de la présente demande, l'expression < entre X et Y% (par exemple entre 1 et 40% en poids de zinc) sous-entend que les valeurs X et Y sont exclues, alors que l'expression < de X à Y% (par exemple de 1 à 40% en poids de zinc) sous-entend que les valeurs X et Y sont inclues.
Le revêtement de la tôle selon l'invention peut notamment comprendre de 1 à
34% en poids de zinc, de 0,05 à 0,4% en poids de lanthane, de 0 à 5% en poids de magnésium, de 0,3 à 10% en poids de silicium, et jusqu'à 0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éléments additionnels, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
Généralement, l'acier de la tôle comprend, en pourcents en poids, 0,15%<C<0,5%, 0,5%<Mn<3%, 0,1 /0<siliciunn<0,5 /0, Cr<1 /0, Ni<0,1%, Cu<0,1%, Ti<0,2%, Al<0,1 /0,
0,4% en poids de lanthane, de préférence de 0,1 à 0,3% en poids de lanthane, de préférence encore de 0,2 à 0,3% en poids de lanthane, - le revêtement comprend de 0 à 5% en poids de magnésium, - le revêtement comprend de 0,5 à 10% en poids de silicium, de préférence 0,5 à 5%
en poids de silicium, - le revêtement présente une épaisseur de 10 à 50 lm, de préférence de 27 à
50 lm, - le revêtement est obtenu par trempé à chaud.
Des revêtements comprenant, en poids :
- 2% de silicium, 10% de zinc, 0,2% de lanthane, et jusqu'à 0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éléments additionnels, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, ou - 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,2% de lanthane, et jusqu'à
0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éléments additionnels, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, sont particulièrement préférés.
Au sens de la présente demande, l'expression < entre X et Y% (par exemple entre 1 et 40% en poids de zinc) sous-entend que les valeurs X et Y sont exclues, alors que l'expression < de X à Y% (par exemple de 1 à 40% en poids de zinc) sous-entend que les valeurs X et Y sont inclues.
Le revêtement de la tôle selon l'invention peut notamment comprendre de 1 à
34% en poids de zinc, de 0,05 à 0,4% en poids de lanthane, de 0 à 5% en poids de magnésium, de 0,3 à 10% en poids de silicium, et jusqu'à 0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éléments additionnels, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
Généralement, l'acier de la tôle comprend, en pourcents en poids, 0,15%<C<0,5%, 0,5%<Mn<3%, 0,1 /0<siliciunn<0,5 /0, Cr<1 /0, Ni<0,1%, Cu<0,1%, Ti<0,2%, Al<0,1 /0,
4 P<0,1%, S<0,05%, 0,0005%<B<0,08%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables dues à l'élaboration de l'acier.
Un autre objet de l'invention est constitué par un procédé de fabrication d'une pièce en acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle comprenant les étapes suivantes, prises dans cet ordre et consistant à:
- approvisionner une tôle d'acier telle que définie ci-dessus revêtue préalablement, puis à
- découper la tôle pour obtenir un flan, puis à
- chauffer le flan sous une atmosphère non protectrice jusqu'à une température d'austénitisation Tm de 840 à 950 C, puis à
- maintenir le flan à cette température Tm pendant une durée tm de 1 à 8 minutes, puis à
- emboutir à chaud le flan pour obtenir une pièce que l'on refroidit à une vitesse telle que la microstructure de l'acier comprend au moins un constituant choisi parmi la martensite et la bainite pour obtenir une d'une pièce en acier munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle, - la température Tm, le temps tm, l'épaisseur du revêtement préalable et ses teneurs en lanthane, en zinc et éventuellement en magnésium étant choisis de telle sorte que la teneur moyenne finale en fer dans une partie supérieure du revêtement de ladite pièce en acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle soit inférieure à 75%
en poids.
Un autre objet de l'invention est constitué par une pièce munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle pouvant être obtenue par le procédé selon l'invention ou par emboutissage à froid d'une tôle selon l'invention, et qui est plus particulièrement destinée à l'industrie automobile.
L'invention va à présent être décrite plus en détail en référence à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples non limitatif.
L'invention porte sur une tôle d'acier munie d'un revêtement comprenant notamment du lanthane. Sans vouloir être lié par une théorie particulière, il semblerait que le lanthane agisse comme élément de protection du revêtement.
Le revêtement comprend de 0,01 à 0,4% en poids de lanthane, notamment 0,05 à
0,4% en poids de lanthane, typiquement de 0,1 à 0,3% en poids de lanthane, de préférence de 0,2 à 0,3% en poids de lanthane, Lorsque la teneur en lanthane est inférieure à 0,01%, l'effet de résistance accrue contre la corrosion n'est pas observé. Il en va de même lorsque la
Un autre objet de l'invention est constitué par un procédé de fabrication d'une pièce en acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle comprenant les étapes suivantes, prises dans cet ordre et consistant à:
- approvisionner une tôle d'acier telle que définie ci-dessus revêtue préalablement, puis à
- découper la tôle pour obtenir un flan, puis à
- chauffer le flan sous une atmosphère non protectrice jusqu'à une température d'austénitisation Tm de 840 à 950 C, puis à
- maintenir le flan à cette température Tm pendant une durée tm de 1 à 8 minutes, puis à
- emboutir à chaud le flan pour obtenir une pièce que l'on refroidit à une vitesse telle que la microstructure de l'acier comprend au moins un constituant choisi parmi la martensite et la bainite pour obtenir une d'une pièce en acier munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle, - la température Tm, le temps tm, l'épaisseur du revêtement préalable et ses teneurs en lanthane, en zinc et éventuellement en magnésium étant choisis de telle sorte que la teneur moyenne finale en fer dans une partie supérieure du revêtement de ladite pièce en acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle soit inférieure à 75%
en poids.
Un autre objet de l'invention est constitué par une pièce munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle pouvant être obtenue par le procédé selon l'invention ou par emboutissage à froid d'une tôle selon l'invention, et qui est plus particulièrement destinée à l'industrie automobile.
L'invention va à présent être décrite plus en détail en référence à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples non limitatif.
L'invention porte sur une tôle d'acier munie d'un revêtement comprenant notamment du lanthane. Sans vouloir être lié par une théorie particulière, il semblerait que le lanthane agisse comme élément de protection du revêtement.
Le revêtement comprend de 0,01 à 0,4% en poids de lanthane, notamment 0,05 à
0,4% en poids de lanthane, typiquement de 0,1 à 0,3% en poids de lanthane, de préférence de 0,2 à 0,3% en poids de lanthane, Lorsque la teneur en lanthane est inférieure à 0,01%, l'effet de résistance accrue contre la corrosion n'est pas observé. Il en va de même lorsque la
5 teneur en lanthane dépasse 0,4%. Des proportions de 0,1 à 0,3% en poids de lanthane sont particulièrement adaptées pour minimiser l'apparition de rouille rouge et donc pour protéger contre la corrosion.
Le revêtement de la tôle selon l'invention comprend de 5 à 40% en poids de zinc et éventuellement jusqu'à 10% en poids de magnésium. Sans vouloir être lié par une théorie particulière, il semblerait que ces éléments permettent, en association avec le lanthane, de diminuer le potentiel électrochimique du revêtement par rapport à l'acier, dans des milieux contenant ou ne contenant pas d'ions chlorures. Les revêtements selon l'invention présentent ainsi une protection cathodique sacrificielle.
On préfère utiliser le zinc dont l'effet de protection est plus important que celui du magnésium et qui est plus simple à mettre en oeuvre car moins oxydable. Ainsi, on préfère utiliser entre 1 et 40% en poids de zinc, notamment de 1 à 34% en poids de zinc, de préférence de 2 à 20% en poids de zinc, associé ou non à 1 à 10%, voire 1 à 5%
en poids de magnésium.
Les revêtements des tôles selon l'invention comprennent également jusqu'à 15%
en poids de silicium, notamment de 0,1 à 15%, typiquement de 0,5 à 10% en poids de silicium, de préférence 0,5 à 5% en poids de silicium, par exemple de 1 à 3% de silicium. Le silicium permet notamment de conférer aux tôles une grande résistance à l'oxydation à
haute température. La présence de silicium permet ainsi leur utilisation jusqu'à 650 C sans risque d'écaillage du revêtement. Par ailleurs, le silicium permet de prévenir la formation d'une épaisse couche d'intermétallique fer-zinc lors d'un revêtement au trempé à
chaud, couche d'intermétallique qui réduirait l'adhérence et la formabilité du revêtement.
La présence d'une teneur en silicium supérieure à 0,5% en poids les rend ainsi plus particulièrement aptes à
être durcies sous presse et en particulier à être mises en forme par emboutissage à chaud.
On préfère utiliser à cette fin une quantité de 0,5 à 15% de silicium. Une teneur supérieure à
15% en poids n'est pas souhaitable car il se forme alors du silicium primaire qui pourrait dégrader les propriétés du revêtement, en particulier les propriétés de résistance à la corrosion.
Le revêtement de la tôle selon l'invention comprend de 5 à 40% en poids de zinc et éventuellement jusqu'à 10% en poids de magnésium. Sans vouloir être lié par une théorie particulière, il semblerait que ces éléments permettent, en association avec le lanthane, de diminuer le potentiel électrochimique du revêtement par rapport à l'acier, dans des milieux contenant ou ne contenant pas d'ions chlorures. Les revêtements selon l'invention présentent ainsi une protection cathodique sacrificielle.
On préfère utiliser le zinc dont l'effet de protection est plus important que celui du magnésium et qui est plus simple à mettre en oeuvre car moins oxydable. Ainsi, on préfère utiliser entre 1 et 40% en poids de zinc, notamment de 1 à 34% en poids de zinc, de préférence de 2 à 20% en poids de zinc, associé ou non à 1 à 10%, voire 1 à 5%
en poids de magnésium.
Les revêtements des tôles selon l'invention comprennent également jusqu'à 15%
en poids de silicium, notamment de 0,1 à 15%, typiquement de 0,5 à 10% en poids de silicium, de préférence 0,5 à 5% en poids de silicium, par exemple de 1 à 3% de silicium. Le silicium permet notamment de conférer aux tôles une grande résistance à l'oxydation à
haute température. La présence de silicium permet ainsi leur utilisation jusqu'à 650 C sans risque d'écaillage du revêtement. Par ailleurs, le silicium permet de prévenir la formation d'une épaisse couche d'intermétallique fer-zinc lors d'un revêtement au trempé à
chaud, couche d'intermétallique qui réduirait l'adhérence et la formabilité du revêtement.
La présence d'une teneur en silicium supérieure à 0,5% en poids les rend ainsi plus particulièrement aptes à
être durcies sous presse et en particulier à être mises en forme par emboutissage à chaud.
On préfère utiliser à cette fin une quantité de 0,5 à 15% de silicium. Une teneur supérieure à
15% en poids n'est pas souhaitable car il se forme alors du silicium primaire qui pourrait dégrader les propriétés du revêtement, en particulier les propriétés de résistance à la corrosion.
6 Les revêtements des tôles selon l'invention peuvent également comprendre, en teneurs cumulées, jusqu'à 0,3% en poids, de préférence jusqu'à 0,1% en poids, voire moins de 0,05% en poids d'éléments additionnels tels que Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Cr, Ni, Zr, In, Sn, Hf ou Bi. Ces différents éléments peuvent permettre, entre autres, d'améliorer la résistance à la corrosion du revêtement ou bien sa fragilité ou son adhésion, par exemple.
L'homme du métier qui connaît leurs effets sur les caractéristiques du revêtement saura les employer en fonction du but complémentaire recherché, dans la proportion adaptée à cet effet qui sera généralement de 20 ppm à 50 ppm. On a en outre vérifié que ces éléments n'interféraient pas avec les propriétés principales recherchées dans le cadre de l'invention.
Les revêtements des tôles selon l'invention peuvent aussi comprendre des éléments résiduels et impuretés inévitables provenant, notamment, de la pollution des bains de galvanisation au trempé à chaud par passage des bandes d'acier ou des impuretés provenant des lingots d'alimentation des mêmes bains ou des lingots d'alimentation des procédés de dépôt sous vide. On pourra notamment citer, comme élément résiduel, le fer qui peut être présent en des quantités allant jusqu'à 5% en poids et en général de 2 à 4% en poids dans les bains de revêtement au trempé à chaud. Le revêtement peut donc comprendre de 0 à 5% en poids de fer, par exemple de 2 à 4% en poids.
Les revêtements des tôles selon l'invention comprennent finalement de l'aluminium dont la teneur peut aller d'environ 29% à près de 99% en poids. Cet élément permet d'assurer une protection contre la corrosion des tôles par effet barrière. Il augmente la température de fusion et la température d'évaporation du revêtement, permettant ainsi de pouvoir le mettre en oeuvre plus facilement, en particulier par emboutissage à
chaud et ce dans une gamme étendue de temps et de température. Ceci peut être particulièrement intéressant lorsque la composition de l'acier de la tôle et/ou la microstructure finale visée pour la pièce imposent de passer par une austénitisation à haute température et/ou pendant des temps longs. Généralement, le revêtement comprend plus de 50%, notamment plus de 70%, de préférence plus de 80% en poids d'aluminium.
Les revêtements des tôles selon l'invention ne comprennent pas de phase amorphe.
La présence ou l'absence de phase amorphe peut notamment être vérifiée par calorimétrie à
balayage différentiel (< differential scanning calorimetry (DSC) en anglais).La phase amorphe est généralement difficile à former. Elle est habituellement formée en augmentant considérablement la vitesse de refroidissement. Le document EP 1 997 927 décrit l'obtention
L'homme du métier qui connaît leurs effets sur les caractéristiques du revêtement saura les employer en fonction du but complémentaire recherché, dans la proportion adaptée à cet effet qui sera généralement de 20 ppm à 50 ppm. On a en outre vérifié que ces éléments n'interféraient pas avec les propriétés principales recherchées dans le cadre de l'invention.
Les revêtements des tôles selon l'invention peuvent aussi comprendre des éléments résiduels et impuretés inévitables provenant, notamment, de la pollution des bains de galvanisation au trempé à chaud par passage des bandes d'acier ou des impuretés provenant des lingots d'alimentation des mêmes bains ou des lingots d'alimentation des procédés de dépôt sous vide. On pourra notamment citer, comme élément résiduel, le fer qui peut être présent en des quantités allant jusqu'à 5% en poids et en général de 2 à 4% en poids dans les bains de revêtement au trempé à chaud. Le revêtement peut donc comprendre de 0 à 5% en poids de fer, par exemple de 2 à 4% en poids.
Les revêtements des tôles selon l'invention comprennent finalement de l'aluminium dont la teneur peut aller d'environ 29% à près de 99% en poids. Cet élément permet d'assurer une protection contre la corrosion des tôles par effet barrière. Il augmente la température de fusion et la température d'évaporation du revêtement, permettant ainsi de pouvoir le mettre en oeuvre plus facilement, en particulier par emboutissage à
chaud et ce dans une gamme étendue de temps et de température. Ceci peut être particulièrement intéressant lorsque la composition de l'acier de la tôle et/ou la microstructure finale visée pour la pièce imposent de passer par une austénitisation à haute température et/ou pendant des temps longs. Généralement, le revêtement comprend plus de 50%, notamment plus de 70%, de préférence plus de 80% en poids d'aluminium.
Les revêtements des tôles selon l'invention ne comprennent pas de phase amorphe.
La présence ou l'absence de phase amorphe peut notamment être vérifiée par calorimétrie à
balayage différentiel (< differential scanning calorimetry (DSC) en anglais).La phase amorphe est généralement difficile à former. Elle est habituellement formée en augmentant considérablement la vitesse de refroidissement. Le document EP 1 997 927 décrit l'obtention
7 d'une phase amorphe en jouant sur la vitesse de refroidissement, ladite vitesse étant dépendante de la méthode de refroidissement et de l'épaisseur du revêtement.
De préférence, la microstructure du revêtement comprend:
- une couche interfaciale comprenant deux couches:
(i) une très fine couche de FeA13/Fe2A15 et (ii) une couche d'intermétallique FeSiAl, par exemple de 5 lm d'épaisseur, - une couche supérieure, constituée d'une solution solide Al-Zn et d'aiguilles riches en Si.
Le lanthane est également présent dans la microstructure du revêtement.
Lorsque la teneur en zinc est supérieure à 20%, la couche supérieure peut également contenir du binaire Al-Zn.
L'épaisseur du revêtement est de préférence comprise de 10 à
50 lm. En effet, en dessous de 10 lm, la protection contre la corrosion de la bande risquerait d'être insuffisante. Au-delà de 50 lm, la protection contre la corrosion dépasse le niveau requis, en particulier dans le domaine de l'automobile. En outre, si un revêtement d'une telle épaisseur est soumis à une élévation de température importante et/ou pendant des durées longues, il risque de fondre en partie supérieure et de venir couler sur les rouleaux de four ou dans les outils d'emboutissage, ce qui les détériorerait. Une épaisseur de 27 à 50 lm est particulièrement adaptée à la fabrication de pièces durcies sous presse, notamment par emboutissage à chaud.
En ce qui concerne à présent l'acier employé pour la tôle selon l'invention, la nature de celui-ci n'est pas critique tant que le revêtement peut y adhérer de façon suffisante.
Cependant, pour certaines applications nécessitant des résistances mécaniques élevées, comme pour les pièces de structure pour automobile, on préfère que l'acier présente une composition permettant à la pièce d'atteindre une résistance en traction de 500 à 1600 MPa, en fonction des conditions d'usage.
Dans cette gamme de résistances, on préférera en particulier utiliser une composition d'acier comprenant, en % en poids : 0,15%<C<0,5%, 0,5%<Mn<3%, 0,1%<Si<0,5%, Cr<1 /0, Ni<0,1%, Cu<0,1%, Ti<0,2%, Al<0,1 /0, P<0,1%, S<0,05%, 0,0005%<B<0,08%, le reste étant du fer et des impuretés inévitables issues de l'élaboration de l'acier. Un exemple d'un acier disponible dans le commerce est le 22MnB5.
Lorsque le niveau de résistance recherché est de l'ordre de 500 MPa, on préfère utiliser une composition d'acier comprenant : 0,040% C 0,100%, 0,80% Mn 2,00%, Si 0,30%, 5 0,005%, 1') 0,030%, 0,010% Al 0,070%, 0,015% Nb 0,100%, 0,030%
De préférence, la microstructure du revêtement comprend:
- une couche interfaciale comprenant deux couches:
(i) une très fine couche de FeA13/Fe2A15 et (ii) une couche d'intermétallique FeSiAl, par exemple de 5 lm d'épaisseur, - une couche supérieure, constituée d'une solution solide Al-Zn et d'aiguilles riches en Si.
Le lanthane est également présent dans la microstructure du revêtement.
Lorsque la teneur en zinc est supérieure à 20%, la couche supérieure peut également contenir du binaire Al-Zn.
L'épaisseur du revêtement est de préférence comprise de 10 à
50 lm. En effet, en dessous de 10 lm, la protection contre la corrosion de la bande risquerait d'être insuffisante. Au-delà de 50 lm, la protection contre la corrosion dépasse le niveau requis, en particulier dans le domaine de l'automobile. En outre, si un revêtement d'une telle épaisseur est soumis à une élévation de température importante et/ou pendant des durées longues, il risque de fondre en partie supérieure et de venir couler sur les rouleaux de four ou dans les outils d'emboutissage, ce qui les détériorerait. Une épaisseur de 27 à 50 lm est particulièrement adaptée à la fabrication de pièces durcies sous presse, notamment par emboutissage à chaud.
En ce qui concerne à présent l'acier employé pour la tôle selon l'invention, la nature de celui-ci n'est pas critique tant que le revêtement peut y adhérer de façon suffisante.
Cependant, pour certaines applications nécessitant des résistances mécaniques élevées, comme pour les pièces de structure pour automobile, on préfère que l'acier présente une composition permettant à la pièce d'atteindre une résistance en traction de 500 à 1600 MPa, en fonction des conditions d'usage.
Dans cette gamme de résistances, on préférera en particulier utiliser une composition d'acier comprenant, en % en poids : 0,15%<C<0,5%, 0,5%<Mn<3%, 0,1%<Si<0,5%, Cr<1 /0, Ni<0,1%, Cu<0,1%, Ti<0,2%, Al<0,1 /0, P<0,1%, S<0,05%, 0,0005%<B<0,08%, le reste étant du fer et des impuretés inévitables issues de l'élaboration de l'acier. Un exemple d'un acier disponible dans le commerce est le 22MnB5.
Lorsque le niveau de résistance recherché est de l'ordre de 500 MPa, on préfère utiliser une composition d'acier comprenant : 0,040% C 0,100%, 0,80% Mn 2,00%, Si 0,30%, 5 0,005%, 1') 0,030%, 0,010% Al 0,070%, 0,015% Nb 0,100%, 0,030%
8 PCT/EP2015/061891 TK 0,080%, N 0,009%, Cu 0,100%, Ni 0,100%, Cr 0,100%, Mo 0,100%, Ca 0,006%, le reste étant du fer et des impuretés inévitables issues de l'élaboration de l'acier.
Les tôles d'acier peuvent être fabriquées par laminage à chaud et peuvent éventuellement être re-laminées à froid, en fonction de l'épaisseur finale visée, qui peut varier, par exemple, de 0,7 à 3 mm.
Les tôles peuvent être revêtues par tout moyen adapté tel qu'un procédé
d'électrodéposition ou par un procédé de dépôt sous vide ou sous pression proche de la pression atmosphérique, tel que le dépôt par sputtering magnétron, par plasma froid ou par évaporation sous vide, par exemple, mais on préférera les obtenir par un procédé de revêtement au trempé à chaud dans un bain métallique fondu. On observe en effet que la protection cathodique superficielle est plus importante pour les revêtements obtenus par trempé à chaud que pour les revêtements obtenus par d'autres procédés de revêtement.
Lorsque le procédé de revêtement au trempé à chaud est réalisé, après le dépôt du revêtement, ledit revêtement est refroidi jusqu'à sa solidification complète à
une vitesse de refroidissement avantageusement comprise entre 5 et 30 C/s, de préférence entre 15 et C/s, par exemple par soufflage de gaz inerte ou d'air. La vitesse de refroidissement de la présente invention ne permet pas l'obtention d'une phase amorphe dans le revêtement. Les tôles selon l'invention peuvent ensuite être mises en forme par tout procédé
adapté à la structure et à la forme des pièces à fabriquer, tel que par exemple l'emboutissage à froid.
Cependant, les tôles selon l'invention sont plus particulièrement adaptées à
la fabrication de pièces durcies sous presse, notamment par emboutissage à chaud.
Ce procédé consiste à approvisionner une tôle d'acier selon l'invention préalablement revêtue, puis à découper la tôle pour obtenir un flan. Ce flan est ensuite chauffé dans un four sous une atmosphère non protectrice jusqu'à une température d'austénitisation Tm comprise 25 de 840 à 950 C, de préférence comprise de 880 à 930 C, puis à maintenir le flan à
cette température Tm pendant une durée tm comprise de 1 à 8 minutes, de préférence comprise de 4 à 6 minutes.
La température Tm et le temps de maintien tm dépendent de la nature de l'acier mais aussi de l'épaisseur des tôles à emboutir qui doivent être entièrement dans le domaine austénitique avant leur mise en forme. Plus la température Tm est élevée, plus le temps de maintien tm sera court et vice-versa. En outre, la vitesse de montée en température influe également sur ces paramètres, une vitesse élevée (supérieure à 30 C/s par exemple) permettant de réduire également le temps de maintien tm.
Les tôles d'acier peuvent être fabriquées par laminage à chaud et peuvent éventuellement être re-laminées à froid, en fonction de l'épaisseur finale visée, qui peut varier, par exemple, de 0,7 à 3 mm.
Les tôles peuvent être revêtues par tout moyen adapté tel qu'un procédé
d'électrodéposition ou par un procédé de dépôt sous vide ou sous pression proche de la pression atmosphérique, tel que le dépôt par sputtering magnétron, par plasma froid ou par évaporation sous vide, par exemple, mais on préférera les obtenir par un procédé de revêtement au trempé à chaud dans un bain métallique fondu. On observe en effet que la protection cathodique superficielle est plus importante pour les revêtements obtenus par trempé à chaud que pour les revêtements obtenus par d'autres procédés de revêtement.
Lorsque le procédé de revêtement au trempé à chaud est réalisé, après le dépôt du revêtement, ledit revêtement est refroidi jusqu'à sa solidification complète à
une vitesse de refroidissement avantageusement comprise entre 5 et 30 C/s, de préférence entre 15 et C/s, par exemple par soufflage de gaz inerte ou d'air. La vitesse de refroidissement de la présente invention ne permet pas l'obtention d'une phase amorphe dans le revêtement. Les tôles selon l'invention peuvent ensuite être mises en forme par tout procédé
adapté à la structure et à la forme des pièces à fabriquer, tel que par exemple l'emboutissage à froid.
Cependant, les tôles selon l'invention sont plus particulièrement adaptées à
la fabrication de pièces durcies sous presse, notamment par emboutissage à chaud.
Ce procédé consiste à approvisionner une tôle d'acier selon l'invention préalablement revêtue, puis à découper la tôle pour obtenir un flan. Ce flan est ensuite chauffé dans un four sous une atmosphère non protectrice jusqu'à une température d'austénitisation Tm comprise 25 de 840 à 950 C, de préférence comprise de 880 à 930 C, puis à maintenir le flan à
cette température Tm pendant une durée tm comprise de 1 à 8 minutes, de préférence comprise de 4 à 6 minutes.
La température Tm et le temps de maintien tm dépendent de la nature de l'acier mais aussi de l'épaisseur des tôles à emboutir qui doivent être entièrement dans le domaine austénitique avant leur mise en forme. Plus la température Tm est élevée, plus le temps de maintien tm sera court et vice-versa. En outre, la vitesse de montée en température influe également sur ces paramètres, une vitesse élevée (supérieure à 30 C/s par exemple) permettant de réduire également le temps de maintien tm.
9 Le flan est ensuite transféré vers un outil d'emboutissage à chaud puis embouti. La pièce obtenue est ensuite refroidie soit dans l'outil d'emboutissage lui-même, soit après transfert dans un outil de refroidissement spécifique.
La vitesse de refroidissement est dans tous les cas contrôlée en fonction de la composition de l'acier, afin que sa microstructure finale à l'issue de l'emboutissage à chaud comprenne au moins un constituant choisi parmi la martensite et la bainite, afin d'atteindre le niveau de résistance mécanique recherché.
Le contrôle de la température Tm, du temps tm, de l'épaisseur du revêtement préalable et/ou de sa teneur en lanthane, en zinc et éventuellement en magnésium de telle sorte que la teneur moyenne finale en fer dans la partie supérieure du revêtement de la pièce soit inférieure à 75% en poids, de préférence inférieure à 50% en poids voire inférieure à
30% en poids, permet généralement que la pièce revêtue et emboutie à chaud présente une protection cathodique sacrificielle. Cette partie supérieure présente une épaisseur au moins égale à 5 lm et généralement inférieure à 13 lm. La proportion en fer peut par exemple être mesurée par spectrométrie de décharge luminescente (SDL).
En effet, sous l'effet du chauffage jusqu'à la température d'austénitisation Tm, du fer issu du substrat diffuse dans le revêtement préalable et augmente son potentiel électrochimique. Pour maintenir une protection cathodique satisfaisante, il est donc nécessaire de limiter la teneur moyenne en fer dans la partie supérieure du revêtement final de la pièce.
Pour cela, il est possible de limiter la température Tm et/ou le temps de maintien tm. Il est également possible d'augmenter l'épaisseur du revêtement préalable pour empêcher le front de diffusion du fer d'aller jusqu'en surface du revêtement. On préférera à cet égard utiliser une tôle présentant une épaisseur de revêtement préalable supérieure ou égale à 27 lm, de préférence supérieure ou égale à 30 lm voire à 35 lm.
Pour limiter la perte de pouvoir cathodique du revêtement final, on pourra également augmenter les teneurs en lanthane et/ou en zinc et éventuellement en magnésium du revêtement préalable.
L'homme du métier est en tout cas à même de jouer sur ces différents paramètres, en tenant également compte de la nature de l'acier, pour obtenir une pièce d'acier revêtu durcie sous presse, et en particulier, emboutie à chaud présentant les qualités requises par l'invention.
Les exemples et figure qui suivent illustrent l'invention.
La figure représente l'extension de la rouille rouge en fonction du temps en heure pour chacun des 6 revêtements testés dans les essais.
Des essais de mise en oeuvre ont été réalisés pour illustrer certains modes de 5 réalisation de l'invention.
Essais
La vitesse de refroidissement est dans tous les cas contrôlée en fonction de la composition de l'acier, afin que sa microstructure finale à l'issue de l'emboutissage à chaud comprenne au moins un constituant choisi parmi la martensite et la bainite, afin d'atteindre le niveau de résistance mécanique recherché.
Le contrôle de la température Tm, du temps tm, de l'épaisseur du revêtement préalable et/ou de sa teneur en lanthane, en zinc et éventuellement en magnésium de telle sorte que la teneur moyenne finale en fer dans la partie supérieure du revêtement de la pièce soit inférieure à 75% en poids, de préférence inférieure à 50% en poids voire inférieure à
30% en poids, permet généralement que la pièce revêtue et emboutie à chaud présente une protection cathodique sacrificielle. Cette partie supérieure présente une épaisseur au moins égale à 5 lm et généralement inférieure à 13 lm. La proportion en fer peut par exemple être mesurée par spectrométrie de décharge luminescente (SDL).
En effet, sous l'effet du chauffage jusqu'à la température d'austénitisation Tm, du fer issu du substrat diffuse dans le revêtement préalable et augmente son potentiel électrochimique. Pour maintenir une protection cathodique satisfaisante, il est donc nécessaire de limiter la teneur moyenne en fer dans la partie supérieure du revêtement final de la pièce.
Pour cela, il est possible de limiter la température Tm et/ou le temps de maintien tm. Il est également possible d'augmenter l'épaisseur du revêtement préalable pour empêcher le front de diffusion du fer d'aller jusqu'en surface du revêtement. On préférera à cet égard utiliser une tôle présentant une épaisseur de revêtement préalable supérieure ou égale à 27 lm, de préférence supérieure ou égale à 30 lm voire à 35 lm.
Pour limiter la perte de pouvoir cathodique du revêtement final, on pourra également augmenter les teneurs en lanthane et/ou en zinc et éventuellement en magnésium du revêtement préalable.
L'homme du métier est en tout cas à même de jouer sur ces différents paramètres, en tenant également compte de la nature de l'acier, pour obtenir une pièce d'acier revêtu durcie sous presse, et en particulier, emboutie à chaud présentant les qualités requises par l'invention.
Les exemples et figure qui suivent illustrent l'invention.
La figure représente l'extension de la rouille rouge en fonction du temps en heure pour chacun des 6 revêtements testés dans les essais.
Des essais de mise en oeuvre ont été réalisés pour illustrer certains modes de 5 réalisation de l'invention.
Essais
10 Des essais ont été réalisés avec 4 échantillons tricouches, chacun étant constitué d'une tôle de 22MnB5 laminée à froid d'épaisseur 5 mm (1ère couche), munie d'un revêtement obtenu au trempé à chaud d'épaisseur 1 mm et dont la composition est précisée ci-dessous (2ème couche), lui-même recouvert d'une seconde tôle de 22MnB5 laminée à froid d'épaisseur 5 mm (3ème couche).
Les 6 revêtements testés et comprenaient en % en poids :
- 2% de silicium, 10% de zinc, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, - 2% de silicium, 10% de zinc, 0,2% de lanthane, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, - 2% de silicium, 10% de zinc, 0,5% de lanthane, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, - 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, et - 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,2% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
- 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,5% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
Différents tests de corrosion ont été effectués sur ce lot d'échantillons :
- un test de corrosion accéléré, permettant de simuler la corrosion atmosphérique (test de corrosion cyclique VDA 233-102) ;
Les 6 revêtements testés et comprenaient en % en poids :
- 2% de silicium, 10% de zinc, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, - 2% de silicium, 10% de zinc, 0,2% de lanthane, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, - 2% de silicium, 10% de zinc, 0,5% de lanthane, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, - 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, et - 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,2% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
- 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,5% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
Différents tests de corrosion ont été effectués sur ce lot d'échantillons :
- un test de corrosion accéléré, permettant de simuler la corrosion atmosphérique (test de corrosion cyclique VDA 233-102) ;
11 - des tests statiques en chambre climatique à 35 C ou 50 C et 90% ou 95%
d'humidité relative (RH). Les échantillons étaient aspergés de solution NaCI
1% (pH 7) une fois par jour, et ce sur une durée totale de 15 jours.
Pour chacun de ces tests, des mesures d'extension de rouille rouge et électrochimiques ont été effectuées et sont fournies dans les tableaux ci-dessous.
Al-2Si- Al-2Si- Al-2Si- Al-2Si- Al-2Si- Al-2Si-10Zn 10Zn- 10Zn- 4Zn- 4Zn- 4Zn-0,2La 0,5La 2Mg 2Mg- 2Mg-0,2La 0,5La Test N-VDA, rouille rouge Pas de Protecti Pas de Pas de Protecti Pas de protecti on protecti protecti on protecti on partielle on on partielle on Surface moyenne 25 5 38 28 6 24 sur laquelle la rouille rouge s'est étendue en statique (%) N-VDA, 35 C/95% RH, moyenne -700 1862 240 Courant galvanique (nA) N-VDA, 50 C/90% RH, moyenne -120 1400 250 Courant galvanique (nA) La figure montre que l'extension de la rouille rouge est plus faible :
- avec un revêtement 2% de silicium, 10% de zinc, 0,2% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables par rapport :
- à un revêtement 2% de silicium, 10% de zinc, 0,5% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, ou - à un revêtement 2% de silicium, 10% de zinc, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, - avec un revêtement 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,2%
de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables par rapport :
- à un revêtement 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,5% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, ou - à un revêtement 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
d'humidité relative (RH). Les échantillons étaient aspergés de solution NaCI
1% (pH 7) une fois par jour, et ce sur une durée totale de 15 jours.
Pour chacun de ces tests, des mesures d'extension de rouille rouge et électrochimiques ont été effectuées et sont fournies dans les tableaux ci-dessous.
Al-2Si- Al-2Si- Al-2Si- Al-2Si- Al-2Si- Al-2Si-10Zn 10Zn- 10Zn- 4Zn- 4Zn- 4Zn-0,2La 0,5La 2Mg 2Mg- 2Mg-0,2La 0,5La Test N-VDA, rouille rouge Pas de Protecti Pas de Pas de Protecti Pas de protecti on protecti protecti on protecti on partielle on on partielle on Surface moyenne 25 5 38 28 6 24 sur laquelle la rouille rouge s'est étendue en statique (%) N-VDA, 35 C/95% RH, moyenne -700 1862 240 Courant galvanique (nA) N-VDA, 50 C/90% RH, moyenne -120 1400 250 Courant galvanique (nA) La figure montre que l'extension de la rouille rouge est plus faible :
- avec un revêtement 2% de silicium, 10% de zinc, 0,2% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables par rapport :
- à un revêtement 2% de silicium, 10% de zinc, 0,5% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, ou - à un revêtement 2% de silicium, 10% de zinc, le reste étant constitué
d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, - avec un revêtement 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,2%
de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables par rapport :
- à un revêtement 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, 0,5% de lanthane, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables, ou - à un revêtement 2% de silicium, 4% de zinc, 2% de magnésium, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables.
12 La figure montre également que le revêtement à 0,2% de lanthane présente un courant de couplage galvanique avec l'acier beaucoup plus élevé que le revêtement sans lanthane ou à
0,5% de La. Ces résultats indiquent que le revêtement à 0,2% de lanthane est actif et sacrificiel, et apporte en conséquence une meilleure protection cathodique à
l'acier.
0,5% de La. Ces résultats indiquent que le revêtement à 0,2% de lanthane est actif et sacrificiel, et apporte en conséquence une meilleure protection cathodique à
l'acier.
Claims (15)
1. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle, le revêtement comprenant de 1 à 40% en poids de zinc, de 0,01 à 0,4% en poids de lanthane, et éventuellement jusqu'à 10% en poids de magnésium, éventuellement jusqu'à 15%
en poids de silicium, et éventuellement jusqu'à 0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éventuels éléments additionnels choisis parmi Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Cr, Ni, Zr, ln, Sn, Hf et Bi, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables provenant, notamment, de la pollution des bains de galvanisation au trempé à
chaud par passage des bandes d'acier ou des impuretés provenant des lingots d'alimentation des mêmes bains ou des lingots d'alimentation des procédés de dépôt sous vide.
en poids de silicium, et éventuellement jusqu'à 0,3% en poids, en teneurs cumulées, d'éventuels éléments additionnels choisis parmi Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Cr, Ni, Zr, ln, Sn, Hf et Bi, le reste étant constitué d'aluminium et d'éléments résiduels ou d'impuretés inévitables provenant, notamment, de la pollution des bains de galvanisation au trempé à
chaud par passage des bandes d'acier ou des impuretés provenant des lingots d'alimentation des mêmes bains ou des lingots d'alimentation des procédés de dépôt sous vide.
2. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon la revendication 1, dont le revêtement comprend de 1 à 34% en poids de zinc.
3. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon la revendication 2, dont le revêtement comprend de 2 à 20% en poids de zinc.
4. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dont le revêtement comprend de 0,1 à 0,3%
en poids de lanthane.
en poids de lanthane.
5. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dont le revêtement comprend de 0,2 à 0,3%
en poids de lanthane.
en poids de lanthane.
6. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dont le revêtement comprend de 0 à 5% en poids de magnésium.
7. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dont le revêtement comprend de 0,5 à 10%
en poids de silicium.
en poids de silicium.
8. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dont le revêtement comprend en tant qu'élément résiduel une teneur de 0 à 5% en poids de fer.
9. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dont l'acier comprend, en poids, 0,15%<C<0,5%, 0,5%<Mn<3%, 0,1%<silicium<0,5%, Cr<1%, Ni<0,1%, Cu<0,1%, Ti<0,2%, Al<0,1%, P<0,1%, S<0,05%, 0,0005%<B<0,08%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables dues à l'élaboration de l'acier.
10. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, pour laquelle ledit revêtement présente une épaisseur comprise de 10 à 50 µm.
11. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon la revendication 10, pour laquelle ledit revêtement présente une épaisseur de 27 à 50 µm.
12. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dont le revêtement est obtenu par trempé
à
chaud.
à
chaud.
13. Procédé de fabrication d'une pièce en acier munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle comprenant les étapes suivantes, prises dans cet ordre et consistant à:
- approvisionner une tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 revêtue préalablement, puis à
- découper ladite tôle pour obtenir un flan, puis à
- chauffer ledit flan sous une atmosphère non protectrice jusqu'à une température d'austénitisation Tm comprise de 840 à 950°C, puis à
- maintenir ledit flan à cette température Tm pendant une durée tm de 1 à 8 minutes, puis à
- emboutir à chaud ledit flan pour obtenir une pièce que l'on refroidit à
une vitesse telle que la microstructure dudit acier comprend au moins un constituant choisi parmi la martensite et la bainite pour obtenir une pièce en acier munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle, - la température Tm, le temps tm, l'épaisseur du revêtement préalable et ses teneurs en lanthane, en zinc et éventuellement en magnésium étant choisis de telle sorte que la teneur moyenne finale en fer dans une partie supérieure du revêtement de ladite pièce en acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle soit inférieure à 75% en poids.
protection cathodique sacrificielle comprenant les étapes suivantes, prises dans cet ordre et consistant à:
- approvisionner une tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 revêtue préalablement, puis à
- découper ladite tôle pour obtenir un flan, puis à
- chauffer ledit flan sous une atmosphère non protectrice jusqu'à une température d'austénitisation Tm comprise de 840 à 950°C, puis à
- maintenir ledit flan à cette température Tm pendant une durée tm de 1 à 8 minutes, puis à
- emboutir à chaud ledit flan pour obtenir une pièce que l'on refroidit à
une vitesse telle que la microstructure dudit acier comprend au moins un constituant choisi parmi la martensite et la bainite pour obtenir une pièce en acier munie d'un revêtement à
protection cathodique sacrificielle, - la température Tm, le temps tm, l'épaisseur du revêtement préalable et ses teneurs en lanthane, en zinc et éventuellement en magnésium étant choisis de telle sorte que la teneur moyenne finale en fer dans une partie supérieure du revêtement de ladite pièce en acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle soit inférieure à 75% en poids.
14. Pièce en acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle pouvant être obtenue par le procédé d'emboutissage à chaud selon la revendication 13.
15. Pièce en acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle pouvant être obtenue par emboutissage à froid d'une tôle selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
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