traitement des surfaces métalliques et contrôle des ... · amélioration du traitement en ligne...

GIS GIS Surface Surface des Matériauxdes MatériauxJournée ThématiqueJournée Thématique21 21 Février Février 20062006

Traitement des Traitement des surfacessurfacesmétalliques métalliques et et contrôlecontrôle

des des interfacesinterfaces

Les défis d’aujourd’huiLes défis d’aujourd’hui ::

✸✸✸✸✸✸✸✸ LesLes nouveaux nouveaux substratssubstrats

✸✸✸✸✸✸✸✸ Revêtir Revêtir et et préserverpréserver

✸✸✸✸✸✸✸✸ FonctionnaliserFonctionnaliser = = différencierdifférencier

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

Pour consommermoins de carburantil faut limiter le poidsdes véhicules

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

Les aciers Les aciers de de résistancerésistancesont sont la la réponse réponse …. ….

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

.... .... mais leur galvanisationmais leur galvanisationpose pose quelques problèmesquelques problèmes

9 0

1 0 0

1 1 0

1 2 0

1 3 0

1 4 0

1 5 0

IF 0.

1%M

nIF

0.4%

Mn+

PIF

0.8

%M

n+P

ELC 1%

Mn

1.1%

Mn+

0.2%

Si

1.1%

Mn+

0.5%

Cr

1.5%

Mn+

0.5%

Cr+1.

2%Al

Dyn

amic

wet

ting

(°)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

Adh

esio

n fa

ilure

(%

)

W ettin g an g le

A dh esion fa ilu re

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

Etre Etre capable de capable de mesurermesurerla la mouillabilité Zn mouillabilité Zn / Fe/ Fe

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 5 10 15 20 25Time (s)

Wet

ting

forc

e (m

N)

30

50

70

90

110

Wet

ting

angl

e Θ (

°)

Start

Θ

F (W)

F (meas)

Advancing angle

Mesure Mesure de de mouillabilité Zn mouillabilité Zn / Fe/ Fe

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

Mouillabilité dynamique ZnMouillabilité dynamique Zn / Fe / Fe

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

Mouillabilité dynamique ZnMouillabilité dynamique Zn / Fe / Fe(images(images avec Centexbel avec Centexbel ))

Dual phaseIF Ti

1s

50s

20s

10s

3s

100s

56°

10°

22°

31°

47°

6°

96°

43°

62°

73°

92°

28°

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

�� Amélioration Amélioration dudutraitement traitement en en ligneligne

Low dew pointHigh hydrogen

High dew pointLow hydrogen

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

�� Effet desEffet des paramètresparamètres

0

2

4

6

8

-60 -40 -20 0

Dew point (°C)

sele

ctiv

e ox

idat

in (

at.%

)8

1012

14

1618

20

MnCr

Si

Higher dew points reduce external selective oxidation(XPS measurements)

Nou

veau

x N

ouve

aux

subs

trat

ssu

bstr

ats

�� Amélioration Amélioration dudutraitement traitement en en ligneligne

80

90

100

110

120

130

140

150

160

0 1 2 3 4Time (s)

We

ttin

g a

ng

le (

°)

Cr DP

Cold rolled5%H2 / DP-30°C

Advancing angle (°)

Cold rolled5%H2 / DP 0°C

Pre-oxidised5%H2 / DP-30°C

IF TiPre-oxidised

5%H2 / DP 0°C

Cold rolled0.3%H2 / DP-30°C

IncreasedIncreasedOxidationOxidation





➣➣➣➣➣➣➣➣ ProlongerProlonger la la durée durée de vie de vie

➣➣➣➣➣➣➣➣ PeindrePeindre sans sans chromaterchromater

➣➣➣➣➣➣➣➣ Reduire les Reduire les VOCVOC

Fai

re

Fai

re d

urer

dure

rDans les années Dans les années 70’70’le le sel sel de de déneigementdéneigement

diminue lesaccidents ….

mais accentuela rouille

Aci

er

Zin

c

Zin

c

La La réponseréponse : : galvanisergalvaniserles tôles d’automobilesles tôles d’automobiles

Fai

re

Fai

re d

urer

dure

r

Pour Pour garantir garantir plus plus longtempslongtempsZnMgZnMg : : une tenue une tenue à laà la

corrosion encore accruecorrosion encore accrue

Fai

re

Fai

re d

urer

dure

r

Mg

ZnMgZnMg : : tenue tenue accrueaccrue

10 Cycles de tests de corrosion (BMW)

Conventionnel

Avec peinture

Sans peinture

Fai

re

Fai

re d

urer

dure

rZnMg

Création Création du du dépôt dépôt de de ZnMgZnMg

0

20

40

60

80

100

0 500 1000 1500 2000

Depth (nmeq.Fe)

%a

t.

O 1s

Mg1s

Fe 2p3

Zn2p3

1) Mg 1) Mg sur Zn sur Zn par PVDpar PVD

2) Diffusion 2) Diffusion �� MgZnMgZn

Fai

re

Fai

re d

urer

dure

r

JVD: JVD: un creuset un creuset PVD PVD fermé fermé ààproductivité exceptionnelleproductivité exceptionnelle

Fai

re

Fai

re d

urer

dure

r

Low pressure

E-Gun heating: open crucible

Jet

High pressure

Low pressure

Induction heating: closed crucible

• Limitation of retro-diffusion of residualgas (O 2, H2O, CHx) in the crucible• Lower residual gas entrapment in thecoating• Possibility to work at higher residualpressure

Metal Flux (g/m².s)Simulator Zn Zn-Mg AlE-Gun 26 16 9JVD 2300 600 120

Possibilité d’intégrationPossibilité d’intégrationJVD JVD dans une lignedans une ligne

Fai

re

Fai

re d

urer

dure

r

Dur

abili

téD

urab

ilité

Des Des traitements traitements de conversionde conversionsont sont appliqués pour :appliqués pour :

•• permettre l’adhérence permettre l’adhérence de lade la peinture sur l’acier peinture sur l’acier ((revêturevêtu ))

•• amélioreraméliorer la la résistance résistance à laà la corrosion corrosion

•• La La chromatation s’avèrechromatation s’avèretrès performantetrès performante pour pour leslesapplications en constructionapplications en construction

Des alternatives auDes alternatives auCr sont cherchéesCr sont cherchées

•• Mais Mais la la novicité novicité dudu Cr CrVIVI la lafait fait bannir bannir de la de la pratiquepratiqueindustrielleindustrielle

Dur

abili

téD

urab

ilité

Specifications Specifications

•• Forte adherence au Forte adherence au substratsubstrat

•• Haute Haute densité densité de liaisonsde liaisons potentielles potentielles

•• Bonne ductilitéBonne ductilitéDur

abili

téD

urab

ilité

Ce qui est Ce qui est petit petit estestjoli joli … et … et costaudcostaud

mmmm µmµm nmnm

Liaisons Liaisons possiblespossibles # 1/d # 1/d�� NanoparticlesNanoparticles

virusvirus

pollenpollen

nanosilicananosilica

Dur

abili

téD

urab

ilité

Dur

abili

téD

urab

ilitéPourquoi des nanoparticles ?

Les nanoparticles se comportent comme des ions avecde nombreuses liaisons potentielles qui les entourent

DurabilitéDurabilitéP

rincipe: P

rincipe: S

iOS

iO-G

rip-G

ripMetal stripSilica

150-250°C

100nm

Dur

abili

téD

urab

ilité

Principe: Principe: SiOSiO-Grip-Grip

Dur

abili

téD

urab

ilité

Dispersion Colloïdale de NanoparticlesPrincipe: Principe: similaire similaire au sol-gelau sol-gel

Addition de Addition de produits produits ““vertsverts””

Activation des fonctions de surface

Réaction de condensation

Trempe Trempe du du substratsubstrat

From Wikipedia

Dur

abili

téD

urab

ilitéNanosilice Nanosilice enen galvanisation galvanisation

100 nm

Dur

abili

téD

urab

ilitéTests en Tests en ligne piloteligne pilote

Acier galvanisé0.8 mm40 m/min

CASTL

Dur

abili

téD

urab

ilité

Dépôt Dépôt de 20~200 de 20~200 nm nm dede silice silice

AFM FEG-SEM

Dur

abili

téD

urab

ilité

Performances Performances SiOSiO-Grip-Grip

SiO-GRIP : ADHERENCE EXCEPTIONNELLE:SCOTCH TAPE TEST INVERSE

Dur

abili

téD

urab

ilité

Performances Performances SiOSiO-Grip -Grip ((Avec CoriAvec Cori ))

SiO-Grip Lab Reference

Cross Hatch ISO 2409

PAINT ADHESION

Dur

abili

téD

urab

ilité


SiO-Grip Lab

Reference

1T

1T

Pliage T-Bend ECCA T7

Dur

abili

téD

urab

ilité


SiO-Grip Lab Reference

Erichsen ISO 1520 + boiling water 4h

PAINT ADHESION

Dur

abili

téD

urab

ilité

Une Une premièrepremière mesure mesure de deréduction desréduction des VOC VOC est est lala

réduction des épaisseursréduction des épaisseurs de depeinturepeinture

Dur

abili

téD

urab

ilité

Pour Pour réduire les émissions réduire les émissions dedeVOC VOC des peintures des peintures sanssanssolvants sont développéessolvants sont développées : :

•• formulation formulation des peintures des peintures parparles les industries industries chimiques chimiques (base(baseeau, UV, eau, UV, poudrespoudres , ..) (, ..) (cfr Coricfr Cori ))

•• application et adaptation application et adaptation desdescycles par cycles par les utilisateursles utilisateurs

Nouvelles fonctionsNouvelles fonctionsles surfaces nous aidenten apprenant de nouveauxmétiers

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions

DifférenciationDifférenciationLa Fonctionnalisationest un atout sur lemarché

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions

Surfaces auto-Surfaces auto- nettoyantesnettoyantes

Système passifSystème passif ::”” effeteffet lotus” lotus”importéimporté de la de la

naturenature

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions


L’effetL’effet lotus combine lotus combine

HydrophobicitéHydrophobicité StructureStructure

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions

Surfaces auto-Surfaces auto- nettoyantesnettoyantesL’effetL’effet lotus appliqué lotus appliqué auxauxrevêtements revêtements techniquestechniques

From STO Lotusan

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions


Système actifSystème actif ::photocatalysephotocatalyse par le TiO2 par le TiO2

Source Degussa

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions


Application Application aux aux façadesfaçades

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions

Surfaces auto-Surfaces auto- nettoyantesnettoyantesApplication Application aux vitragesaux vitrages

TiO2 No

Mais aussi :Mais aussi :• Aspect

• Dureté

• Frottement

• Moduler l’adhérence (+/-)

• Réflectivité / Absorption

• Production d’électricité

• Anti-bactériesNou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions

Fonctionnalisation au CRMFonctionnalisation au CRM

• Anti-corrosion

• Anti-griffes

• Non salissantes

• Auto-lubrifiantes

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions

Quelles techniques?Quelles techniques?

• Basées sur SiO-Grip

• Greffage de fonctions

• Polymères

• Plasma atmosphérique

Nou

velle

s fo

nctio

nsN

ouve

lles

fonc

tions

traitement des surfaces métalliques et contrôle des ... · amélioration du traitement en ligne...

Documents