Initiation à la Théorie et à la Pratique de l'Emaillage

(Extrait de la traduction nø 2033 d'octobre 1952, du manuel "A Student's Approach to the Theory and Pratice of Vitreous Enamelling" de J.H. GRAY, pour/par le CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES DE LA FONDERIE, 12 Ave Raphael, PARIS XVIe.)

- Introduction -


 Voici déjà longtemps que se fait sentir le besoin d'un manuel traitant de l'émaillage. La parution de l'ouvrage de M. GRAY contribuera fort à remplir un vide longtemps négligé dans la technologie britannique.

 L'art de l'émaillage remonte presque à l'aurore même de la civilisation. Dans le siècle présent il est devenu une industrie des plus importantes, liée à la préservation et à l'ornementation d'une gamme étendue d'articles métalliques. La plaque émaillée, la cuisinière, les ustensiles de cuisine sont des exemples communs de la production de cette industrie, en dehors de ses fabrications spéciales, résistant à la corrosion, pour l'industrie chimique, et de certaines applications du domaine de la bijouterie.

 Cette industrie occupe maintenant un bon rang au point de vue technique alors que pendant des siècles ce n'avait été qu'un art quelque peu mystérieux. Mais si beaucoup de ce qui était mystère a disparu au cours de cet âge de progrès scientifique, l'énorme développement de nos connaissances scientifiques n'a pas empêché, néanmoins, que la réussite, en matériaux d'émaillage, demeure toujours affaire de soin extrême et de contrôle des détails les plus minutieux, de réglage précis de maintes opérations.

 Le manuel présenté couvre un domaine soigneusement choisi par l'auteur; il embrasse tout ce qui concerne l'application de l'émail à la tôle et à la fonte. L'ouvrage sera bien accueilli par tous ceux s'intéressant à l'émaillage car ils y trouveront, détaillées, de précieuses informations.
- Choix des frittes -

Bien que certains ateliers d'émaillage continuent de préparer leurs propres frittes l'usage s'est beaucoup répandu depuis une vingtaine d'années d'acheter les frittes à des fabricants spécialisés. Il se passe beaucoup de temps à des recherches et à des mises au point, dans un effort continu visant à assurer une production meilleure, offrant davantage de garanties, et dans ces conditions beaucoup de maisons ont renoncé à leur installation de préparation des frittes, s'approvisionnant dès lors chez un ou plusieurs fournisseurs. Ceux-ci disposent maintenant de tout un état-major de techniciens prêts à aider à la solution de tous les problèmes qui ne manquent pas de se soulever de temps à autre, même dans les ateliers les plus "à la page".

 Les frittes les plus récemment mises au point sont peut-être les trois suivantes:

 - Emaux de couverte au titane fournissant eux-mêmes l'opacité, pour tôle;
 - Emaux de fond à cuisson à basse température, pour tôle.

 Ces deux produits ont bouleversé toutes les idées des constructeurs sur les produits d'émaillage, particulièrement en matière de réchauds à gaz et électriques et de machines à laver.

 - Emaux type liquide, pour fonte et tôle, à grande résistance aux acides, cependant d'une utilisation aisée.
- Méthode de broyage -

Les grenailles sont maintenant presque toutes livrées, en Grande-Bretagne, en sacs de 100 livres, étanche à l'eau et aux poussières. Ceci permet à l'ouvrier de manutentionner à lui seul si nécessaire, d'autre part facilite l'emmagasinage (fig.3) et convient particulièrement bien pour le chargement des broyeurs, dont les capacités sont le plus souvent multiples de 100 livres.

 Le préposé au broyage des frittes doit être un homme soigneux et méthodique, car des erreurs commises à cette opération peuvent coûter fort cher.

 Il est fait usage de broyeurs à boulets susceptibles d'absorber des lots de frittes allant de quelques grammes jusqu'à une tonne. Le principe est le même dans tous les cas: un cylindre de fonte ou d'acier fermé en bout par la même matière, portant partout un revêtement de brique de porcelaine dure; au milieu du cylindre se trouve une ouverture pour le chargement et le déchargement dont le couvercle porte aussi un revêtement de porcelaine; l'épaisseur moyenne de ces revêtements est d'environ 75mm; à un endroit propice, il y a, fixé sur le cylindre, une soupape de 6 ou 9 mm à laquelle on peut raccorder une conduite d'air comprimé pour l'évacuation, sous pression de la fritte - pratique d'ailleurs peu suivie sauf dans le cas de broyeurs de grande capacité. Les broyeurs sont entraînés par courroie (fig.4) ou, dans les installations modernes, sont à commande directe (fig.5).

 Le tableau I donne les dimensions, capacités, nombre de tours par minute de divers broyeurs.

 Le broyage est fait par des boulets en porcelaine dure, de préférence, ou par des galets de silex.

 Les broyeurs neufs ou qu'on vient de garnir d'un nouveau revêtement conviennent généralement mal à un usage immédiat parce que le revêtement reste couvert de ciment provenant de la mise en place; pour faire disparaître ce ciment et assurer une parfaite propreté le mieux est d'emplir à moitié le cylindre de galets, puis, jusqu'aux trois-quarts, de sable siliceux, en ajoutant assez d'eau pour constituer une solution "granuleuse"; on fermera alors le cylindre et on fera tourner huit heures à peu près; puis on videra à fond, on rincera et on vérifiera; au besoin, on répétera l'opération. Il est également très utile, après le lavage au sable, de répéter l'opération en remplaçant le sable siliceux par des déchets d'émail.

 Il est essentiel que l'atelier de broyage soit tenu en bon état de propreté, que toutes les matières premières et l'émail déjà passé au broyage soient emmagasinés avec ordre et protégés des poussières et de toute saleté.

 Le type le plus moderne d'atelier de broyage comporte un étage au-dessus du sol. Au premier étage on emmagasine les grenailles, l'argile, les oxydes, etc..; les réservoirs d'eau s'y trouvent. C'est là qu'on pèse ou mesure les matières, après quoi, par une ouverture pratiquée dans le plancher, on les fait passer par gravité dans les broyeurs installés au-dessous. Le broyage fait, on décharge les broyeurs et on fait passer l'émail par un séparateur magnétique (fig.6) puis par une toile de cuivre à maille de 60, de 40, ou de 30, d'où il tombe dans le bac à émail liquide. On vérifie et on corrige au besoin la densité et la viscosité avant de livrer au département Emaillage.






Masse s'égouttant d'un broyeur
Photo Collection Privée









Il doit être gardé trace de toutes les opérations de broyage; les indications utiles seront portées sur une fiche du type de celle représentée au tableau II.

 On vérifiera périodiquement la vitesse des broyeurs, le poids des boulets, l'état du revêtement. Pour uniformiser l'usure du revêtement, il y a quelquefois avantage à inverser le sens de rotation du broyeur au bout de six mois de marche.

 Le degré de finesse du broyage a beaucoup d'importance; il faut toujours pratiquer un essai au tamis. Comme indiqué à la fig.7, l'appareillage comportera un récipient à bec de 50cm3, un tamis de 150mm de diamètre garni d'une toile à la maille de 150 ou de 200 et d'une éprouvette graduée. Pour l'essai, on fera passer 50cm3 de l'émail liquide du récipient à bec dans le tamis et à l'aide d'un faible courant d'eau on fera couler par les mailles les oxydes, l'argile et les particules fines. L'opération doit se faire avec soin, ou bien de l'émail sera entraîné pardessus bord et le résultat sera sans valeur. Le résidu sera ensuite ramené, à l'aide de l'eau, sur le milieu du tamis où on le fera sécher à chaleur douce; après ce séchage on devra effectuer un nouveau tamisage pour s'assurer que toutes les particules fines soient bien éliminées. On versera alors le résidu sur une feuille de papier propre, on versera dans l'éprouvette graduée puis on mesurera directement la finesse.

 La plupart des frittes se broient à une finesse de 0 à 10, suivant leur type. L'unité, à l'éprouvette, est le volume requis pour 1 gramme de fritte broyée; mais comme ce volume varie suivant la densité de la fritte, on prend la moyenne de 20 différents types de frittes pour déterminer l'unité à l'éprouvette.

 Avant d'effectuer cet essai, on doit toujours faire passer l'émail par un tamis à maille de 30 ou 40.

 On fera figurer sur la fiche, pour chaque opération de broyage, les additions faites et le résultat de la détermination de la finesse. Il faut pour l'opération de 6 à 10 heures; de nombreux facteurs exercent une influence sur ce temps, par exemple la finesse de broyage, la dureté de la grenaille, le poids des galets et de grenaille, le nombre de tours/minute de l'appareil.

 Il est d'usage que le contrôleur des fabrications ou, dans les petites usines, le contremaître de fabrication donne à l'atelier de broyage les instructions nécessaires concernant la densité ou la consistance que devront présenter les émaux au poste de pistoletage ou de trempage; Il leur appartient de s'assurer qu'on se conforme bien à leurs instructions. On doit conserver sous la main un échantillon type de la couleur à obtenir et autant que possible, on vérifiera la coloration des lots issus du broyeur avant de les livrer à la fabrication.

 Il est important, pour que le broyage s'effectue correctement, qu'on commence par s'assurer que le broyeur soit propre, mais si une opération de broyage doit succéder à une autre sur le même émail, de même couleur, il suffira de s'assurer que la précédent a bien été entièrement évacuée. On procède ensuite aux additions suivant directives consignées sur la fiche standard et à mesure qu'on charge on pointe sur la fiche. Il est de bonne pratique de charger d'abord la moitié de la fritte; on ajoute ensuite les autres matières solides, puis le reste de la fritte, enfin l'eau; de cette façon l'oxyde donnant la coloration et les autres éléments d'addition ne risquent pas de se trouver retenus autour du couvercle à la mise en marche du broyeur, ce qui pourrait causer des ennuis dans le réglage de la coloration. C'est également une bonne méthode que d'arrêter le broyeur une heure environ avant que l'émail soit entièrement broyé, d'enlever le couvercle et de repousser à l'intérieur de l'appareil la fritte ou les matières premières non broyées qui auront pu être refoulées dans l'espace entre le couvercle et le revêtement du cylindre.

 Il convient de dire un mot ici des méthodes généralement adoptées pour l'utilisation des déchets d'émail en provenance des cabines de pistoletage; parfois on constitue un dépôt de ces déchets jusqu'à ce qu'il en soit accumulé une tonne ou davantage, et alors on en fait retour au fabricant de grenaille pour refusion; si on opère de cette façon, il est indispensable de maintenir séparés l'un de l'autre l'émail pour tôle et l'émail pour fonte. Malheureusement, la fritte de deuxième fusion n'a qu'un emploi très limité et ne convient qu'a des applications comme les revêtements de protection où la couleur et le fini sont sans grande importance, ou encore à l'incorporation à raison de 10% au maximum, à de la fritte neuve; encore dans ce cas, ne peut-il être question que de teintes sombres ou de couches de fond.

 Il est plus habituel de faire apport des déchets d'émail à une charge d'émail neuf de même composition peu de temps avant la fin du broyage; on limite généralement cette addition à 25% de la charge présente dans le broyeur et, normalement on ajoute une quantité d'argile représentant 1% du poids des déchets incorporés. Avant d'utiliser l'émail ainsi produit, il est prudent de vérifier la coloration et la différence de l'amalgamation.

 La densité d'un émail prêt pour l'application se détermine généralement en prenant le poids d'une pinte (0,568 litre) à l'aide d'une mesure standard de forme conique correspondant à l'IMPERIAL PINT et fabriquée de feuille de cuivre de 20 à la jauge standard.

 Beaucoup de broyeurs à boulets sont maintenant équipés de compteurs de tours et reliés à des interrupteurs à temps qui permettent d'assurer l'arrêt à tout moment désiré.

 On construit aussi maintenant des broyeurs à revêtement de caoutchouc; il est un peu tôt encore pour porter sur ces appareils un jugement précis, mais jusqu'ici tout au moins les résultats sont encourageants.

 Lorsqu'on vérifie les boulets, Il y a lieu, si ceux-ci sont en porcelaine, de repérer ceux qui sont éclatés ou qui sont devenus trop petits pour jouer un rôle utile; on les élimine et on les remplace par un poids équivalent en boulets neufs. S'il s'agit de boulets de galets en silex, on procède de même façon; de plus, s'il en est qui présentent des cavités assez grandes pour contenir l'émail ou une matière étrangère quelconque, on doit les éliminer.

 Les oxydes se conserveront de préférence en caisses de bois garni de zinc ou, dans les petites maisons, en bonbonnes de verre; tous les oxydes coûtent cher, il faut donc les manipuler avec soin. Il est indispensable de disposer de balances de bonne fabrication; on aura une série de balances susceptibles de peser 50kg, 500g, 7g et 1g.

 Autant que possible, il sera réservé un ou plusieurs broyeurs au broyage des seuls émaux blancs pour éviter une contamination possible par les autres couleurs. Si gênant que cela puisse être parfois, on devrait appliquer le même principe à toutes les couleurs; on évite pas seulement la contamination, de cette façon, mais on fait aussi l'économie de la main d'oeuvre de nettoyage des broyeurs, etc... Quand on passe d'une couleur à une autre il est en effet essentiel non seulement que le broyeur soit bien nettoyé; mais aussi que les galets soient sortis de l'appareil, lavés et vérifiés.

 Dans la plupart des ateliers le tamisage des émaux s'opère maintenant à l'aide de tamis portatifs, automatiques, à commande électrique, qui permettent un changement rapide de numéros de toile suivant les types d'émail (fig.8). Presque toutes les frittes destinées à la fonte sont passées à la maille de 40; celles destinées aux couches de couverture, pour la tôle, se passent, comme celles destinées aux couches des fonds, à la maille de 40 à 60 (mesure linéaire).

 Les additions qu'on incorpore à la fritte varient suivant les types d'émail à produire et les colorations à obtenir. Ces additions comportent normalement de l'argile, des oxydes colorants, variant suivant les couleurs requises, ou un opacifiant (pour l'émail blanc), des électrolytes et de l'eau.

 L'argile est nécessaire pour maintenir en suspension dans l'eau la fritte pulvérisée et pour donner à l'émail de la résistance après le séchage mais avant la fusion; à ce stade, l'émail est, comme on dit, à l'état de "biscuit". Une argile de haute plasticité de type "Ball Clay" est celle qui est la plus avantageuse, permettant d'obtenir les meilleurs résultats avec un minimum d'addition. Le pourcentage d'argile incorporé est habituellement de l'ordre de 1 à 5%. Il y a encore l'argile à porcelaine, qui s'extrait à son point de formation, tandis que l'argile plastique "Ball Clay" entraînée par les cours d'eau, s'extrait parfois à des centaines de kilomètres de son point d'origine, sur les bords des lacs asséchés, etc..; au cours de cet entraînement par les eaux l'argile se charge de colloides et l'adjonction de ceux-ci au grain initial de grande finesse donne à la matière sa haute plasticité.

 Les argiles sont généralement livrées à l'état de poudre sèche, après broyage.

 On emploie quelquefois de la bentonite en sus des argiles ci-dessus mentionnées, surtout lorsqu'il est besoin de renforcer particulièrement l'émail sec ou lorsqu'on a affaire à un émail qui lors du broyage a tendance à se déposer. La bentonite a un pouvoir de suspension environ six fois plus élevé que l'argile; on l'utilise rarement à concentration supérieure à 1%, et généralement c'est liaison avec l'argile.

 Les oxydes colorants ont à la base des pigments inorganiques; on dispose d'une vaste gamme de coloris. Ces oxydes sont produits par des maisons spécialisées dont les services sont fort appréciés et qui sont capables d'assortir les coloris à très bref délai. Il est le plus souvent utilisé pour une fritte une proportion d'oxyde, ou d'oxydes qui peut s'élever au total à jusqu'à 5%; dans quelques cas, il ne faut pas plus de 1,5% pour obtenir la coloration voulue.

 Un des opacifiants les plus connus, est peut-être l'oxyde d'étain; mais comme son prix est élevé et sujet à fluctuations, on utilise plus souvent des produits de remplacement; ceux-ci sont des composés du zirconium ou de l'antimoine. La proportion d'opacifiant à utiliser est entièrement fonction de l'opacité de la fritte; elle peut varier de 1 à 6%. Lorsqu'il est fait usage de fritte blanche de couverte au titane, auto-opacifiante, en revêtement de tôle, il n'est plus besoin des opacifiants susdits.

 L'aptitude à se tenir en suspension, ou à prendre corps, d'un émail pulvérisé est déterminée non seulement par l'importance de l'addition d'argile ou de bentonite, mais aussi par une addition de petites quantités d'électrolytes de diverses sortes. L'effet exact qui produit l'électrolyte est encore matière à discussion mais il est généralement admis qu'il a pour effet sur l'argile soit d'augmenter, soit de détruire son pouvoir de suspension. Dans la catégorie des électrolytes donnant du "corps" viennent le borax, la soude, le nitrite de sodium, l'aluminate de sodium, le sulfate de magnésium, le carbonate d'ammoniaque et bien d'autres emplois moins courants. Certains électrolytes exercent d'autres effets en sus de celui de coagulation; le nitrite de sodium, par exemple, s'utilise beaucoup dans les émaux destinés à une application directe sur la fonte en qualité d'agent antirouille; le borax s'utilise pour la même raison dans les émaux de fond appliqués à la tôle, et le carbonate de magnésium s'emploie souvent pour l'émail de fond, sur tôle, dans la proportion de 1/2%, dans le but de favoriser un ruissellement bien uniforme à l'immersion.

 Les électrolytes "éclaircissants" normalement utilisés sont le pyrophosphate tétrasodique et le phosphate de sodium Na2HPO4.12H20; dans certains cas, on fait usage de l'acide citrique et de l'acide borique.

 Lorsque l'émail sec doit être enlevé par brossage comme en fabrication de plaques-indicatrices comportant un travail au pochoir, on peut faire une addition à raison de 1/16% maximum, de gomme adragante ou de gomme arabique pour donner à l'émail sec plus de résistance qu'il n'est généralement besoin pour d'autres domaines de l'émaillage et aussi éviter que n'éclate sur sa bordure la partie brossée.


- La tôle et le dessin -

S'aidant de la collaboration du technicien de l'émaillage, les producteurs de tôles et d'acier sont devenus très avertis des exigences de l'émaillage, et ils fabriquent maintenant de l'acier à très basse teneur en carbone et des aciers Martin de qualité supérieure.

 Les caractéristiques qui suivent sont indispensables pour une très bonne qualité de tôle d'émaillage.

- faible teneur en carbone,
- épaisseur constante d'un lot sur un autre,
- absence de défauts de surface,
- absence d'impuretés pouvant provoquer des bouillons et autres défauts de surface pendant l'émaillage,
- absence de plissures de laminage,
- aptitude à supporter sans déformation sensible des températures d'émaillage pouvant s'élever jusqu'à 900øC.

 On doit toujours avoir soin d'acheter des tôles dont les dimensions soient économiquement avantageuses, compte tenu de la manière dont elle devront être découpées; on réduira ainsi au minimum le gaspillage à l'atelier. Il est toujours bon, également, d'emmagasiner les tôles par lots; ceci permettra de repérer facilement un lot qui cause des ennuis et de l'isoler en vue de l'examen à en faire. Et en choisissant l'emplacement où seront emmagasinés les approvisionnements, on veillera à ce qu'il n'y règne pas une atmosphère susceptible de provoquer de la corrosion.

 Il est venu sur le marché tant de types nouveaux de décapants qu'il devient maintenant moins difficile de faire disparaître les traces d'huile et de graisse préalablement à l'émaillage; il reste néanmoins désirable de n'employer les huiles minérales qu'en cas d'absolue nécessité.

 On donnera au tableau III, les jauges et poids au mètre carré de la tôle d'émaillage.


Le Dessin
Comme toutes les pièces doivent être exposées à des températures pouvant s'élever jusqu'à 900øC, il est indispensable qu'elles aient assez de résistance et de rigidité pour conserver leur forme pendant le traitement.

 Dans la mesure du possible tous les joints seront soudés; le soudage devra être exécuté de façon à obtenir une liaison bien homogène entre tous les éléments soudés entre eux. Si on soude au chalumeau la soudure partira autant que possible de la surface à émailler.


- Principes généraux du dessin des pièces à émailler -

La fig.9 représente des formes, les unes correctes, les autres non correctes, d'éléments de tôle; on y a joint, à la fig.10, ce qui intéresse à cet égard les pièces de fonte, aux fins de comparaison.

 Les points qui suivent sont à observer en ce qui concerne le dessin des pièces en tôle :

 1-) Tenir bien compte de l'épaisseur de la couche d'émail pour toutes les surfaces à émailler;

 2-) Veiller à ce que la pièce finie ait une épaisseur uniforme;

 3-) Bien se rappeler que toute pièce devra être soutenue dans le four et qu'il sera à peu près inévitable que cela laisse quelques marques sur le dessous ou sur les arrêtes des surfaces émaillées;

 4-) Adopter pour tous les joints, le soudage continu;

 5-) Veiller à ce que toutes les bavures soient bien éliminées avant l'émaillage;

 6-) Donner la plus grande attention au choix de la jauge de la tôle par rapport au dessin de la pièce;

 7-) Utiliser autant que possible les huiles végétales pour l'emboutissage et l'étirage;


- Préparation des tôles pour l'émaillage -

Certaines pièces, celles surtout fabriquées en tôle à la jauge standard de 8 (3,9mm d'épaisseur) et au-dessous, sont décapées au jet de sable ou de grenaille; mais on considérera ici des articles d'épaisseurs moins importantes, et la première nécessité sera de s'assurer que les pièces à émailler soient bien exemptes de traces de graisse ou d'huile. Ceci s'effectue dans bien des cas en les faisant passer dans des fours à température de 700 à 800øC; il faut d'une à cinq minute, suivant l'épaisseur de la matière, pour cette opération; ce procédé est peut-être surtout répandu chez les émailleurs à façon et ceux des articles de ménage; non seulement il fait disparaître l'huile de parties embouties ou estampées où il serait difficile par d'autres méthodes, mais en même temps, il aide à soulager toutes tensions qui auraient pu naître des opérations subies.

 Une deuxième méthode d'élimination des graisses consiste à employer une solution aqueuse alcaline contenant une certaine quantité de silicates solubles. Ces composés alcalins se trouvent dans bien des maisons de produits chimiques bien connues; on en fait une solution à 2 à 4% d'eau généralement; il est à conseiller de dissoudre dans un minimum d'eau chaude tout le dégraissant représentant la charge d'un bac de dégraissage et de déverser ensuite cette solution saturée dans la quantité d'eau nécessaire contenue dans le bac; c'est la meilleure manière d'obtenir une dissolution complète. Le bac qui doit recevoir la solution sera muni d'un bon revêtement; on pourra le chauffer par n'importe laquelle des méthodes reconnues, mais il est essentiel que la température soit maintenue dans les limites indiquées par les fabricants; l'efficacité de la solution s'amoindrira en effet si la température tombe trop bas, et si on laisse bouillir il se produira une quantité excessive d'écume. Aussi est-il bon d'adapter au bac un enregistreur de température ou mieux encore un thermostat. Une agitation du bain augmente beaucoup l'efficacité du dégraissant; une insufflation de vapeur dans le bac constitue pour cette raison un moyen de chauffage parfait.

 Une partie des corps gras étant chassée par un effet mécanique, il conviendra d'écumer de temps à autre la surface du bain pour en éliminer la graisse et l'écume formée par saponification. Après un dégraissage par cette méthode, il est absolument indispensable de bien rincer les pièces.

 Les huiles minérales s'éliminent peu facilement par cette méthode, et dans beaucoup d'usines on a jugé plus avantageux de la remplacer par une autre et de faire usage d'un solvant organique comme le trichloréthylène. On vaporise le solvant dans un bac métallique muni d'un système de condensation qui empêche les vapeurs de s'échapper dans l'atelier. Ce système prend généralement la forme d'une série de tuyaux contenant de l'eau froide, disposés sur la périphérie intérieure sur quelque distance à partir du haut du bac. Lorsque la tôle, froide, est immergée dans le bac les vapeurs chaudes se condensent de suite sur elle, dissolvent partie de la graisse, s'écoulent, et reviendront ensuite au bac; ceci se poursuit jusqu'à ce que la tôle atteigne la même température que les vapeurs du solvant; à ce moment-là toute trace graisseuse a disparu.

 Beaucoup d'émailleurs qu'on sollicite d'émailler des tôles présentant sur leur surface un dépôt d'huile, minérale ou végétale, disposent fréquemment leur installation de dégraissage de façon à pouvoir utiliser à la fois le dégraissage au solvant organique de trichloréthylène et celui à la solution alcaline. Pour ce dernier, on fait chaque jour une addition de solution fraîche pour compenser la perte provoquée par l'opération de nettoyage. On peut dire que c'est la méthode de la solution alcaline qui revient le moins cher, et la méthode du brûlage la plus coûteuse.

 Il n'est pas possible, après le dégraissage, de nettoyer toutes les tôles au jet de sable ou de grenaille; beaucoup se déformeraient sous la pression du jet; de toute façon c'est un procédé qui est plus onéreux que le décapage à l'acide.

 Si le dégraissage s'est fait par brûlage ou par solvant organique on achemine directement les tôles sur le bain d'acide; mais si les tôles ont été plongées en solution alcaline (habituellement pendant 10 à 15 minutes) on les dirige sur un bac de rinçage à eau courante.

 Après le dégraissage, le cycle normal est le suivant:

(i)   Bain d'acide (acide chlorhydrique froid).......... 15 à 30 minutes

                   (acide sulfurique chaud).............  5 à 10   "



(ii)  rinçage à l'eau courante froide ..................  2 à  3   "



(iii) bain de solution alcaline neutralisante,
 
      chaude (carbonate de soude).......................  5 à 10   "



(iv)  bain de solution alcaline neutralisante,

      chaude (borax)....................................  5 à 10   "



(v)   séchage ..........................................           -


C'est la succession ci-dessus qui est la plus souvent adoptée; certains établissements y ont incorporé un bain de nickel; d'autres ont fait les frais d'une installation de décapage continu.

 Les dimensions des bacs dépendent de celles des tôles ou des pièces de forme à traiter, et également de l'importance de la production à assurer. Les bacs à acide se font généralement en tôle d'acier doux de 6 à 9mm qu'on double à l'intérieur d'une épaisseur de 6mm de caoutchouc vulcanisé; pour l'acide chaud certains émailleurs font usage d'une matière résistant aux acides autre que le caoutchouc, en constituant, par exemple, le revêtement de briques de bonne résistance aux acides qui, en même temps, donnent plus de solidité au bac. Dans un cas comme dans l'autre on dispose un trop-plein à la hauteur que doit atteindre l'acide et, à la base du bac, un système de vidange de l'acide. Si l'acide doit être employé chaud le chauffage peut se faire par serpentins à circulation de vapeur, par éléments électriques en immersion ou par appareil à gaz.

 Le bac de rinçage à l'eau froide se construit comme le bac à acides, à part une ou deux modifications; comme il y passe toujours un peu d'acide il souffrirait rapidement de corrosion s'il n'était constitué de matière résistant aux acides. L'admission d'eau doit être disposée de façon que l'eau arrive par le devant du bac, en en bas et au milieu; à la partie supérieure, au niveau de l'eau et tout du long sur la partie arrière du bac, vient le trop-plein d'eau ayant forme de déversoir; cette disposition facilite l'élimination de la surface de l'eau, par écrémage, de toutes matières étrangères. Pendant qu'on utilise le bac, l'eau doit circuler sans arrêt.

 Les deux bacs de neutralisation peuvent se construire en tôle d'acier doux de 6mm; on les chauffe comme on chauffe les bacs à acide. Il y a des cas où l'on ne se sert pas du bac à borax et où on utilise qu'un seul bac, chauffé, contenant une solution mixte de soude et de borax. Si on fait usage de deux bacs à part, on met dans l'un un poids de carbonate de soude pouvant s'élever jusqu'à 1/2% et dans l'autre jusqu'à 1/4% de borax, en poids; si l'on n'utilise qu'un seul bac, on combine ces pourcentages. Tous les jours on pratique des additions d'alcali, en fonction de l'importance du travail effectué; périodiquement, on doit vidanger, nettoyer et renouveler le bain. Si la solution neutralisante est trop forte, elle laissera un dépôt sur les tôles et cela causera des ennuis lors de l'émaillage masse; si elle est trop faible, l'acide qui était resté sur les tôles ne sera pas entièrement neutralisé.

 Ces opérations terminées, on fait sécher la marchandise en étuve ou sur une table chauffante. Les tôles, après décapage et séchage, doivent présenter une coloration brun doré ou paille.

 Pour la manutention des tôles, on utilise des paniers en métal résistant aux acides (Monel) constitués d'un cadre en cornières avec parois latérales et fond en treillis, de résistance calculée en fonction des poids qui y seront chargés. On y place les tôles de façon que les solutions puissent librement agir sur toutes les surfaces. Un palan mécanique circulant sur toute la longueur de la rangée des bacs assure la manoeuvre des paniers.

 Il a été fait mention plus haut d'acide chlorhydrique froid et d'acide sulfurique chaud. Le premier s'emploie en solution, à 14% en poids et eau. Cet acide est plus coûteux que l'acide sulfurique et, étant employé froid, agit plus lentement; mais il a le grand avantage de faire de très bon travail à froid et de ne pas émettre les vapeurs si désagréables que donne l'acide sulfurique à chaud.

 L'acide sulfurique peut s'employer à concentration de 6%. Il faut le porter à température supérieure à 70ø, une bonne ventilation est nécessaire au-dessus des bacs, autrement non seulement les ouvriers ne sauraient faire leur travail dans de bonnes conditions, mais les vapeurs pourraient causer beaucoup de dégâts aux charpentes de bois ou d'acier, aux peintures, aux installations, dans le voisinage des bacs. L'acide sulfurique doit être ajouté à l'eau; en opérant à l'inverse on déterminerait une ébullition violente de la solution accompagnée d'explosion.

 Beaucoup d'établissements font usage d'inhibiteurs pour éviter un excès de décapage et réduire les frais d'acide; il a là, pense-t-on, un procédé qui vaut d'être étudié. Ces inhibiteurs peuvent se trouver chez la plupart des maisons de produits chimiques.

 Il y a lieu de surveiller étroitement la concentration de l'acide et la teneur en fer; la force de la solution se vérifie par titrage ou à l'aide de pilules d'essai d'acidité qu'offrent beaucoup de fournisseurs de l'industrie de l'émaillage. L'acide doit être renouvelé lorsque la teneur en fer atteint 8%.

 L'atelier de décapage doit être organisé en vue de rendre faciles et rapides les opérations de nettoyage; il y aura toujours avantage, à cet égard, à ce que les planchers entourant les bacs à acides soient constitués en matériaux résistant aux acides (fig.11).

 Le bain de nickel dont il a été parlé plus haut est constitué d'une solution de 12,5g de sels (sels simples) de nickel et 6,2g de sels d'acide borique par litre d'eau; on chauffe la solution à environ 80øC et on immerge les tôles pendant 5 minutes à peu près; on fait suivre d'un rinçage à l'eau courante froide ou, dans certains cas, d'un rinçage en eau stagnante qui dans ce cas a une légère acidité. Les deux bacs de bain de nickel et de rinçage sont alors disposés entre le bac de rinçage suivant le bain d'acide et le premier bac de neutralisation. On estime que le bain de nickel facilite l'adhérence de l'émail de fond et qu'il exerce un effet de protection vis-à-vis des points dorés; mais sur cette question on est encore au stade de recherches et pour le moment l'accord n'est pas réalisé sur les avantages du nickel.

 Après le décapage et le séchage, les tôles doivent passer par un service de contrôle; celui-ci veillera à ce que leur état de préparation soit suffisant pour l'opération qui va suivre, à savoir l'immersion dans l'émail de fond.


- Application de l'émail de fond sur tôle -

L'émaillage par voie humide se pratique soit par pulvérisation au pistolet à air comprimé soit par trempé. Pour l'application de la couche de fond sur tôle, on procède habituellement par trempé égoutté, ou par trempé secoué; dans quelques cas, on trouve qu'il y a avantage à émailler au pistolet. Après le broyage de l'émail de fond pour tôle, il est considéré de bonne pratique de laisser cet émail "se faire" pendant un délai d'au moins 24h; ceci permet à l'air emprisonné de se dégager; cet air pourrait causer des ennuis lors de l'application par immersion. L'émail ainsi "vieilli" ne doit être versé dans le bac d'immersion qu'après qu'on l'aura fait passer par un tamis dont la maille ne sera pas inférieure à 40. Il s'agit ensuite de s'assurer que la consistance est bien ce qu'il faut, et pour cela le meilleur moyen est peut-être de prendre un morceau de tôle d'acier de 300x300mm (épaisseur sans importance, mais de préférence au-dessous de la jauge 14), de la décaper normalement et de relever son poids de manière précise, après quoi on la plongera dans l'émail et on la laissera s'égoutter en position verticale - ceci très important car si on tolère des variations de l'angle d'égouttage on ne pourra jamais avoir une base de comparaison. Pendant que la tôle s'égoutte, on vérifiera la manière dont se comporte l'émail, et une fois complété l'égouttage on fait sécher l'émail; on pèse ensuite à nouveau et on détermine le poids d'émail adhérant aux deux côtés de la tôle. Le poids correct devra être entre 38,9 et 49,6g, suivant le type d'émail et le type de la tôle à émailler, et il doit permettre d'obtenir une épaisseur après cuisson qui ne dépasse pas 0,127mm.

 Ce contrôle du poids doit se faire au moins une fois toutes les quatre heures. Si on trouve l'émail trop épais on lui ajoutera de l'eau; si c'est l'inverse, on réglera la consistance soit par additions d'émail de plus forte densité, soit par addition de petites quantités d'électrolytes en solution dans l'eau; on pourra employer ou le nitrite de sodium ou le borax, mais que ce soit l'un ou l'autre on aura soin, cela est essentiel, de bien agiter le bain.

 Après immersion on laisse s'égoutter les pièces sur des appareils spéciaux disposés à l'arrière du bac à immersion et formant par rapport à la verticale un angle de 15 à 20 degrés. Il est indispensable que l'émail de fond ait subi un tamisage bien efficace; beaucoup de firmes, maintenant, font circuler l'émail dans le bac à l'aide d'une pompe spéciale; en circulant, l'émail passe par un tamis et un séparateur magnétique; de cette façon tous les corps étrangers susceptibles de contaminer se trouvent éliminés.

 En procédé de trempé secoué l'émail a davantage de corps; on y plonge les articles à émailler et on fait tomber l'émail en excès en les secouant; on ne laisse pas égoutter comme à l'autre procédé. C'est la manière de faire généralement adoptée par les émailleurs d'articles de ménage et par ceux s'occupant de réflecteurs.

 Après immersion et, le cas échéant, égouttage, on dépose avec précaution les pièces sur des étagères appropriées, ou sur des transporteurs, pour le séchage.

 A chaque fin de poste de travail on devra vider le bac, tamiser à nouveau, l'émail restant, en revérifier la consistance, le tenir prêt pour le poste suivant.

 On évite autant que possible l'application au pistolet de l'émail de fond sur la tôle car il est difficile d'appliquer uniformément à épaisseur de 0,076 à 0,12mm. Cependant le procédé de trempé convient difficilement à des tôles percées de nombreux trous; l'émail s'égoutte irrégulièrement et on a une surface inégale, présentant des traînées.


- Séchage et cuisson de l'émail de fond sur tôle -

Un séchage est nécessaire; il élimine l'eau incorporée à l'émail pour servir de véhicule à l'application. Ce séchage s'opère dans des étuves, soit en position fixe soit avec entraînement mécanique, à une température approximative de 75øC. Si les tôles subissaient une véritable cuisson alors qu'elles sont encore mouillées la vaporisation rapide de l'eau provoquerait des défauts de surface sur l'émail (retraits); si le séchage était trop lent l'oxydation de la tôle déterminerait à la surface de l'émail le défaut dit de "taches de rouille".

 On fait la cuisson de l'émail de fond à des températures variant entre 800 et 900øC, suivant la dureté; cette cuisson prend de 2 à 6 minutes suivant l'épaisseur de la tôle.

 A l'état de biscuit, l'émail de fond est poreux; en entrant au four le métal s'oxyde; mais le revêtement d'émail, pendant qu'il est en fusion, absorbe une partie de cet oxyde, d'où le nom de couche d'adhérence souvent donné à la couche de fond.

 Les barreaux qui supportent les pièces pendant la cuisson sont constitués d'un alliage nickel-chrome résistant à la chaleur; ils sont coulés ou fabriqués à partir de la matière e feuilles; ces barreaux doivent être aussi légers que possible, c'est par là éviter au four une charge non productive, économiser sur le combustible et réduire l'entretien; mais ils doivent en même temps être assez rigides pour durer dans de bonnes conditions. Il est toutes sortes de formes de ces barreaux, pour répondre à tous les besoins (fig.14).

 On contrôlera à intervalles réguliers les barreaux pour s'assurer qu'ils restent droits, ou, s'ils sont du type pointu, que les pointes ne sont pas émoussées plus qu'il ne convient. Il est bon de les passer périodiquement au jet de grenaille pour enlever toutes calamines ou gouttelettes d'émail.

 Les facteurs principaux intéressant la cuisson sont la température et la durée; le changement de coloration du revêtement de fond contenant du cobalt, du bleu clair au bleu sombre, constitue un très bon moyen de reconnaître si la cuisson est à point. Il peut résulter d'une cuisson trop poussée, comme d'une cuisson insuffisante, de nombreux défauts de l'émail, notamment le "coup d'ongle" et le "point brillant" ces deux défauts pouvant, cependant, provenir d'autres causes.

 La mise en place des pièces sur les barreaux demande les plus grands soins si on veut que les tôles restent droites; que celles-ci se déforment à ce stade et qu'on ne corrige pas, on s'expose à de gros rebuts et à une forte élévation du coût de la production.

 Tout cuiseur d'émail de fond doit recevoir une instruction soignée avant d'être affecté à la conduite d'un four.

 Les produits de la combustion, au four à moufle, peuvent donner lieu à de sérieuses difficultés s'il n'y est bien veillé; par exemple, l'émail pourra prendre un aspect fumeux, ou, souvent, il se couvrira de bouillons et présentera de vilains points dorés, ce qui pourra être nuisible aux couches qui suivront.


- Vérification du revêtement de fond - Bordure en noir -

Après cuisson et refroidissement toutes les tôle revêtues de la couche de fond doivent être vérifiées. Le contrôle portera sur les points suivants:

 1) Absence de gauchissement des tôles planes;

 2) Respect de la forme voulue pour les pièces de dessins compliqués;

 3) Sur-cuisson;

 4) Sous-cuisson;

 5) Bouillons;

 6) Inégalité des surfaces;

 7) Chapelet de gouttes sur les bords;

 8) Points dorés;

 9) Coups d'ongles;

 10) Points brillants;

 11) Marques diverses;

 12) Trous insuffisamment dégagés avant la cuisson.

 Sur tous ces points, il pourra être apporté des corrections pour peu que la vérification soit effectuée sérieusement; il est bon à cet égard qu'à ce stade de la production, les directeurs se tiennent en étroit contact avec les services du contrôle.

 Avant de passer les pièces au stade de l'émaillage de couverte, le contrôle fera disparaître bouillons et aspérités en frottant à la pierre blanche de carborundum.

 La bordure noire souvent requise pour les dessus de tables et articles analogues peut être appliquée en utilisant l'émail de fond standard, mais alors on fera le broyage avec addition d'oxyde noir en proportion allant jusqu'à 2%; on pulvérisera le produit sur le revêtement de fond pendant qu'il est encore à l'état de biscuit et il n'y aura qu'une seule et même cuisson. Si, cependant, c'est beaucoup de noir qui doit apparaître, on utilisera une fritte noire spéciale pour bordures, on l'appliquera alors au pistolet sur le revêtement de fond après cuisson et on procédera à une cuisson séparée. Dans le premier cas la densité de l'émail devrait être d'environ 1,9 et on fera l'application en couche très mince (0,07mm environ) ou autrement il se formerait des bouillons.

 S'il s'agit de border en couleurs, vert, brun ou bleu, par exemple, il faut presque toujours une seconde cuisson.


- Revêtement de couverte, pour tôle -

Il est habituel d'appliquer les couvertes, sur tôle, à l'aide du pistolet; dans quelques cas on pratique le trempé secoué, notamment pour les articles de ménage.

 On utilise des pistolets à réservoirs d'un demi-litre environ et à alimentation par gravité, ou bien alimentés par gravité par des réservoirs de 9-10 litres, auquel cas, les réservoirs sont montés à 2m50 environ au-dessus du sol, l'émail parvenant au pistolet par un tuyau de caoutchouc de 9mm de diamètre intérieur. L'équipement le plus employé est peut-être, cependant, celui du type à réservoir sous pression; le réservoir , dans ce cas, contient de 4 à 90 litres d'émail et on applique une pression constante de 0,5kg au centimètre carré; on est sûr; ainsi, que l'émail parviendra au pistolet uniformément quelle que soit la quantité présente dans le réservoir. L'émail contenu dans ces réservoirs peut être brassé soit à la main, soit à l'aide de pales actionnées mécaniquement. La pression nécessaire pour la pulvérisation de l'émail varie, suivant les établissements, de 2,45 à 5,60 kg/cm2, en fonction du type d'appareil utilisé et de la nature de l'émail. La densité de l'émail pour pistolet se situe généralement entre 1,7 et 2,0.

 Lorsqu'on emploie des émaux au titane, on les applique au pistolet de façon qu'ils donnent après cuisson une épaisseur de 0,10 à 0,15mm, et comme ces émaux sont susceptibles de donner le fini voulu avec une seule couche de couverte l'épaisseur totale à donner n'a pas à dépasser 0,25 ou 0,35mm. En raison des modifications de coloration qui se produisent aux températures diverses on n'utilise d'ailleurs pas ce type de fritte pour d'autres nuances que le blanc, le crème et le vert pastel.

 Pour les teintes foncées, on fait usage de frittes transparentes, pour les teintes claires, il faut une fritte opaque comportant de l'antimoine ou du zirconium. Les couleurs sombres se font généralement en une seule couche, de même que les revêtements mouchetés. Pour les teintes pastel, il faut double couverte. On applique au pistolet en vue d'une épaisseur après cuisson de 0,15 à 0,20mm. On ne perdra pas de vue, bien entendu, que les revêtements minces sont surtout à rechercher car ils réduisent le risque de fissuration au transport et en service; une épaisseur de 0,5mm d'émail, au total, est peut-être, sur tôle, le maximum susceptible de fournir très bon service.

 Pour les finis noirs, l'émail est constitué à partir d'une fritte bleu noir.

 On trouve maintenant des appareils portatifs permettant de prendre le mesure des épaisseurs.

 Il est nécessaire de veiller à la bonne ventilation des cabines de pistoletage, si les conditions sont médiocres, l'opérateur travaillera mal, les résultats seront d'ordre inférieur. On estime que le débit d'air ne devrait pas être au-dessous 3m3/minute. Il est généralement installé des collecteurs de poussières qui recueillent les particules d'émail extraites des cabines par les systèmes d'aspiration; cela est fort désirable car si les poussières étaient libérées dans l'atmosphère, les inconvénients qui s'ensuivraient pour le voisinage pourraient souvent créer de sérieuses difficultés. Pour la même raison, on établit normalement une installation de ce genre pour ce qui concerne le grenaillage.

 Il y a sur le marché bien des types de collecteurs. Le plus répandu est peut-être le capteur de poussières à manches filtrantes; la poussière est chassée dans les récipients en toile de forme tubulaire; on vide ceux-ci à intervalles réguliers.

 Il faut également accorder beaucoup d'attention aux montages qui servent pour la pulvérisation. Le seul fait d'y penser peut avoir pour résultat la conception d'un dispositif simple qui permettra à l'ouvrier de donner à son ouvrage le fini voulu, sans formation d'empreintes regrettables, et aussi de travailler plus vite. Pour certains types d'ouvrages, on peut trouver intérêt à utiliser les tables pivotantes; aussi bien, lorsqu'il s'agit de l'émaillage au pistolet de pièces plates on utilise parfois des appareils de pulvérisation entièrement automatiques.

 L'air comprimé qui parvient au pistolet doit être bien filtré, de façon que soit retenue toute huile ou toute humidité qui contaminerait l'émail et amènerait pour la suite des difficultés.

 L'homme qui manie le pistolet doit s'efforcer de maintenir celui-ci constamment à la même distance de la pièce qu'il émaille; cette distance est normalement de 25 à 45 centimètres.

 Le séchage de l'émail de couverte s'effectue exactement comme pour la couche de fond.

 Ceux qui sont chargés d'assurer la cuisson de l'émail de couverte doivent également faire fonction de contrôleurs et ne pas mettre à la cuisson des pièces qui porteraient des marques accidentellement produites sur l'émail sec ou qui pour une raison quelconque seraient refusées au contrôle après cuisson.

 Avant d'introduire une charge dans le four, on doit passer un jet d'air sur les pièces pour les débarrasser de toute poussière.

 La cuisson de la couche de couverte se fait généralement à température de 800-840øC. Tous les fours sont équipés de pyromètres indicateurs ou enregistreurs; mais ceux qui sont munis de régulateurs automatiques de température produisent des émaux de qualité supérieure, outre qu'ils soulagent le personnel d'une grosse responsabilité.

 Il importe de s'assurer, avant d'engager la cuisson, que les supports des pièces soient déjà un peu chauds; si on omet cette précaution, on ira au-devant de fissurations capillaires et d'inégalités dans le degré de cuisson. De même il est d'extrême importance, en chargeant, de ne pas laisser choir les pièces sur leurs supports; un traitement brutal provoque des ruptures de l'émail sec et des marques "en étoile" sur l'émail.


- Brossage et décalcomanie -

Le travail à la brosse s'effectue après le séchage mais avant la cuisson. On enlève l'émail sur les bordures à l'aide de brosses à détourer à soies de nylon, quelquefois au tampon de feutre. Les brosses à détourer sont des articles courants, prévus pour différentes largeurs de bordures. Dans certains cas, l'opération s'effectue mécaniquement. On trouve aussi des brosses spéciales pour dégager les trous de toute trace d'émail, ce qui évite de faire éclater l'émail lorsqu'on fixe les vis, etc... Le détourage doit se faire avec soin; une négligence ou un manque de précision peut gâcher tout-à-fait une pièce qui autrement était jusque-là parfaite.

 La décalcomanie nécessite une cuisson supplémentaire car on l'applique une fois le revêtement final terminé de cuisson; il faut donc une cuisson de plus pour la fixer. On peut se procurer chez les spécialistes des sujets même très compliqués et d'une grande diversité de coloris.


- Instructions pour l'application de la pellicule sur le métal émaillé et pour sa cuisson -

Placer le sujet dans l'eau tiède (24øC) et laisser tremper jusqu'à ce que la pellicule transparente commence à se détacher du papier. Humecter la partie à décorer, sortir de l'eau le sujet et l'appliquer sur la pièce, le côté pellicule sur le dessus; faire glisser ensuite la pellicule pour que par un de ses bords, elle déborde le papier, puis, en maintenant ferme la pellicule, tirer avec précaution le papier et en libérer entièrement la pellicule; avec une éponge douce faire disparaître toutes rides ou bulles d'air, puis appliquer une feuille de papier buvard et faire passer un rouleau de caoutchouc avec une pression suffisante pour bien exprimer toute humidité. On laissera alors la pièce dans la cabine de séchage jusqu'à ce que la pellicule commence à tourner au brun et alors on l'exposera à un peu de chaleur, devant le four, pour en éliminer toutes matières volatiles; ceci fait, on placera la pièce dans le four et on fera une cuisson rapide à température d'environ 800-850øC, suivant la nature de la pièce sur laquelle on aura appliqué la décoration.

N.B. La figure nø9 est, seule, reproduite.
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