Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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PROCÉDÉ D'ANODISATION DE PIECES EN ALLIAGE D'ALUMINIUM
La présente invention s'inscrit dans le domaine du traitement de
surface de pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium, visant à améliorer
leurs propriétés de résistance à la corrosion. Plus particulièrement, elle
concerne un procédé d'anodisation d'une pièce en aluminium ou un de ses
Les pièces en alliage d'aluminium destinées à être utilisées dans le
secteur aéronautique, ou dans d'autres secteurs dans lesquels elles sont
Une des techniques les plus répandues à cet effet est l'anodisation,
également nommée oxydation anodique, qui consiste à former en surface de la
15 pièce une couche d'oxydes/hydroxydes d'aluminium poreuse, dite couche
anodique, par application d'un courant à la pièce immergée dans un bain
électrolytique contenant un électrolyte de type acide fort, la pièce
constituant
l'anode du dispositif électrolytique. La couche anodique ainsi formée en
surface
de la pièce, après avoir été soumise à un post-traitement de colmatage,
20 protège la pièce contre la corrosion. Cette couche anodique constitue
également un support pour l'accroche des systèmes de peinture
conventionnels.
Les bains électrolytiques mis en oeuvre à l'heure actuelle pour
l'anodisation de pièces en alliage d'aluminium, qui procurent les performances
25 les plus avantageuses en termes notamment de protection contre la
corrosion
de la pièce, d'accroche mécanique de revêtements de peinture à la surface de
la pièce, et d'abattement en fatigue, sont formés à base de chrome hexavalent.
Les substances chimiques contenant du chrome hexavalent s'avèrent
cependant nocives pour la santé et l'environnement.
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Afin d'éviter l'utilisation de substances à base de chrome hexavalent
pour l'anodisation des pièces en alliage d'aluminium, il a été proposé par
l'art
antérieur des procédés d'anodisation mettant en oeuvre d'autres acides forts
dans le bain électrolytique, et en particulier l'acide sulfurique. Aucun de
tels
bains ne présente cependant de performances satisfaisantes en termes à la
fois de protection de la pièce contre la corrosion, d'adhérence des systèmes
de
peinture conventionnels sur la pièce, et d'abattement en fatigue de la pièce.
Ces performances s'avèrent notamment insuffisantes par rapport aux
exigences imposées dans le domaine aéronautique.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients des procédés
d'anodisation de pièces en alliage d'aluminium de l'art antérieur, notamment à
ceux exposés ci-avant, en proposant un tel procédé qui ne mette en oeuvre
aucune substance nocive, notamment à base de chrome hexavalent, tout en
présentant des performances au moins équivalentes aux procédés de l'art
antérieur mettant en oeuvre du chrome hexavalent, en particulier en termes de
résistance à la corrosion de la pièce traitée, d'abattement en fatigue de la
pièce
et d'adhérence des systèmes de peinture conventionnels sur sa surface.
Il a maintenant été découvert par les présents inventeurs qu'un
procédé d'anodisation de type sulfurique, mis en oeuvre dans des conditions
particulières, permettait d'atteindre ces objectifs.
Il est ainsi proposé selon la présente invention un procédé
d'anodisation d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium, selon
lequel la pièce est immergée dans un bain aqueux comportant essentiellement
de l'acide sulfurique à une concentration comprise entre 150 et 250 g/L et
maintenu à une température constante comprise entre 5 et 25 C. On entend,
par comportant essentiellement de l'acide sulfurique, le fait que le bain ne
contient aucune autre substance électrolytique active, notamment acide fort,
en
quantité suffisante pour intervenir dans l'anodisation. Le bain ne contient
notamment pas d'acide phosphorique, borique, chromique ou tartrique, ou
seulement à l'état de traces.
Ce procédé selon l'invention se caractérise par l'application à la pièce
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immergée dans le bain d'une tension continue selon un profil de tension
comportant une montée en tension, depuis une valeur de départ de 0 V, à une
vitesse comprise entre 1 et 32 V/min, puis le maintien de la tension à une
valeur de tension dite de plateau comprise entre 12 et 20V pendant une durée
adéquate pour obtenir en surface de la pièce une couche anodique,
d'oxydes/hydroxydes d'aluminium, d'épaisseur comprise entre 3 et 7 ilm, de
préférence comprise entre 3 et 5 ilm, et/ou de poids de couche compris entre
20 et 150 mg/dm2.
Une telle couche anodique présente des propriétés d'adhérence à la
peinture et de résistance à la corrosion après colmatage équivalentes à celles
des couches anodiques obtenues par les procédés d'anodisation chromique de
l'art antérieur, tout en ne mettant pas en oeuvre de substance à base de
chrome hexavalent.
Ce résultat est en outre avantageusement obtenu avec une épaisseur
de la couche anodique faible, c'est-à-dire inférieure ou égale à 7 ilm, de
préférence inférieure ou égale à 5 ilm, quand les procédés d'anodisation
sulfurique dite standard proposés par l'art antérieur requièrent, pour
atteindre
des performances acceptables, qui restent cependant moindres que celles du
procédé selon l'invention, de former sur la pièce une couche anodique
d'épaisseur bien supérieure, typiquement entre 8 et 12 ilm. En cela, le
procédé
selon l'invention présente un avantage supplémentaire, qui est de s'affranchir
des problèmes de redimensionnement et d'abattement en fatigue engendrés
par les procédés d'anodisation sulfurique standard de l'art antérieur.
Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, le profil
de tension appliqué à la pièce comporte une montée en tension à une vitesse
comprise entre 1 et 32 V/min jusqu'à atteindre la valeur de tension dite de
plateau comprise entre 12 et 20V, puis le maintien de la tension à ladite
valeur
de tension de plateau pendant une durée adéquate pour obtenir en surface de
la pièce une couche anodique, d'oxydes/hydroxydes d'aluminium, d'épaisseur
comprise entre 3 et 7 ilm, de préférence entre 3 et 5 lm, et/ou de poids de
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couche compris entre 20 et 150 mg/dm2.
Dans des modes de mise en oeuvre différents, le profil de tension
appliqué à la pièce comporte une pluralité de phases de montée en tension,
dont au moins une est effectuée à une vitesse comprise entre 1 et 32 V/min, et
qui peuvent être séparées deux à deux par un palier durant lequel la tension
est maintenue temporairement à une valeur fixe, avant la mise en oeuvre de la
phase finale de maintien de la tension à la valeur de tension de plateau
comprise entre 12 et 20 V.
Il est du ressort de l'homme du métier de déterminer la durée de
maintien de la tension à la valeur de plateau, pour obtenir l'épaisseur de
couche anodique souhaitée sur la pièce, en fonction notamment des
caractéristiques de l'alliage particulier et des conditions de mise en oeuvre
ultérieure de la pièce.
Dans des modes de mise en oeuvre de l'invention, la tension est
maintenue à la valeur de plateau pendant une durée comprise entre 5 et
30 minutes, en fonction de l'alliage d'aluminium et de l'épaisseur de la
couche
anodique souhaitée.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, en termes de
performances de protection de la pièce contre la corrosion, la vitesse de
montée en tension est comprise entre 1 et 6 V/min, de préférence égale à
3 V/min.
Préférentiellement, la valeur de tension de plateau est comprise entre
14 et 16 V. Il est du ressort de l'homme du métier de déterminer la valeur de
tension optimale à l'intérieur de cette fourchette, en fonction notamment des
caractéristiques de l'alliage constituant la pièce.
La concentration en acide sulfurique dans le bain est quant elle de
préférence comprise entre 180 et 220 g/L, par exemple égale à 200 g/L.
Dans des modes de mise en oeuvre de l'invention, la température du
bain est comprise entre 15 et 25 C, de préférence entre 18 et 20 C, et par
exemple égale à 19 C.
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Tous ces paramètres préférentiels assurent la meilleure performance
du bain du point de vue des propriétés de la couche anodique formée en
surface de la pièce.
La pièce peut être soumise à une étape de préparation de surface par
5 dégraissage et/ou de décapage préalablement à son immersion dans le bain,
de sorte à éliminer les graisses, salissures et oxydes présents sur sa
surface.
Cette étape préalable de préparation de surface peut comporter une
ou plusieurs des opérations suivantes :
- dégraissage au solvant, pour dissoudre des graisses présentes à la
surface de la pièce. Cette opération peut être réalisée par trempage,
aspersion,
ou toute autre technique connue en elle-même. Elle peut par exemple être
réalisée par trempage dans du methoklone ou de l'acétone, à une température
inférieure à 42 C, pendant une durée comprise entre 5 secondes et
3 minutes ;
- dégraissage alcalin, pour dissoudre des graisses présentes à la
surface de la pièce. Cette opération peut être réalisée par trempage,
aspersion,
ou toute autre technique connue en elle-même. Elle peut par exemple être
réalisée par trempage dans un mélange de TURCO 4215 NCLT (Henkel), à 40
à 60 g/L, et du TURCO 4215 additif (Henkel), à 5 à 20 g/L, à une température
comprise entre 50 et 70 C, pendant une durée comprise entre 10 et
minutes ;
- décapage alcalin, pour dissoudre les oxydes naturellement formés à
la surface de la pièce. Cette opération peut être réalisée par trempage,
aspersion, ou toute autre technique connue en elle-même. Elle peut par
25 exemple être réalisée par trempage dans une solution d'hydroxyde de
sodium
à 30 à 70 g/L, à une température comprise entre 20 et 60 C, pendant une
durée comprise entre 10 secondes et 2 minutes. A l'issue de cette opération,
la
pièce est recouverte d'une couche pulvérulente formée de produits d'oxydation
des composés intermétalliques, qu'il convient d'éliminer par une étape de
30 décapage acide ;
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- décapage acide, pour dissoudre les oxydes naturellement formés à
la surface de la pièce, et/ou la couche d'oxydation formée à la surface de la
pièce lors de l'étape de décapage alcalin. Cette opération peut être réalisée
par
trempage, aspersion, ou toute autre technique connue en elle-même. Elle peut
par exemple être réalisée par trempage dans une solution de SMUT-GO NC
(Henkel) à 15 à 25 %v/v, à une température comprise entre 10 et 50 C,
pendant une durée comprise entre 1 et 10 minutes ; ou par trempage dans une
solution de ARDROX 295GD (Chemetall) à 15 à 30 %v/v, à une température
comprise entre 10 et 30 C, pendant une durée comprise entre 1 et 10 minutes.
Des rinçages intercalaires, notamment à l'eau, sont de préférence
réalisés entre les étapes successives ci-dessus, et avant le traitement de la
pièce par anodisation.
Un autre aspect de l'invention est un procédé plus général de
traitement de surface d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium,
selon lequel on soumet la pièce à un procédé d'anodisation répondant à l'une
ou plusieurs des caractéristiques ci-avant, puis à une étape de colmatage de
la
couche anodique alors formée sur la pièce.
L'étape de colmatage de la couche anodique poreuse peut être de tout
type connu de l'homme du métier. Il peut par exemple s'agir d'un colmatage
hydrothermal, d'un colmatage à chaud aux sels de chrome hexavalent ou aux
sels de nickel, etc. Les procédés de colmatage ne mettant en oeuvre aucune
substance nocive pour l'environnement et/ou la santé sont particulièrement
préférés dans le cadre de l'invention.
Dans des modes de mise en oeuvre avantageux de l'invention, cette
étape de colmatage comporte l'immersion de la pièce dans un bain aqueux
contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant, de température
comprise entre 20 et 80 C, de préférence entre 20 et 60 C, plus
particulièrement entre 35 et 45 C, et/ou l'immersion de la pièce dans de
l'eau
à une température comprise entre 98 et 100 C, et de pH par exemple compris
entre 4,5 et 8.
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On entend dans la présente description, de manière classique en elle-
même, par chrome trivalent, du chrome à l'état d'oxydation -F3. On entend, par
chrome hexavalent, du chrome à l'état d'oxydation +6.
Le composé oxydant peut être de tout type connu en lui-même pour
les bains de colmatage post-anodisation de l'aluminium ou ses alliages. Des
composés ne présentant pas d'effet nocif sur l'environnement sont
particulièrement préférés dans le cadre de l'invention. Des exemples non
limitatifs de tels composés oxydants sont des substances à base de fluorures,
telles que le fluorure d'ammonium ou le fluoro-zirconate de potassium K2ZrF6,
de permanganate, telles que le permanganate de potassium, de peroxyde de
dihydrogène H202, etc. La concentration en composé oxydant dans le bain
peut notamment être comprise entre 0,1 et 50 g/L.
Le sel de chrome trivalent et le composé oxydant présents dans le
bain peuvent être constitués par deux composés différents, ou par un seul et
même composé apte à assurer à lui seul les deux fonctions d'inhibition de la
corrosion et d'oxydation, par exemple par le fluorure de chrome trivalent
CrF3.
Le sel de chrome trivalent peut être amené sous toute forme classique
en elle-même pour des traitements de colmatage post-anodisation de
l'aluminium, notamment sous forme de fluorure, chlorure, nitrate, acétate,
acétate hydroxyde, sulfate, potassium sulfate, etc., de chrome trivalent, par
exemple CrF3,xF120, CrCI3,xF120 , Cr(NO3)3,xF120, (CF13002)2Cr,xF120,
(CF13002)7Cr3(0F1)2,xF120, Cr2(SO4)3,xF120, CrK(SO4)2,xF120, etc.
Dans des modes de mise en oeuvre préférés de l'invention, le sel de
chrome trivalent présent dans le bain est un fluorure. Il s'agit par exemple
de
trifluorure de chrome CrF3.
Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, l'étape
d'immersion dans le bain aqueux répond à l'un ou plusieurs des paramètres
opératoires suivants :
- la température du bain est comprise entre 20 et 80 C, de
préférence entre 20 et 60 C, de préférence encore entre 35 et 60 C, et
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préférentiellement entre 35 et 45 C, par exemple égale à 40 OC;
- le pH du bain est compris entre 3 et 4,5, préférentiellement entre 3
et 4, par exemple égal à 3,5;
- la durée d'immersion dans le bain est comprise entre 5 et 40 min,
préférentiellement entre 10 et 30 minutes, par exemple égale à 15 ou
20 minutes.
La concentration en sel de chrome trivalent, dans le bain est
préférentiellement comprise entre 0,5 et 50 g/L.
L'immersion de la pièce dans de l'eau à une température comprise
entre 98 et 100 C, peut être réalisée avec une durée d'immersion comprise
entre 10 et 60 minutes, conformément aux paramètres opératoires des
procédés de colmatage dit hydrothermal traditionnels.
Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, l'étape
de colmatage comprend l'immersion de la pièce successivement dans le bain
aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé oxydant, et dans
de l'eau à une température comprise entre 98 et 100 C. Ces étapes peuvent
être effectuées dans tout ordre, et notamment être séparées par un ou
plusieurs rinçages à l'eau intercalaires.
Par exemple, l'étape de colmatage peut comprendre l'immersion de la
pièce dans le bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent et un composé
oxydant, puis, après rinçage(s) éventuels, dans de l'eau à une température de
98 à 100 C. Autrement, l'étape de colmatage peut comprendre l'immersion de
la pièce dans de l'eau à une température de 98 à 100 C, puis, après
rinçage(s) éventuels, dans le bain aqueux contenant un sel de chrome trivalent
et un composé oxydant.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus
clairement à la lumière des exemples de mise en oeuvre ci-après, fournis à
simple titre illustratif et nullement limitatif de l'invention, avec l'appui
des figures
1A à 1 E, qui montrent des micrographies de couches anodiques formées en
surface de pièces en aluminium par, figure 1A, anodisation chromique (OAC),
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figure 1B, anodisation sulfurique standard (OASstandard), figure 10,
anodisation sulfo-tartrique (OAST), figure 1D, anodisation sulfo-borique
(OASB) et figure 1E, anodisation selon un mode de mise en oeuvre de
l'invention.
EXEMPLE 1
1.1/ Procédés d'anodisation de pièces en alliage d'aluminium
Des pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 laminé de dimensions
120x80x2 mm sont traitées par anodisation suivant les méthodes ci-après.
Des étapes de préparation de surface de la pièce sont tout d'abord
réalisées successivement :
- dégraissage alcalin, par trempage de la pièce dans un mélange de
TURCO 4215 NCLT à 50 g/L et TURCO 4215 additif à 10 g/L, à une
température de 60 C, pendant 20 min ;
- rinçages à l'eau ;
- décapage acide, par trempage de la pièce dans une solution de
SMUT-GO NC à 19 % v/v, à une température de 20 C, pendant 5 min ;
- rinçages à l'eau.
Des pièces sont ensuite soumises à un procédé d'anodisation
conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention, de la façon suivante.
Un bain est préparé par dilution d'une solution d'acide sulfurique dans
l'eau pour obtenir une concentration en acide sulfurique de 200 g/L, à
l'exclusion de tout autre composé. Ce bain est porté et maintenu à une
température de 1900.
La pièce est immergée dans le bain, et on lui applique une tension
continue selon le profil de tension suivant : montée en tension, depuis une
valeur initiale de 0 V, à une vitesse de 3 V/min, jusqu'à une valeur dite de
plateau de 16V. La tension est maintenue à la valeur de plateau
pendant 16 minutes.
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Il se forme en surface de la pièce une couche anodique
d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 4 à 5 ilm.
A titre d'exemples comparatifs, des pièces identiques ayant été
soumises aux mêmes opérations de préparation de surface sont anodisées
5 selon les méthodes conventionnelles d'anodisation chromique (OAC),
d'anodisation sulfurique standard (OAS standard), d'anodisation sulfo-
tartrique
(OAST) et d'anodisation sulfo-borique (OASB).
Les paramètres opératoires pour l'OAS standard, l'OAST, l'OASB et
l'OAC sont indiqués dans le Tableau 1 ci-dessous.
OAS standard OAST OASB OAC
Composition du 1-12SO4 : 1-12SO4 : 1-12SO4
: Cr03 :
bain 200 g/L 40 g/L 45 g/L 60 g/L
C4F1606 : F-13B03 :
C2F1204 :
80 g/L 8 g/L 2 g/L
Température du 16 ¨ 20 36 - 39 25 - 28 38 ¨
42
bain ( C)
Montée en 3,4 2,8 5,3 4
tension (V/min)
Tension et temps 17V 14V 15V 20V
de plateau 40 min 25 min 23 min 50
min
Epaisseur de la 8 à 10 2 à 5 1 à 3 3 à 5
couche anodique
formée sur la
pièce (j.en)
10 Tableau 1 - paramètres opératoires mis en oeuvre pour les
différents
procédés d'anodisation de l'art antérieur OAS standard, OAST, OASB et OAC
Les différentes pièces ainsi obtenues sont soumises aux tests
suivants.
1.2/ Analyse morphologique de la couche anodique
Une analyse morphologique de la couche anodique formée en surface
de chacune des pièces ainsi traitées est réalisée par microscopie électronique
à effet de champ (MEB-FEG). Les micrographies sont montrées sur les figures
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1A à 1E. La figure 1E, correspondant à la couche anodique obtenue par un
procédé conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention, montre une
morphologie homogène dans l'épaisseur de la couche, avec l'absence de
micro-précipités provenant du substrat au sein de la couche. A partir des
observations micrographiques, les diamètres de pores ont été mesurés pour
chacune des couches anodiques et les résultats sont montrés dans le Tableau
2 ci-après.
Procédé d'anodisation OAC OAST
OASB Anodisation conforme à
l'invention
Diamètre des pores de la 20-30 5-10 5-10 10-20
couche anodique (nm)
Tableau 2 - Diamètre des pores de la couche anodique formée sur les
pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 laminé en fonction du procédé
d'anodisation mis en oeuvre
On observe sur ce tableau que la morphologie de la couche anodique
formée sur les pièces par le procédé conforme à un mode de mise en oeuvre
de l'invention se rapproche de celle d'une couche obtenue par anodisation
chromique, par rapport aux autres procédés d'anodisation mettant en oeuvre
l'acide sulfurique proposés par l'art antérieur.
1.3/ Essais d'abattement en fatigue
Les différentes pièces anodisées sont soumises à un essai de fatigue
afin d'évaluer l'abattement en fatigue lié à la formation de la couche
anodique
sur leur surface. Les paramètres de l'essai de fatigue sont les suivants :
- sollicitation : flexion rotative
- température : 20 OC
- R = -1
- Fréquence : 100 Hz
- Kt = 1,035
- type d'éprouvettes : FFRT16
- nombre d'éprouvettes : 12
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Les résultats de ce test, en termes de limite en fatigue et abattement
par rapport aux pièces non anodisées, pour des pièces traitées par le procédé
selon un mode de mise en oeuvre de l'invention et par différents procédés
conventionnels, sont montrés dans le Tableau 3 ci-après.
Pièce non Pièce Pièce traitée Pièce traitée par
traitée traitée par par OAS
anodisation conforme
OAC standard à l'invention
Limite en fatigue
(107 cycles) 147 120 107 136
90 % de survie
(MPa)
Abattement Référence - 22,5 % _ 37 % - 8 %
Tableau 3 ¨ Abattement en fatigue évalué par un essai de fatigue pour
des pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 en fonction du procédé
d'anodisation mis en oeuvre
Ces résultats démontrent clairement que l'abattement en fatigue
engendré par le procédé conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention
est nettement inférieur à celui engendré par les procédés d'anodisation
conventionnels, qu'il s'agisse de l'anodisation sulfurique (OAS) standard mais
même également de l'anodisation chromique (OAC), pour une épaisseur de la
couche anodique équivalente. Les pièces traitées par le procédé d'anodisation
conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention présentent notamment
une meilleure résistance aux efforts que celles traitées par les procédés
d'anodisation de l'art antérieur. En particulier, en comparaison avec
l'anodisation sulfurique standard, elles permettent un allègement des
structures
au sein desquelles elles sont mises en oeuvre. Ces pièces peuvent en outre
avantageusement être substituées aux pièces traitées par anodisation
chromique déjà mises en oeuvre, notamment dans des aéronefs, sans qu'il soit
nécessaire d'en effectuer un redimensionnement.
1.4/ Essais d'adhérence de revêtements peintures
Des pièces anodisées par le procédé conforme à un mode de mise en
oeuvre de l'invention, comme indiqué ci-dessus, sont soumises à des tests
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d'adhérence de systèmes de peinture conventionnels.
Deux systèmes de peinture sont testés : un système à base époxy
hydrodiluable (P60 + F70) et un système à base polyuréthane solvanté (PAC33
+ PU66). Les tests sont réalisés conformément à la norme ISO 2409, pour
l'adhérence sèche, après séchage du système de peinture, et pour l'adhérence
humide : après séchage du système de peinture, les échantillons sont
immergés dans de l'eau déminéralisée pendant 14 jours, puis séchés avant de
subir le test d'adhérence suivant la norme.
Les résultats sont montrés dans le Tableau 4 ci-après.
Système de peinture Adhérence sèche
Adhérence humide
Base solvantée PAC33 Grade 0 -
PAC33 + PU66 Grade 0 Grade 0
Base hydrodiluable P60 Grade 0 -
P60 + F70 Grade 0 Grade 0
Tableau 4 - Résultats de tests d'adhérence de deux systèmes de
peinture sur des pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 laminé traitées par un
procédé conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention
A titre comparatif, des tests similaires sont réalisés sur des pièces
traitées par anodisation sulfurique standard (OAS standard) comme indiqué ci-
avant. Les résultats de ces tests sont indiqués dans le Tableau 5 ci-après.
Système de peinture Adhérence sèche
Adhérence humide
Base solvantée PAC33 Grade 0 -
PAC33 + PU66 Grade 0 Grade 1
Base hydrodiluable P60 Grade 1 -
P60 + F70 Grade 1 Grade 2
Tableau 5 - Résultats de tests d'adhérence de deux systèmes de
peinture sur des pièces en alliage d'aluminium 2024 T3 laminé traitées par un
procédé d'anodisation sulfurique standard
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Ces résultats montrent que les pièces traitées par le procédé conforme
à un mode de réalisation de l'invention présentent une adhérence aux
systèmes de peinture, qu'ils soient du type hydrodiluable ou solvanté,
équivalentes à celles traitées par les procédés d'anodisation conventionnels
OAST et OASB, qui présentent également, de manière connue, des résultats
s'exprimant en Grade 0 aux tests d'adhérence ci-dessus. Cette adhérence,
pour l'un comme l'autre des deux systèmes de peinture, est bien supérieure à
celle obtenue par le procédé d'anodisation sulfurique standard proposé par
l'art
antérieur.
1.5/ Résistance à la corrosion après colmatage
Les pièces traitées par le procédé conforme à un mode de mise en
oeuvre de l'invention, par OAC, OAST ou OASB, comme indiqué ci-dessus,
sont soumises au procédé de colmatage Cl conforme à un mode de mise en
oeuvre de l'invention suivant :
- immersion dans un bain aqueux de composition : CrF3 : 6 g/L et
K2ZrF6 : 1 g/L, dans l'eau, à un pH de 3,5 et une température de 40 C,
pendant 15 minutes,
- puis immersion dans de l'eau à un pH de 6,5, à une température de
98 C, pendant 40 minutes.
A titre d'exemples comparatifs, des pièces anodisées sont également
soumises aux différents procédés de colmatage conventionnels suivants :
colmatage hydrothermal, colmatage à chaud aux sels de chrome hexavalent,
colmatage à chaud aux sels de nickel, suivant les conditions opératoires
indiquées dans le Tableau 6 ci-après.
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Colmatage Colmatage aux
Colmatage aux
hydrothermal sels de chrome sels
de nickel
VI
Composition H20 K2Cr207:
(CH3C00)2Ni :
30 mg/L 10 g/L
IDEI 6,5 6 5,5
Température ( C) 98 98 98
Durée d'immersion 40 20 30
(min.)
Tableau 6 - paramètres opératoires mis en oeuvre pour différents
procédés de colmatage
On obtient, sur chaque pièce traitée, une couche anodique colmatée.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard
5 salin conforme à la norme ISO 9227.
De premiers résultats moyens approximatifs, obtenus sur un petit
nombre de pièces, sont montrés dans le Tableau 7 ci-après.
Tenue au brouillard salin (apparition de la 1 piqure de corrosion)
(h)
Type de colmatage
Colmatage Colmatage aux Colmatage aux Colmatage Cl
hydrothermal sels de chrome sels de nickel
Type VI
d'anodisation
OAC 300 1500- -
OAST 96 1 300 450 550
OASB 96 1 000 336 450
Anodisation 300 1 500 850 1 600
conforme à
l'invention
Tableau 7 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium
2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, l'anodisation étant
10 réalisée par un procédé conforme à un mode de mise en oeuvre de
l'invention
ou par des procédés d'anodisation de l'art antérieur
Des résultats moyens plus précis concernant l'apparition des
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premières piqures de corrosion (plus précisément de la 1ère piqure de
corrosion
( 1e ) et la généralisation de la corrosion ( Gcm )), obtenus sur un
nombre
de pièces plus important, sont montrés sur le Tableau 8 ci-après.
Tenue au brouillard salin (h)
Type de colmatage
Colmatage Colmatage aux
Colmatage Colmatage Cl
hydrothermal sels de chrome aux sels de
Type VI nickel
d'anodisation
1 ère G r1 1 ère Gon ère Gon 1 ère G r1
OAC 336 1056 1320 2136 -
OAST 72 192 1176 1368 336 840 480 1344
OASB 48 168 912 1056 288 744 384 1128
Anodisation 312 1008 1296 2064 792 1344 1488 2520
conforme à
l'invention
Tableau 8 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium
2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, l'anodisation étant
réalisée par un procédé conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention
ou par des procédés d'anodisation de l'art antérieur
Ces résultats démontrent clairement que le procédé d'anodisation
conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention, suivi d'une étape de
colmatage, de quelque type que ce soit, permet de conférer à la pièce traitée
une résistance à la corrosion au moins équivalente à celle obtenue par les
procédés d'anodisation conventionnels suivis du même colmatage.
En particulier, le procédé d'anodisation conforme à un mode de mise
en oeuvre de l'invention présente des performances anticorrosion équivalentes
à une anodisation chromique (OAC) en association avec un colmatage
hydrothermal ou un colmatage à chaud aux sels de chrome hexavalent, et bien
supérieures aux anodisations diluées sulfo-tartrique (OAST) ou sulfo-borique
(OASB).
Cette capacité de la couche anodique formée par le procédé conforme
à l'invention à être colmatée lors d'un post-traitement pour lui apporter des
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propriétés de résistance à la corrosion pourrait notamment s'expliquer par sa
morphologie à pores de taille supérieure à 10 nm, qui facilite son hydratation
lors d'un colmatage hydrothermal par exemple, entraînant l'obturation des
pores et une protection contre la corrosion par effet de couche barrière.
On observe enfin que la combinaison particulière du procédé
d'anodisation conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention, avec le
procédé de colmatage Cl conforme à un mode de mise en oeuvre de
l'invention, permet d'obtenir des résultats en termes de résistance à la
corrosion de la pièce traitée, qui sont nettement supérieurs à ceux obtenus
pour toute autre combinaison anodisation / colmatage.
EXEMPLE 2
Différents paramètres du procédé d'anodisation conforme à l'invention
sont faits varier par rapport à l'Exemple 1 ci-avant.
2.1/ Variantes de concentration en acide sulfurique
Des pièces en alliage d'aluminium similaires à celles de l'Exemple 1,
ayant été préalablement soumises à des étapes de préparation de surface
comme indiqué dans l'Exemple 1 ci-avant, sont soumises à un procédé
d'anodisation conforme à l'invention par immersion dans un bain à 19 C
contenant de l'acide sulfurique à une concentration de 150 ou 250 g/1, à
l'exclusion de tout autre composé. Il est ensuite appliqué à chaque pièce une
tension continue selon le profil de tension suivant : montée en tension,
depuis
une valeur initiale de 0 V, à une vitesse de 6 V/min, jusqu'à une valeur dite
de
plateau de 16V. La tension est maintenue à la valeur de plateau
pendant 16 minutes.
La couche anodique est ensuite colmatée par immersion de la pièce
dans un bain d'eau à une température comprise entre 98 et 100 C, pendant
40 min.
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Il se forme en surface de chaque pièce une couche anodique
d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 3,5 à 4,5 ilm.
A titre d'exemple comparatif, le même procédé de traitement par
anodisation puis colmatage est appliqué à une pièce similaire, mais en mettant
en oeuvre une concentration d'acide sulfurique dans le bain de 100 g/1
seulement.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard
salin conforme à la norme ISO 9227. Les résultats obtenus sont montrés dans
le Tableau 9 ci-après.
Tenue au brouillard salin (h)
Concentration en acide sulfurique Apparition de la 1ère Généralisation de
dans le bain d'anodisation (g/1) piqure de corrosion la corrosion
100 120 288
150 264 888
250 264 864
Tableau 9 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium
2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, pour différentes
concentrations en acide sulfurique du bain d'anodisation
Ces résultats montrent l'efficacité, en terme de résistance à la
corrosion des pièces traitées, des procédés d'anodisation conformes à
l'invention mettant en oeuvre une concentration en acide sulfurique dans le
bain
comprise entre 150 et 250 g/1. Cette efficacité est notamment largement
supérieure au procédé comparatif mettant en oeuvre une concentration en
acide sulfurique de 100 g/1, inférieure à celle préconisée par la présente
invention.
2.2/ Variantes de vitesse de montée en tension
Des pièces en alliage d'aluminium similaires à celles de l'Exemple 1,
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ayant été préalablement soumises à des étapes de préparation de surface
comme indiqué dans l'Exemple 1 ci-avant, sont soumises à un procédé
d'anodisation conforme à l'invention par immersion dans un bain à 19 C
contenant de l'acide sulfurique à une concentration de 200 g/I, à l'exclusion
de
tout autre composé. Il est ensuite appliqué à chaque pièce une tension
continue selon le profil de tension suivant : montée en tension, depuis une
valeur initiale de 0V, jusqu'à une valeur dite de plateau de 16 V. La tension
est
ensuite maintenue à la valeur de plateau pendant 16 minutes. Différentes
vitesses de montée en tension sont testées : 1 V/min, 20 V/min, 32 V/min.
La couche anodique est ensuite colmatée par immersion de la pièce
dans un bain d'eau à une température comprise entre 98 et 100 C, pendant
40 min.
Il se forme en surface de chaque pièce une couche anodique
d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 4 à 4,5 ilm.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard
salin conforme à la norme ISO 9227. Les résultats obtenus sont montrés dans
le Tableau 10 ci-après.
Tenue au brouillard salin (h)
Vitesse de montée en tension Apparition de la 1 ère Généralisation de
(V/min) piqure de corrosion la corrosion
1 312 984
288 960
32 288 984
Tableau 10 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium
2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, pour différentes
20 vitesses de montée en tension
Ces résultats montrent l'efficacité, en terme de résistance à la
corrosion des pièces traitées, des procédés d'anodisation conformes à
l'invention mettant en oeuvre une montée en tension à une vitesse comprise
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entre 1 et 32 V/min.
2.3/ Variantes de valeur de tension de plateau
Des pièces en alliage d'aluminium similaires à celles de l'Exemple 1,
5 ayant été préalablement soumises à des étapes de préparation de surface
comme indiqué dans l'Exemple 1 ci-avant, sont soumises à un procédé
d'anodisation conforme à l'invention par immersion dans un bain à 19 C
contenant de l'acide sulfurique à une concentration de 200 g/I, à l'exclusion
de
tout autre composé. Il est ensuite appliqué à chaque pièce une tension
10 continue selon le profil de tension suivant : montée en tension, depuis
une
valeur initiale de 0 V, avec une vitesse de 3 V/min, jusqu'à une valeur dite
de
plateau de 14V ou de 16V. La tension est ensuite maintenue à la valeur de
plateau pendant 16 minutes.
La couche anodique est ensuite colmatée par le procédé de colmatage
15 Cl décrit dans l'Exemple 1 ci-avant.
Il se forme en surface de chaque pièce une couche anodique
d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 4 à 5 ilm.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard
salin conforme à la norme ISO 9227. Les résultats obtenus sont montrés dans
20 le Tableau 11 ci-après.
Tenue au brouillard salin (h)
Valeur de tension de plateau (V) Apparition de la lère Généralisation de
piqure de corrosion la corrosion
14 1176 2376
16 1320 2544
Tableau 11 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium
2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, pour différentes
valeurs de tension de plateau
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Ces résultats montrent l'efficacité, en terme de résistance à la
corrosion des pièces traitées, des procédés d'anodisation conformes à
l'invention mettant en oeuvre le maintien final de la tension à une valeur de
plateau comprise entre 14 ou 16V.
2.4/ Variantes de température du bain d'anodisation
Des pièces en alliage d'aluminium similaires à celles de l'Exemple 1,
ayant été préalablement soumises à des étapes de préparation de surface
comme indiqué dans l'Exemple 1 ci-avant, sont soumises à un procédé
d'anodisation conforme à l'invention par immersion dans un bain contenant de
l'acide sulfurique à une concentration de 200 g/I, à l'exclusion de tout autre
composé. Plusieurs températures du bain sont testées, plus particulièrement
6 C, 12 C et 25 C.
Il est ensuite appliqué à chaque pièce une tension continue selon le
profil de tension suivant : montée en tension, depuis une valeur initiale de
0V,
à une vitesse de 3 V/min, jusqu'à une valeur dite de plateau de 16 V. La
tension est maintenue à la valeur de plateau pendant une durée comprise entre
10 et 60 minutes, selon la valeur de température du bain. Cette durée est
fixée
pour obtenir en surface de chaque pièce une épaisseur de couche anodique
d'oxyde/hydroxyde d'aluminium d'épaisseur d'environ 4 à 5 ilm.
La couche anodique est ensuite colmatée par le procédé de colmatage
Cl décrit dans l'Exemple 1 ci-avant.
A titre d'exemple comparatif, le même procédé de traitement par
anodisation puis colmatage est appliqué à une pièce similaire, mais en mettant
en oeuvre une température du bain d'anodisation de 30 C.
Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard
salin conforme à la norme ISO 9227. Les résultats obtenus sont montrés dans
le Tableau 12 ci-après.
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Tenue au brouillard salin (h)
Température du bain d'anodisation Apparition de la 1ère Généralisation de
( C) piqure de corrosion la corrosion
6 1272 2304
12 1224 2280
25 1320 2424
30 624 1536
Tableau 12 - Tenue au brouillard salin de pièces d'alliage d'aluminium
2024 T3 laminé traitées par anodisation puis colmatage, pour différentes
températures du bain d'anodisation
Ces résultats montrent l'efficacité, en terme de résistance à la
corrosion des pièces traitées, des procédés d'anodisation conformes à
l'invention mettant en oeuvre une température du bain d'anodisation comprise
entre 5 et 25 C. Cette efficacité est notamment largement supérieure au
procédé comparatif mettant en oeuvre une température du bain de 30 C,
supérieure à celle préconisée par la présente invention.
La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes
caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les
objectifs
qu'elle s'était fixés. En particulier, elle fournit un procédé d'anodisation
de
pièces en alliage d'aluminium qui évite la mise en oeuvre de substances à base
de chrome hexavalent, tout en présentant des performances, en termes
notamment de résistance à la corrosion de la pièce traitée, d'abattement en
fatigue et d'adhérence des revêtements de peinture sur la surface de la pièce,
qui sont au moins équivalentes à celles des procédés d'anodisation chromique,
et supérieures à celles des procédés d'anodisation sulfurique proposés par
l'art
antérieur.
