Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Outre la composante esthétique, la chromatation permet de doter les matériaux de propriétés fonctionnelles, notamment une amélioration conséquente de la résistance à la corrosion de revêtements de zinc et une excellente base d’accrochage pour les finitions. Cet article est consacré à ce procédé, il en décrit le principe et la mise en œuvre. Il s’attache ensuite à la caractérisation des couches de conversion obtenues par la chromatation, puis termine en évoquant la toxicité du chrome hexavalent.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Marie-Pierre GIGANDET : Maître de conférences à l’Université de Franche-Comté - Membre de l’Institut des traitements de surface de Franche-Comté - Laboratoire de Chimie des Matériaux et Interfaces (LCMI) - Pôle corrosion, traitements de surface et systèmes électrochimiques - Université de Franche-Comté
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Lionel THIERY : Responsable du service Recherche et développementCoventya SAS, Clichy
INTRODUCTION
La chromatation est un traitement de conversion chimique pouvant être appliqué par immersion ou par aspersion à partir d’une solution contenant du chrome hexavalent comme constituant principal. Elle permet de former des couches complexes d’oxydes et de sels de chrome sur des revêtements électrolytiques de métaux communs tels que le zinc. Ce procédé confère au matériau des propriétés fonctionnelles intéressantes comme :
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une amélioration de la résistance à la corrosion des systèmes de protection cathodique de revêtements de zinc sur substrat acier due à l’effet inhibiteur de corrosion du chrome hexavalent ;
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une excellente base d’accrochage pour les finitions organiques.
Ces applications n’excluent pas l’aspect décoratif puisque ce traitement offre la possibilité d’obtenir, suivant la nature du revêtement sous-jacent, la composition des électrolytes et les paramètres physico-chimiques, un panel de couleurs relativement vaste.
Aucune formulation spécifique de solution de chromatation n’est indiquée dans cet article compte tenu de la grande variété de solutions qui sont proposées sur le marché, mais une information générale est donnée pour que le lecteur ait une vue d’ensemble du procédé et soit capable de prendre en compte les paramètres fondamentaux nécessaires à l’adaptation du procédé.
Le respect de l’environnement et de la sécurité tendent à prohiber l’utilisation du chrome hexavalent à l’horizon 2007. De nouvelles générations de conversions voient le jour, basées principalement sur l’utilisation d’inhibiteurs de corrosion moins toxiques que le chrome hexavalent ayant des propriétés similaires, et sur l’emploi de chrome uniquement à l’état trivalent Traitements de conversion sans chrome hexavalent.
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Maintenance et contrôle2. Caractéristiques et propriétés des couches de conversion
2.1 Composition chimique
La composition d’une couche de chromatation dépend de la composition de la solution et des paramètres du procédé.
Le film contient des sels complexes à base d’éléments du chrome trivalent et hexavalent, du zinc, le tout étant fortement hydraté.
Des analyses XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy ) ont montré que le carbone, l’oxygène, le chrome et le zinc sont détectés comme éléments majeurs dans les couches de chromatation. Les anions sont adsorbés également en faible quantité dans le film. Les éléments soufre et phosphore sont présents respectivement à l’état de sulfates et de phosphates métalliques [10]. Les compositions atomiques de différentes couches de chromatation, après érosion ionique d’une dizaine de nanomètres pour s’affranchir de la contamination de surface [5] [11], sont regroupées dans le tableau 1. Les pics d’énergie de liaison 2p1 /2 et 2p3 /2 relativement larges du chrome laissent supposer une chimie complexe de cet élément et la présence de différents états chimiques du chrome, notamment la présence à la fois de chrome hexavalent et de chrome trivalent.
Les teneurs en chrome total et en chrome hexavalent dans les couches de conversion colorées peuvent être déterminées par méthode colorimétrique à la diphénylcarbazide (selon le protocole expliqué dans la norme NF A 91-472 [12]). Le rapport chrome hexavalent /chrome total n’excède pas 15 % dans le cas des couches de chromatations noires.
Des profils de concentration par spectrométrie à décharge luminescente montrent que les couches de conversion fines sont caractérisées par un seul pic du chrome, tandis que les couches plus épaisses (telles que les chromatations noires 2.2) présentent en général deux intensités du chrome, dont un large pic proche de l’interface film /métal (figure 2). Le zinc participe directement à la formation de la couche et est incorporé dans toute son épaisseur de manière hétérogène [5] [13].
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Caractéristiques et propriétés des couches de conversion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WILHELM (E.J.) - * - 2 035 380, US Patent (1936).
-
(2) - ANDERSON (E.A.) - * - Proc. Amer. Electroplater. Soc., 31 (1943).
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(3) - RAMSEY (J.D.), XIA (L.), KENDIG (M.W.), McCREERY (R.L.) - Raman spectroscopic analysis of the speciation of dilute chromate solutions - . Corrosion Science, 43, p. 1557 (2001).
-
(4) - MAILLARD (H.) - Thèses - Formation des couches de chromatation sur acier électrozingué. Interactions solide/liquide, conductivité et densité de courant à l’interface zinc/film de conversion - . Besançon, Franche-Comté (1999).
-
(5) - GIGANDET (M.P.) - Thèses - Conversion chromique noire sur dépôts électrolytiques de zinc pur et zinc alliés. Caractérisation, formation et comportement de la couche par analyse statistique - . Université de Franche- Comté (1995).
-
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ANNEXES
1 Références bibliographiques de M 1 559
* - Directive 2000/53/EC of the european Parliament and of the council of 18 september 2000 on end-of life vehicules, Official journal of the european Communities, L269, p. 34, 21 oct. 2000.
* - Commission decision of 27 june 2002 amending annex II of Directive 2000/53/EC of the european Parliament and of the council on end-of-life vehicles, Official journal of the european Communities, L170, p. 81, 26 juin 2002.
WILCOX (G.D.) - WHARTON (J.A.) - A review of chromate-free passivation treatment for zinc and zinc alloys - . Trans. Inst. Metal Finishing, 75, p. 140 (1997).
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TANG (P.T.) - BECH-NIELSEN (G.) - MOLLER (P.) - Molybdate based passivation of zinc - . Trans. Inst. Metal Finishing, 75, p. 144 (1997).
GAR-OR (L.) - SILBERMAN (I.) - CHAIR (R.) - * - Journal of Electrochemical Society, 138, p. 1939 (1991).
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