Application de zinc lamellaire sur pièces mécaniques de Liaison Au Sol Contraintes de conception, Problématiques corrosion, Solutions revêtements

RESEARCH AND DEVELOPMENT A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 Jean-Michel BORDES – Corrosion / Coatings Specialist QUELQUES MERVEILLES D’AVANT…

Peugeot 203C Berline - 1959

Citroën Traction avant 403 B7 Cabriolet 11B - 1938 Berline - 1966

Citroën C6F Limousine 1930 Peugeot 402 Coupé Darl’Mat 1938 1966

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 2 QUELQUES MERVEILLES D’APRES…

Nouvelle E-Méhari.

Nouvelle Nouveau C3 Aircross AMLAT

Nouvelles DS3 Citroën SPACETOURER Peugeot TRAVELLER

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 3 CLIN D’OEIL

Moulins à poivre/sel/muscade/piment/fromage PEUGEOT revêtus avec du Zinc Lamellaire ! Sur la cuvette et la poire : DELTA-TONE 9000 + Delta-Seal Argent GZ (sur une des 2 pièces et non lubrifié sur l'autre) 1,2 millions d'ensemble traités en 2015 (par Impreglon en Alsace)

Tous nos moulins manuels sont garantis 5 ans à compter de la date d’achat. En outre, les mécanismes Peugeot bénéficient d’une garantie à vie . Autres solutions/revêtements : inox, dépôts PVD Avec la permission de la société IMPREGLON

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 4 INTRODUCTION Pièces mécaniques concernées par cette conférence Ï Pièces de Liaison Au Sol (LAS) : berceau moteur, triangles

Train arrière (traverse, bras, ensemble amortisseur, ressorts de suspension, disques de frein, protecteurs de disques…)

Train avant (berceau moteur, triangles, barre anti- devers, ressorts de suspension, disques de frein…)

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 5 INTRODUCTION Pièces mécaniques concernées par cette conférence Ï Pièces de Liaison Au Sol (LAS) : berceau moteur, triangles

Berceau moteur

Triangles bi-coquille

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 6 PROBLEMATIQUES EN CLIENTELE Quelques exemples de ruptures / rappels (USA) • Rappel de véhicules à cause de problèmes de corrosion sur des triangles de suspension bi-coquilles à tôles nues (« front lower control arms ») dus à des zones de rétention d’eau. Défaut de conception. • Les premiers retours clients (rupture après corrosion perforante) sont intervenus après des durées de roulage clients entre 6 et 9 ans.

1er exemple : après 7 ans de roulage. Rupture totale sous sollicitation mécanique

2ème exemple : après 9 ans de roulage. Client revenu au garage après un 1er rappel (6 ans de vie du VHL). Le triangle n’étant pas totalement corrodé, le garagiste a « juste » réalisé un trou d’évacuation dans une zone jugée non sollicitée. Le client a quand même dû revenir 3 ans plus tard (9 ans de vie du VHL) pour cause de rupture du triangle à sa base (zone de rétention).

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 7 7 PROBLEMATIQUES EN CLIENTELE Quelques exemples de ruptures / rappels (USA) • Au-delà de 7 ans de roulage en zone corrosive (Sud Est US), corrosion perforante de corps creux puis rupture sur véhicules à fort kilométrage (300000kms et 500000kms). Problème d’évacuation sur zone de rétention.

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 8 8 PROBLEMATIQUES EN CLIENTELE Quelques exemples de ruptures / rappels (USA) • Véhicules entre 7 et 13 ans • Défauts de conception, de protection (gravillonnage, fondants routiers)

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 9 9 PROBLEMATIQUES EN CLIENTELE Quelques exemples de ruptures / rappels (USA) • Véhicules entre 7 et 12 ans (93000 - 131000kms) • Défauts de protection

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 10 10 CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION Pièces en fonte ou en acier forgé • Pas de contrainte de conception particulière liée à la corrosion • Protection anticorrosion assurée par : une peinture cataphorèse (> 30µm) pour les pièces non gravillonnées ou une peinture poudre (> 80µm) + protection complémentaire pour les pièces gravillonnées • Autres protections possibles : zingage électrolytique

Acier forgé Fonte GS

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 11 CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION Pièces en tôle exemptes de points ou cordons de soudure • Pas de contrainte de conception particulière liée à la corrosion • Pour les pièces non gravillonnées, protection anticorrosion assurée par : une peinture cataphorèse (≥ 15µm) ou une tôle pré-revêtue (électro-zinguée ou galvanisée) de 7µm à 20µm/face selon besoins • Pour les pièces gravillonnées, protection assurée par : l’utilisation de tôles pré-zinguées + peinture cataphorèse l’utilisation de tôles nues + protection complémentaire (mastic antigrav., protecteurs plastiques) • Autres protections possibles pour des pièces de petites tailles : zingage en vrac (électrolytique ou lamellaire) plus économique qu’une peinture cataphorèse réalisée à l’attache

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 12 CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION Pièces en tôle mécano-soudées • Il existe des contraintes de conception générales et spécifiques liées à la corrosion • Contraintes de conception générales • Favoriser l’écoulement de l’eau • Eviter la présence d’eau dans les interstices • Prendre en compte la compatibilité des matériaux (corrosion galvanique) • Eviter les concentrations de contraintes (corrosion sous contrainte, sous réserve que le matériau y soit sensible dans le milieu considéré).

• Contraintes de conception spécifiques • Problématique LME (Liquid Metal Embrittlement) par le zinc fondu • Porosité dans les cordons de soudure (cordons MAG) pour les tôles pré-zinguées • Grenaillage de précontrainte nécessitant l’utilisation de tôles nues

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 13 CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION Problématique LME (Liquid Metal Embrittlement) Des fissures de surface peuvent apparaitre en soudage par points (PSE), laser et arc (MIG, MAG). Elles s’initient en surface et se propagent en ZAT (jusqu’à plusieurs centaines de µm de profondeur). Elles résultent de la pénétration du zinc liquide aux joints de grain de l’acier. La rupture est intergranulaire. Développement d’aciers à Zinc liquide (pré- microstructures multiphasées (DP, TRIP) nécessaires au revêtement) compromis entre haute Joints de grains résistance, formabilité, allègement et coût (nuance d’acier)

Contraintes thermiques et/ou mécaniques

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 14 CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION Problématique LME (Liquid Metal Embrittlement) Plusieurs actions sont possibles : • Supprimer les contraintes mécaniques (liées à l’emboutissage) et/ou thermo-mécaniques (liées au soudage)

» outil industriel ?

• diminuer la sensibilité de l’acier (changer de nuance)

» dimensionnement/allègement ?

• supprimer le métal liquide fragilisant (le revêtement de zinc)

» protection corrosion ?

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 15 CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION Porosités dans les cordons de soudure Dégradation de tenue en fatigue par développement de fissures à partir de porosités dans les cordons MAG (dégazage du Zinc). Plusieurs actions sont possibles : diminuer les vitesses de soudage, enlever le revêtement de zinc, modifier la conception de la pièce (cordon non sollicité)

Certaines porosités sont acceptables dans des applications Exemple de porosité à l’intérieur d’un cordon de utilisant des aciers pré-zingués dont les cordons ne sont pas soudure MAG (soudage de tôles pré-zinguées) sollicités mécaniquement. (source : metalformingmagazine )

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 16 POURQUOI LE ZINC LAMELLAIRE ? Il permet d’apporter des solutions à des problématiques techniques et économiques • Protection anticorrosion des corps creux suppression de l’application de cire de corps creux

• Protection anticorrosion des zones gravillonnées suppression de protections anti-gravillonnage (mastic)

• Protection anticorrosion des zones difficiles (arêtes, cordons) évite le nettoyage / sablage des cordons de soudure protection sacrificielle des arêtes vives / zones de découpes protège les zones ayant subi un grenaillage de précontrainte

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 17 POURQUOI LE ZINC LAMELLAIRE ? Il permet d’apporter des solutions à des problématiques techniques et économiques • Eradication de la problématique LME (zinc fondu) et des porosités de cordons grâce à l’utilisation de tôles nues ouvre le choix à une diversité plus mondialisée de nuances et épaisseurs d’aciers mais aussi à l’utilisation de nuances d’aciers à plus hautes caractéristiques mécaniques encore possible (DP,TRIP, CP, THR, TWIP etc…)

• On évite quelques inconvénients de la galvanisation à chaud risque de déformation géométrique, effet de revenu sur les aciers à hautes caractéristiques surpoids du revêtement, re-taraudage des perçages… épaisseur de la couche de galvanisation dépend de la teneur en Si et P des aciers utilisés (respect de la règle Si +2,5 P < 0,09 % )

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 18 SOLUTIONS DE ZINC LAMELLAIRE Les revêtements de zinc lamellaire peuvent devenir des solutions incontournables pour pérenniser l’utilisation d’acier à très hautes caractéristiques mécaniques dans la fabrication de pièces mécano-soudées à corps creux soumises à du gravillonnage. Mais quelles solutions utiliser ? Quelques solutions série… Solutions MAGNI (solvantées) Aspect gris : MAGNI 265 (2 couches de 12-15µm : B46/P35) Aspect noir : MAGNI 295 (e-primer de 12-15µm) / KTL ≤ 25µm)

Solutions NOF METAL COATINGS (hydrosolubles) Aspect gris : GEOMET 500B (2 couches et > 9µm) ou GEOMET 321 (2 couches)

Solutions ATOTECH (solvantées - topcoat aqueux) Aspect gris : ZINTEK 200 (1 couche 10-12 µm) + ZINTEK TOP (3-6µm)

Solutions DORKEN (solvantées – topcoat aqueux) Aspect gris : DELTA-PROTEKT KL100 (12µm) + VH301GZ (2µm)

A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 19 APPLICATIONS TYPIQUES DU ZINC LAMELLAIRE SYSTEMES MAGNI POUR PIECES MECANIQUES DE LIAISON AU SOL

1. Magni 265 ° Primaire Magni riche en zinc + topcoat Magni ° En production depuis 2009

2. Magni 295 ° Primaire Magni riche en zinc + cataphorèse ° En production depuis 2014 CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265

• Alternative à la galvanisation à chaud, acier pré-zingué + cataphorèse, acier + cataphorèse + cire + mastic

• Anticorrosion: protection cathodique et effet barrière • Brouillard salin neutre > 2000 heures • Tests cycliques corrosion: Daimler MEKO 8 cycles, GMW 14872 >100 cycles,Toyota CCT-A > 50 cycles, BMW… • Résistance chimique (VDA 621-412) • Résistance au gravillonnage: p. ex. PSA B15 3320 & D 241312, GMW 14872 & GMW14700… • Procédé non fragilisant (fragilisation par l’hydrogène) • Application par pulvérisation, trempé égoutté, trempé centrifugé

• Pièces entièrement revêtues, incluant zones intérieures et cavités • Protection des points et cordons de soudures et zones affectées thermiquement (ZAT) • Système et procédé répondant à la problématique LME – aucune contrainte & fissure générées dans le matériau • Gain de poids par rapport à la galvanisation à chaud CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265

• Pièces entièrement revêtues, incluant zones intérieures et cavités • Pièces à géometrie complexe peuvent être revêtues

8 cycles MEKO-S > 5000 heures BS neutre

Aucune cire Aucune protection des soudures 50 cycles Toyota CCT-A Aucune reprise des cavités & zones d‘assemblage… CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265

• Protection des soudures et accostages

Protection des interstices, porosités des Cire non utile. Cire éliminée durant cordons de soudures test corrosion cyclique et sur test véhicule.

24 CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265

• Protection des points & cordons de soudures, et des zones affectées thermiquement (ZAT) • Cas acier pré-zingué (Galvannealed) : Conditions: Substrat: Acier revêtu d'un alliage zinc-fer Galvannealed 55A (55 g/m 2) Soudure: Pulse MAG, fil soudure YM-22Z Prétraitement: Phosphate au zinc Test corrosion: Toyota CCT-A 1 cycle = 24 heures : 1. Brouillard 50 °C, 5% NaCl – 17 heures 2. Séchage air chaud @70 °C – 3 heures 3. Immersion solution 5% NaCl 50 °C – 2 heures • Le revêtement sacrificiel 4. Séchage à l’air 20 °C – 2 heures est détérioré durant la 5. Nouveau cycle (étapes 1, 2, 3 et 4) soudure + fumées • Les soudures doivent être Revêtement : Revêtement : réalisées doucement 25 µm cataphorèse 15 µm primaire + 12µm topcoat • L’intégrité de la soudure er peut être affectée 1er point oxydation rouge 1 point oxydation rouge @ 8 cycles @ 83 cycles CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265

• Anticorrosion : protection cathodique et effet barrière • BS neutre > 2000 heures • Tests cycliques corrosion • Résistance au gravillonnage CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265

Epaisseur régulière du film sec dans les zones critiques

Emmanchement sans délamination (bague, silentbloc) DISPONIBILITE MONDIALE QUELQUES EXEMPLES D’APPLICATIONS SERIE

GM E2xx (2016 Chevy Malibu) Magni 265 – Bras de renvoi

General Motors QUELQUES EXEMPLES D’APPLICATIONS SERIE

GM E2xx (2016 Chevy Malibu) Magni 265 - Barre de liaison et bras de renvoi arrière. General Motors QUELQUES EXEMPLES D’APPLICATIONS SERIE

Buick Envision Magni 295 (Primaire Magni + cataphorèse) Bras de renvoi arrière QUELQUES EXEMPLES DE PROCEDES INDUSTRIELS

Trempé Egoutté QUELQUES EXEMPLES DE PROCEDES INDUSTRIELS

Magni 295 Trempé Egoutté QUELQUES EXEMPLES DE PROCEDES INDUSTRIELS

Magni 265 Trempé Centrifugé Cuisinez Peugeot ! Merci de vôtre écoute

Pour toutes questions : PSA GROUPE Ï [email protected] MAGNI EUROPE Ï [email protected]