PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE PHOSPHATABLE A PARTIR D'UNE TÔLE REVÊTUE D'UN REVÊTEMENT A BASE D'ALUMINIUM ET

D'UN REVÊTEMENT DE ZINC L'invention concerne un procédé de préparation de pièces d'acier durcies sous presse fabriquées à partir de tôles revêtues d'un revêtement à base d'aluminium et d'un revêtement de zinc. La pièce présente de bonnes caractéristiques vis-à-vis de la phosphatation, et par conséquent présente une bonne adhérence de la peinture. Elle est notamment destinée à la fabrication de pièces de véhicules automobiles.

Les pièces durcies sous presse peuvent être revêtues d'un alliage à base d'aluminium qui a de bonnes propriétés anticorrosion et de bonnes propriétés thermiques. Généralement, le procédé de préparation de ces pièces comprend l'approvisionnement d'une tôle d'acier, la découpe de la tôle pour obtenir un flan, le chauffage du flan, un emboutissage à chaud suivi d'un refroidissement pour obtenir un durcissement par transformation martensitique, soit martensito-bainitique, soit de sorte que la structure de l'acier soit constituée d'au moins 75% de ferrite équiaxe, de martensite en quantité supérieure ou égale à 5% et inférieure ou égale à 20%, et de bainite en quantité inférieure ou égale à 10%. Les pièces durcies ainsi obtenues ont de très hautes caractéristiques mécaniques.

Habituellement, on ajoute un film de peinture sur les pièces durcies sous presse, notamment une couche de cataphorèse. Préalablement, une phosphatation est souvent réalisée. Ainsi, des cristaux de phosphate se forment sur la surface de la pièce durcie à revêtir, augmentant l'adhérence de la peinture, et notamment de la couche de cataphorèse.

Les pièces revêtues d'un alliage à base d'aluminium ne sont pas phosphatables, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de cristaux de phosphate qui se forment à la surface du revêtement. L'ajout du film de peinture est donc directement réalisé sans phosphatation au préalable. La microrugosité de la surface des pièces revêtues d'un alliage à base d'aluminium permet une adhérence de la pglnture. Néanmoins, dans certaines conditions, la, peinture n'est pas répartie de façon homogène sur la surface de la pièce engendrant des zones de rouille rouge. La rouille rouge apparaît dans les zones où la peinture est trop ancrée dans le revêtement à base d'aluminium.

On connaît la demande de brevet EP2270257. Elle divulgue une tôle d'acier pour emboutissage à chaud comprenant un premier revêtement à base d'aluminium, et un deuxième revêtement comprenant un composé ayant une structure wurtzite, de préférence le composé est l'oxyde de zinc (ZnO). Le revêtement de ZnO permet de réaliser une phosphatation après le procédé de durcissement sous presse. Cependant, en pratique, la mise en œuvre de ce procédé engendre un taux de couvrance des cristaux de phosphate relativement faible sur la surface de la pièce, de l'ordre de 20 à 70%. Ce taux de couvrance n'est pas acceptable puisqu'il ne permet pas une bonne adhérence de la peinture sur la surface de la pièce.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur en mettant à disposition une pièce durcie sous presse phosphatable, et par conséquent présentant une bonne adhérence de la peinture, à partir d'une tôle d'acier revêtue. Elle vise à mettre à disposition, en particulier, une pièce durcie sous presse pouvant être phosphatée de manière à obtenir un taux de couvrance élevé des cristaux de phosphate sur la surface de la pièce, c'est-à-dire un taux supérieur ou égal à 80%.

Elle vise en outre à mettre à disposition un procédé de préparation de ladite tôle d'acier.

Elle vise encore à mettre à disposition un procédé de fabrication d'une pièce durcie sous presse phosphatable, dans des conditions de productivités avantageuses.

Elle vise encore l'utilisation d'une pièce durcie sous presse pour la fabrication de pièces de véhicules automobiles.

A cet effet, l'invention a pour objet une tôle d'acier selon la revendication 1. La tôle d'acier peut en outre comprendre les caractéristiques des revendications 2 à 9.

L'invention a également pour objet un procédé de préparation de la tôle d'acier revêtue selon la revendication 10. Ce procédé de préparation peut également jcppiprendre les caractéristiques des revendications^!! à 13. L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'une pièce durcie sous presse selon la revendication 14. Ce procédé de préparation peut également comprendre les caractéristiques des revendications 15 à 16.

L'invention a également pour objet une pièce durcie sous presse selon la revendication 17. Cette pièce peut comprendre les caractéristiques des revendications 18 à 20.

L'invention a enfin pour objet l'utilisation d'une pièce durcie sous presse selon la revendication 21.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre.

Afin d'illustrer l'invention, différents modes de réalisation et essais à titre d'exemples non limitatifs vont être décrits, notamment en référence aux figures qui représentent :

La figure 1 est une représentation schématique d'une tôle d'acier revêtue selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 2 est une représentation schématique d'une tôle d'acier revêtue selon un autre mode de réalisation de l'invention.

Pour les figures 1 et 2, l'épaisseur des couches représentée n'est donnée qu'à titre d'illustration et ne peut être considérée comme une représentation à l'échelle des différentes couches.

Les figures 3 et 4 représentent deux faces de pièces durcies en taille réelle à partir de tôles d'acier munies d'un premier revêtement à base d'aluminium dont l'épaisseur est de 25pm et sur une face d'un deuxième revêtement de zinc déposé par électrodéposition dont l'épaisseur est de , 2 et 3μιη.

La figure 5 représente le cycle de corrosion de la norme VDA 231-102. On définira les termes suivants :

- « revêtement de zinc » désigne un revêtement comprenant majoritairement du zinc et éventuellement des impuretés. De préférence, le revêtement contient du zinc et éventuellement des impuretés,

- «j&vêtement à basad'aluminium » désigne un revêtement comprenant une, quantité d'aluminium supérieure à 50% en poids, de préférence supérieure ou égale à 70% en poids, de préférence encore supérieure ou égale à 85% en poids, avantageusement supérieure ou égale à 88% en poids. Ce revêtement peut être allié ou non allié,

- « taux de couvrance des cristaux de phosphate» est défini par un pourcentage. 0% signifie que la surface de la pièce n'est pas du tout recouverte de cristaux de phosphate, 100% signifie que la surface de la pièce est quant à elle entièrement recouverte.

Pour l'ensemble des figures 1 à 5 et pour la suite de l'invention, la dénomination « acier » ou « tôle d'acier » se réfère à une tôle d'acier pour durcissement sous presse présentant une composition permettant à la pièce d'atteindre une résistance en traction supérieure ou égale à 500 MPa, de préférence supérieure ou égale à 1000 MPa, avantageusement supérieure ou égale à 1500 MPa. La composition pondérale de la tôle d'acier est de préférence la suivante: 0,03% < C < 0,50% ; 0,3% < Mn < 3,0% ; 0,05% < Si < 0,8% ; 0,015% < Ti < 0,2% ; 0,005% < Al < 0,1% ; 0% < Cr < 2,50% ; 0% < S < 0,05% ; 0% < P< 0,1% ; 0% < B < 0,010% ; 0% < Ni < 2,5% ; 0% < Mo < 0,7% ; 0% < Nb < 0,15% ; 0% < N < 0,015% ; 0% < Cu < 0,15% ; 0% < Ca < 0,01% ; 0% < W < 0,35%, le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.

Par exemple, la tôle d'acier est une tôle 22MnB5 dont la composition pondérale est la suivante :

0,20% < C < 0,25%

0,15% < Si < 0,35%

1 ,10% < Mn < 1 ,40%

0% < Cr < 0,30%

0% < Mo < 0,35%

0% < P < 0,025%

0% < S < 0,005%

0,020% < Ti < 0,060%

0,020% < Al < 0,060%

0,002% < B < 0,004%, le reste de la composition étant constituée de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.

La tôle d'acier peut également être une tôle Usibor®2000 dont la composition pondérale est la suivante :

0,24% < C < 0,38%

0,40% < Mn < 3%

0,10% < Si < 0,70%

0,015% < Al < 0,070%

0 % < Cr < 2%

0,25% < Ni < 2%

0,020% < Ti < 0,10%

0% < Nb < 0,060%

0,0005% < B < 0,0040%

0,003% < N < 0,010%

0,0001% < S < 0,005%

0,0001% < P < 0,025%

étant entendu que les teneurs en titane et en azote satisfont à :

Ti/N > 3,42,

et que les teneurs en carbone, manganèse, chrome et silicium satisfont à :

Mn Cr Si la composition comprenant optionnellement un ou plusieurs des éléments suivants :

0,05% < Mo < 0,65%

0,001% < W < 0,30%

0,0005% < Ca < 0,005%,

le reste de la composition étant constituée de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.

Par exemple encore, la tôle d'acier est une tôle Ductibor®500 dont la composition pondérale est la suivante :

0,040% < C < 0, 100%

0,80% < Mn < 2,00%

0% < Si < 0,30% ^{* " '} 0% < S < 0,005%

0% < P < 0,030%

0,010% < Al < 0,070%

0,015% < Nb < 0,100%

0,030% < ΤΊ < 0,080%

0% < N < 0,009%

0% < Cu < 0,100% '

0% < Ni < 0,100%

0% < Cr < 0,100%

0% < Mo < 0,100%

0% < Ca < 0,006%,

le reste de la composition étant constituée de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.

Les tôles d'acier sont fabriquées par laminage à chaud et peuvent éventuellement être re-laminées à froid en fonction de l'épaisseur désirée.

Comme on l'aura compris, tout d'abord, l'invention porte sur une tôle d'acier revêtue. La figure 1 représente un mode de réalisation de la tôle 1 selon l'invention. Elle est munie d'un revêtement à base d'aluminium 2 comprenant en outre un deuxième revêtement de zinc 3 dont l'épaisseur est inférieure ou égale à 1 ,1 m ; de préférence inférieure ou égale à Ι ,Ομιη ; de préférence encore inférieure ou égale à 0,7μιτι et préférentiellement inférieure ou égale à 0,5pm. Avantageusement, le revêtement de zinc présente une épaisseur supérieure ou égale à 0,1 m.

Sans vouloir être lié par une théorie, il semble que si ces conditions d'épaisseur ne sont pas remplies, tout le zinc n'est pas oxydé lors du traitement thermique. En effet, l'oxygène présent dans le four va mettre plus longtemps à diffuser dans le revêtement de zinc pour l'oxyder complètement. En conséquence, une partie du zinc va rester à l'état liquide plus longtemps, le zinc encore liquide va diffuser vers le revêtement à base d'aluminium puis vers l'acier. Le zinc qui a diffusé en profondeur dans le substrat peut engendrer une fragilisation et une perte d'adhérence des couchessupérieures, c'est-à-dire du revêtement à base d'aluminium et de la couche de cataphorèse. En outre, il est également possible si ces conditions d'épaisseur ne sont pas remplies que la microrugosité de surface augmente avec l'épaisseur du revêtement de zinc favorisant ainsi les zones de rouille rouge après le dépôt de la couche de cataphorèse.

Ainsi, dans la plupart des cas, le taux de couvrance des cristaux de phosphate est faible, il y a alors un risque de mauvaise adhérence de la t couche de cataphorèse. Cependant, dans certains cas, bien que ¹ le taux de couvrance des cristaux de phosphate soit élevé, il y a un risque de perte d'adhérence de la couche de cataphorèse et de mauvaise résistance à la rouille rouge sous cette couche de cataphorèse.

Enfin, il y a un risque que le zinc, restant liquide trop longtemps, pollue le four dans lequel a lieu le traitement thermique.

Le revêtement à base d'aluminium est de préférence réalisé par trempage à chaud dans un bain métallique fondu. Habituellement, le bain comprend jusqu'à 3% de fer et de 9 à 12% de silicium, le reste étant de l'aluminium. L'épaisseur de la couche est par exemple comprise entre 5 et 50pm, de préférence entre 10 et 35pm. Lors du traitement thermique précédant la déformation à chaud, le revêtement forme une couche alliée présentant une grande résistance à la corrosion, à l'abrasion, à l'usure et à la fatigue.

De préférence, le produit de l'épaisseur du revêtement à base d'aluminium et de l'épaisseur du revêtement de zinc est compris entre 4 et 25, de préférence encore entre 4 et 16, et avantageusement entre 6 et 13 ; l'épaisseur du revêtement de zinc étant inférieure ou égale à 1 ,1pm, de préférence inférieure ou égale à 1 ,0pm, de préférence encore inférieure ou égale à 0,7μιη et préférentiellement inférieure ou égale à 0,5pm.

Le revêtement de zinc 3 peut être déposé par tout procédé approprié, par exemple par cémentation, par électrodéposition ou par dépôt sous vide par jet de vapeur sonique (JVD ou jet vapour déposition).

Selon un mode de réalisation, le revêtement de zinc est réalisé par électrodéposition, il est réalisé par exemple par immersion dans un bain de sulfate de zinc (ZnS0 ₄ ). Avantageusement _r .,la température du bain T3 est. inférieure à 70°C, de préférence T3 va de 50 à 60°C. Selon un autre mode de réalisation, le revêtement de zinc est déposé par cémentation. Lorsque le revêtement de zinc est réalisé par cémentation, il est réalisé soit par aspersion, soit par immersion. Ainsi, la tôle d'acier revêtue d'un revêtement métallique à base d'aluminium est immergée dans un bain ou aspergée d'une solution comprenant de l'hydroxyde de sodium (NaOH) et de l'oxyde de zinc (ZnO). Avantageusement, l'immersion ou l'aspersion est réalisée pendant un temps t4 allant de 1 à 20 secondes, de préférence de t4 l va de 5 à 10 secondes. Elle est réalisée à une température TA allant de 40 à 60°C, de préférence T4 est de 60°C.

Sans vouloir être lié à une théorie, le mélange de NaOH et ZnO permet de former du zincate de sodium (Na ₂ ZnO ₂ ), selon la réaction suivante : 2NaOH + ZnO -> Na ₂ ZnO ₂ + H ₂ O. Ensuite, Na ₂ ZnO ₂ va réagir avec l'aluminium présent dans le revêtement à base d'aluminium pour former le revêtement de zinc sur la tôle d'acier revêtue du revêtement à base d'aluminium selon la réaction suivante : 2AI + 3Na ₂ ZnO ₂ + 2H ₂ O -> 3Zn + 2NaAIO ₂ + 4NaOH.

Selon un autre mode de réalisation, le revêtement de zinc est déposé par dépôt sous vide par jet de vapeur sonique. Selon ce mode de réalisation, la vapeur métallique de zinc est générée en chauffant par induction un creuset contenant un bain constitué par du zinc chauffé à une température T5 d'au moins 600°C, de préférence T5 est de 700°C, dans une enceinte sous vide à une pression P ₅ comprise de préférence entre 6.10 ^"2 et 2. 0 ^"1 mbar. La vapeur s'échappe du creuset par une conduite qui l'amène vers un orifice de sortie, de préférence calibré, de manière à former un jet à vitesse sonique dirigé vers la surface du substrat à revêtir.

Avantageusement, avant le dépôt de zinc réalisé par JVD, la tôle d'acier munie d'un revêtement à base d'aluminium est recouverte d'une fine couche d'acier inoxydable comprenant au moins 10% en poids de chrome, le reste étant du fer, des éléments additionnels tels que le nickel, le carbone, le molybdène, le silicium, le manganèse, le phosphore ou le soufre et les impuretés liées au processus de fabrication. De préférence, la couche d'acier inoxydable comprend au moins 10% , en poids de chrome, au moins .8% en poids de nickel, le reste étant du fer, des éléments additionnels tels que décris précédemment et les impuretés liées au processus de fabrication. Cette couche est préférentiellement de l'inox 316 dont la composition pondérale est la suivante : 16≤ Cr < 18% et 10 < Ni < 14%. Par exemple, cette couche est de l'inox 316L dont la composition pondérale est la suivante : C = 0,02% ; 16 < Cr < 18% ; 10,5 < Ni < 13% ; 2 < Mo < 2,5%, Si = 1 % ; Mn = 2% ; P = 0,04% et S = 0,03%. Son épaisseur peut être, par exemple, supérieure ou égale à 2 nm, de préférence comprise entre 2 et 15 nm. La figure 2 représente ce mode de réalisation dans lequel la tôle 21 est revêtue d'un revêtement à base d'aluminium 22, d'une fine couche d'acier inoxydable 23, et d'un troisième revêtement de zinc 24. La couche d'acier inoxydable peut être déposée par tout procédé connu de l'homme du métier. Elle est, par exemple, déposée par électrodéposition ou par pulvérisation cathodique magnétron.

Quel que soit le procédé de dépôt utilisé pour ajouter le revêtement de zinc, un dégraissage alcalin peut être réalisé pour augmenter l'adhérence de la couche de revêtement de zinc. Avantageusement, le dégraissage est réalisé à l'aide d'un bain chimique alcalin comprenant, par exemple, NaOH et/ou de l'hydroxyde de potassium (KOH), et des tensioactifs. Le dégraissage est avantageusement réalisé par immersion ou aspersion pendant une durée t6 allant de 1 à 120 secondes, de préférence de 2 à 20 secondes. La température du dégraissage T6 va de 30°C à 90°C, de préférence T6 est de 60°C. Le pH du bain va de 10 à 14.

Un dégraissage acide peut également être envisagé. Dans ce cas, le bain chimique comprend, par exemple, de l'acide phosphorique (H ₃ P0 ₄ ) et des tensioactifs. Le pH du bain va de 0 à 2.

Quel que soit le type de dégraissage mis en œuvre, il est généralement suivi d'un rinçage.

Les tôles d'acier selon l'invention sont ensuite durcies sous presse. Ce procédé consiste à approvisionner une tôle d'acier préalablement revêtue selon l'invention, puis à découper la tôle pour obtenir un flan. Ce flan est ensuite chauffé dans une atmosphère non protectrice jusqu'à la température d'austéntsation T1 de l'acier, qui va de 840 à 950°C, de préférence de 840 à 930°C. De préférence, le flan est chauffé pendant une durée t1 allant de 3 à 12 minutes, préférentiellement de 4 à 10 minutes, dans une atmosphère inerte ou une atmosphère comprenant de l'air.

Après le traitement thermique, le flan est transféré vers un outil d'emboutissage à chaud puis embouti à chaud à une température T2 allant de 600 à 830°C. 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 contrôlée en fonction de la composition de l'acier, afin que sa microstructure finale à l'issue de l'emboutissage à chaud comprenne soit majoritairement la martensite, de préférence contienne la martensite, soit la martensite et la bainite ou soit constituée d'au moins 75% de ferrite équiaxe, de martensite en quantité supérieure ou égale à 5% et inférieure ou égale à 20%, et de bainite en quantité inférieure ou égale à 10%.

On obtient ainsi une pièce durcie sous presse phosphatable selon l'invention.

Pour les applications automobiles, après phosphatation, on trempe chaque pièce dans un bain de cataphorèse. On peut également envisager d'appliquer ensuite successivement, une couche de peinture d'apprêt, une couche de peinture de base et éventuellement une couche de vernis de finition.

Avant d'appliquer la couche de cataphorèse sur la pièce, celle-ci est préalablement dégraissée puis phosphatée de manière à assurer l'adhérence de la cataphorèse. Après la phosphatation d'une pièce durcie selon l'invention, on obtient un taux de couvrance élevé des cristaux de phosphate sur la surface de la pièce durcie. Le taux de couvrance des cristaux de phosphate sur la surface de la pièce est supérieur ou égal à 80%, de préférence encore supérieur ou égal à 90% et avantageusement supérieur ou égal à 99%.

La couche de cataphorèse assure à la pièce une protection complémentaire contre la corrosion. La couche de peinture d'apprêt, généralement appliquée au pistolet, prépare l'apparence finale de la pièce.et la protège contre le gravillonnage et contre les UV. La couche de peinture de base confère à la pièce sa couleur et son apparence finale. La couche de vernis confère à la surface de la pièce une bonne résistance mécanique, une résistance contre les agents chimiques agressifs et un bon aspect de surface.

Généralement, l'épaisseur de la couche de phosphatation est compris entre 1 et 2pm. Les films de peinture mis en œuvre pour protéger et garantir un aspect de surface optimal aux pièces, comprennent par exemple une couche de cataphorèse de 15 à 25 pm d'épaisseur, une couche de peinture d'apprêt de 35 à 45 pm d'épaisseur et une couche de peinture de base de 40 à 50 pm d'épaisseur,

Dans les cas où les films de peinture comprennent en outre une couche de vernis, les épaisseurs des différentes couches de peinture sont généralement les suivantes :

- couche de cataphorèse : entre 15 et 25pm, de préférence inférieure à 20pm,

- couche de peinture d'apprêt : inférieure à 45pm,

- couche de peinture de base : inférieure à 20pm, et couche de vernis : inférieure à 55 pm.

De préférence, l'épaisseur totale des films de peinture sera inférieure à 120 pm, voire 100 pm.

L'invention va à présent être explicitée par des essais réalisés à titre indicatif et non limitatif.

Exemples

Pour l'ensemble des essais, les aciers suivant sont utilisés : Usibor®1500 ou 22MnB5. Ils sont revêtus par un revêtement à base d'aluminium comprenant 9% en poids de silicium, 3% de fer et 88% d'aluminium dont l'épaisseur est de 14 ou 25 pm.

La composition pondérale de la tôle d'acier Usibor®1500 utilisée dans les exemples est la suivante : C = 0,2252% ; Mn = 1 ,1735% ; P = 0,0126%, S = 0,0009% ; N = 0,0037% ; Si = 0,2534% ; Cu = 0,0187% ; Ni = 0,0197% ; Cr = 0,180% ; Sn = 0,004% ; Al = 0,0371 % ; Nb = 0,008% ; Ti = 0,0382% ; B = 0,0028 % ; Mb.^.0,0017% ; As = 0,0023% eUL= 0,0284%. . Par exemple, « Usibor® AluSi® 14 pm » signifie qu'il s'agit d'un acier Usibor®1500 tel que défini précédemment munie d'un revêtement à base d'aluminium comprenant 9% en poids de silicium, 3% de fer et 88% d'aluminium dont l'épaisseur est de 14 pm.

Par exemple, « 22MnB5 AISi 14 pm » signifie qu'il s'agit d'un acier 22MnB5 munie d'un revêtement à base d'aluminium comprenant 9% en poids de silicium, 3% de Fer et 88% d'aluminium dont l'épaisseur est de 14 pm.

Exemple 1 : Test de phosphatabilité et Test de comportement du zinc: Le test de phosphatabilité sert à déterminer l'adhérence des cristaux de phosphate sur la pièce durcie sous presse, notamment en évaluant le taux de couvrance sur la surface de la pièce.

Exemple 1a :

Tout d'abord, on réalise une série de 3 échantillons, nommés 1 , 2 et 3.

Les échantillons 1 et 2 sont obtenus à partir d'une tôle d'acier 22MnB5 munie d'un premier revêtement à base d'aluminium et d'un deuxième revêtement de ZnO dont l'épaisseur est de 0,2pm selon le procédé décrit dans EP2270257.

L'échantillon 3 est obtenu à partir d'une tôle d'acier Usibor® AluSi®

25pm.

L'échantillon 4 est obtenu à partir d'une tôle d'acier Usibor® AluSi® 25pm munie en outre d'un revêtement de zinc déposé par cémentation dont l'épaisseur est de 0,17pm. Le dépôt de zinc est réalisé par immersion dans un bain comprenant NaOH à une concentration de 50g.L ^"1 et ZnO à une concentration de 5g.L ^"1 pendant 5 secondes. La température du bain est de 60°C. Pour chacun des échantillons, on a découpé la tôle d'acier revêtue pour obtenir un flan. Puis on a chauffé le flan à une température de 900°C pendant une durée allant de 5 minutes à 5 minutes et 30 secondes. On a ensuite transféré le flan au sein d'une presse, puis on a embouti à chaud pour obtenir une pièce. Enfin, on a refroidi ladite pièce pour obtenir un durcissement par transformation martensitique.

* Un dégraissage est ensuite réalisé à l'aide d'une solution de Gardoclean® 5176 et de Gardobond® H 7352 à une température de 55°C. Il est suivi d'un rinçage à l'eau. La surface de la pièce est alors activée avec une solution de Gardolene® V6513 par immersion à température ambiante. Enfin, la phosphatation est réalisée par immersion pendant 3 minutes dans un bain comprenant une solution de Gardobond® 24 TA à une température de 50°C. La pièce est rincée avec de l'eau puis séchée à l'air chaud. On a observé la surface de ces échantillons phosphatés par MEB. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous :

On remarque que seul l'échantillon 4 présente un taux de couvrance élevé des cristaux de phosphate sur la pièce durcie. Exemple 1b :

On réalise une autre série d'échantillons, nommés 4, 5 et 6. L'échantillon 4 est obtenu à partir d'une tôle d'acier Usibor® AluSi® 25μιτι munie en outre sur une face de la tôle d'un deuxième revêtement de zinc déposé par électrodéposition dont l'épaisseur est de 1 ιη.

L'échantillon 5 est obtenu à partir d'une tôle d'acier Usibor® AluSi® 25μηη munie en outre sur une face de la tôle d'un deuxième revêtement de zinc déposé par électrodéposition dont l'épaisseur est de 2pm.

L'échantillon 6 est obtenu à partir d'une tôle d'acier Usibor® AluSi® 25pm munie en outre sur une face de la tôle d'un deuxième revêtement de zinc déposé par électrodéposition dont l'épaisseur est de 3pm.

Pour le dépôt de zinc par électrodéposition, tout d'abord, un dégraissage de la tôle est réalisé à l'aide d'une solution de Novaclean® 301 à une température de 80°C par immersion pendant 3 secondes. Le dégraissage est suivi d'un rinçage à l'eau. Ensuite, un avivage est réalisé avec une solution d'acide sulfurique à température ambiante par immersion pendant 4 secondes. L'avivage est suivi d'un rinçage à l'eau. La tôle est alors immergée dans un bain électrolytique comprenant de l'acide sulfurique (H ₂ SO4) et du sulfate de zinc (ZnS0 ₄ ) à une température de 50°C. La densité de courant appliquée sur la tôle d'acier est de 80 A/dm ² . Le pH du bain est de 0,8.

Le procédé de durcissement sous presse décrit dans l'Exemple 1a est ensuite appliqué à ces échantillons. Dans ce cas, on a chauffé le flan à une température T1 de 900°C pendant une durée t1 de 6 minutes et 30 secondes. On a observé la surface de ces échantillons phosphatés par MEB. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous :

On remarque que seul l'échantillon 4 présente un taux de couvrance élevé des cristaux de phosphate sur la surface de la pièce durcie. On a également observé le comportement du zinc pendant le traitement thermique à 900°C pour chacun des échantillons 4 à 6. Nous avons étudié le comportement du zinc sur la face où il y a eu le dépôt de zinc et sur la face opposée qui n'a pas été revêtue de zinc. Les figures 9 et 10 représentent les échantillons 4, 5 et 6 disposés dans cet ordre. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous :

On remarque que le comportement du zinc pendant le traitement thermique est bon, c'est-à-dire qu'il n'y à rien à signaler pour l'échantillon 4. En revanche, lorsque l'épaisseur de la couche de zinc est égale à 2 ou 3pm (échantillons 5 et 6), le zinc diffuse sur la face opposée. La diffusion du zinc est néfaste à l'échelle industrielle dans le four dans lequel il y a le traitement thermique d'austénisation et sous la presse d'emboutissage.

Exemple 1c :

On réalise une autre série d'échantillons, nommés 7, 8 et 9.

Les échantillons sont obtenus à partir de tôles d'aciers Usibor® AluSi® 14pm munies en outre sur une face de la tôle d'un deuxième revêtement de zinc déposé par électrodéposition à l'aide d'un bain de sulfate de zinc. Selon les échantillons, l'épaisseur du revêtement de zinc varie de 0,5pm à 1 ,5pm.

Pour le dépôt de zinc par électrodéposition, tout d'abord, un dégraissage de la tôle est réalisé à l'aide d'une solution de Novaclean® 301 à une température de 80°C par immersion pendant 3 secondes. Le dégraissage estsuivi d'un rinçage à l'eau. Ensuite, un avivage est réalisé avec une solution d'acide sulfurique à température ambiante par immersion pendant 4 secondes. L'avivage est suivi d'un rinçage à l'eau. La tôle est alors immergée dans un bain électrolytique comprenant H ₂ S0 ₄ et ZnS0 ₄ à une température de 50°C. La densité de courant appliquée sur la tôle d'acier est de 15 A/dm ² . Le pH du bain est de 3.

Pour chacun des échantillons, la tôle revêtue est découpée pour obtenir un flan. Puis on a chauffé le flan à'une température de 900°C pendant une durée de 5 minutes et 30 secondes. On a ensuite transféré le flan au sein d'une presse, puis on a on embouti à chaud pour obtenir une pièce. Enfin, on a refroidi ladite pièce pour obtenir un durcissement par transformation martensitique.

Un dégraissage et une phosphatation tels que définis dans l'Exemple 1a ont été ensuite réalisés sur les pièces durcies obtenues. On a observé la surface de ces échantillons phosphatés par MEB. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous :

On remarque que tous les échantillons présentent un taux de couvrance élevé des cristaux de phosphate sur la surface de la pièce durcie. Exemple 2 : Test d'adhérence de la couche de cataphorèse:

Cette méthode sert à déterminer l'adhérence de la couche de cataphorèse déposée sur la pièce durcie sous presse.

Une couche de cataphorèse de 20pm est déposée sur les échantillons 7 à 9 obtenus à l'Exemple 1c. A cet effet, on trempe les échantillons 7 à 9 dans un bain comprenant une solution aqueuse comprenant du Pigment paste® W9712 et du Resin blend® W791 de la société PPG Industries. On fait paâsèr un courant de 240V pendant 30 secondes. tsTdurée totale de" l'immersion est de 80 secondes. Une fois que le dépôt de cataphorèse est réalisé, la pièce est rincée à l'eau puis cuite dans un four à une température de 178°C pendant 30 minutes. On obtient ainsi des pièces durcies sous presse peintes.

Exemple 2a : Test d'adhérence en milieu sec ou « dry E-coat adhésion »: ι

On réalise un quadrillage sur les pièces peintes à l'aide d'un cutter. Ensuite, on évalue à l'œil nu la peinture qui se décolle de la pièce: 0 signifie excellent, c'est-à-dire que la peinture ne se décolle pas et 5 signifie très mauvais, c'est-à-dire que la peinture est décollée à plus de 65%. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous :

On remarque que l'adhérence de la peinture est excellente lorsque la pièce durcie est préparée à partir d'une tôle d'acier munie d'un revêtement de zinc dont l'épaisseur est de 0,5 ou 1 ,0pm. En revanche, lorsque la pièce durcie est préparée à partir d'une tôle d'acier dont l'épaisseur de la couche de zinc est de 1 ,5 m, l'adhérence de la couche de cataphorèse est très mauvaise.

Exemple 2b : Test d'adhérence en milieu humide ou « wet E coat adhésion »:

Tout d'abord, on immerge les pièces peintes dans une enceinte fermée comprenant de l'eau déminéralisée pendant 10 jours à une température de 50°C. Ensuite, on réalise le quadrillage décrit dans l'Exemple 2a. On obtient les résultats suivants :

Echantillon 13 14 15

Epaisseur Zn Ο,δμιη 1 ,0pm 1 ,5pm

Adhérence peinture 0 1 4,5

-¾î ^: .?;· On remarque que l'adhérence de la peinture est très bonne lorsque la pièce durcie est préparée à partir d'une tôle d'acier munie d'un revêtement de zinc dont l'épaisseur est de 0,5 ou 1 ,0pm. Par contre, lorsque la pièce durcie est préparée à partir d'une tôle d'acier dont l'épaisseur de la couche de zinc est de 1 ,5pm, l'adhérence de la couche de cataphorèse est mauvaise.

! Exemple 3 : Test de corrosion : *

Cette méthode sert à déterminer la résistance à la corrosion, en particulier la présence de rouille rouge, d'une pièce peinte,

Les échantillons 16 à 18 ont été préparés en appliquant le procédé décrit dans l'Exemple 2. Dans cet exemple, la couche de cataphorèse déposée a une épaisseur de 8 pm.

Ce test consiste à soumettre les pièces peintes à 6 cycles de corrosion selon la nouvelle norme VDA 231-102. Un cycle consiste à placer les échantillons dans une enceinte fermée dans laquelle une solution aqueuse de chlorure de sodium à 1 % en poids est vaporisée sur les échantillons avec un débit de 3mL/h en faisant varier la température de 50 à -15°C et le taux d'humidité de 50 à 00%. Ce cycle est représenté Figure 5.

On évalue la présence de rouille rouge à l'œil nu : 3 signifie excellent, en d'autres termes, il n'y a pas ou presque pas de rouille rouge et 0 signifie très mauvais, en d'autres termes, il y a beaucoup de rouille rouge.

On remarque que lorsque la pièce peinte est préparée à partir d'une tôle d'acier munie d'un revêtement de zinc dont l'épaisseur est de 0,5 et 1 ,0pm, il y a une très bonne résistance à la rouille rouge. En revanche, lorsque la pièce peinte est préparée à partir d'une tôle d'acier munie d'un revêtement de zinc dont l'épaisseur est de 1 ,5pm, la résistance à la rouille rouille est mauvaise.

Les pièces durcies selon l'invention permettent donc une bonne adhérence de la peinture et ont une bonne résistance à la rouille rouge.