Présentation
Auteur(s)
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Gérard BÉRANGER : Professeur à l’Université de Technologie de Compiègne (UTC) - Directeur du Département de Génie Mécanique UTC
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Dominique HENRIET : Ingénieur Électrochimiste du Conservatoire National des Arts et Métiers - Ancien chef du Service Chimie de l’Institut de Recherches de la Sidérurgie Française (IRSID)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Depuis l’Antiquité, l’homme a cherché à colorer les métaux, pour différentes raisons liées, par exemple, à :
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la protection ;
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l’esthétique ;
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la valeur monétaire ;
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la différenciation.
Dans un ouvrage intitulé [1] Secrets d’ateliers perdus et retrouvés, Bourdais cite – avec une certaine poésie – le bronzage florentin, le noircissement au feu du fer, le bleuissage à l’hyposulfite de sodium et à l’acétate de plomb, le bronzage des canons de fusils réalisé à l’aide de beurre d’antimoine. En trempant l’objet, pendant un temps plus ou moins long, on obtenait des surfaces jaunes, pourpres, violettes, noires.
Le respect de l’Environnement, l’aspect écologique, la sécurité étaient alors inconnus. On frémit à la lecture des modes opératoires citant l’utilisation, par de jeunes apprentis, de sels de plomb, de mercure, de cadmium... dans des ateliers non ventilés...
La coloration des aciers inoxydables est une opération controversée, faisant l’objet d’observations réciproques de la part des producteurs de tôles.
La coloration des aciers inoxydables est‐elle une nécessité ? Un atout commercial et technique ?
Déjà, en 1976, la société INCO, dans un article paru dans Electroplating and metal finishing [3] écrivait « We must have colored stainless steels because the world has got to be waiting for it ».
Les motifs les plus souvent évoqués sont :
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la décoration : architecture, industries du bâtiment, de l’automobile ;
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la sécurité : ordonnancement, classement ;
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la signalisation ;
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le camouflage.
Les propriétés recherchées sont les suivantes :
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homogénéité de la coloration ;
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tenue à la corrosion ;
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aptitude à la mise en forme ;
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tenue au frottement ;
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stabilité en température ;
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absence de traces de doigts (fingers print).
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Coloration des aciers inoxydables1. La couche passive
L’inoxydabilité des aciers inoxydables est conférée à l’alliage par le développement d’une couche superficielle très adhérente, relativement peu épaisse (quelques nanomètres) mais de faible perméabilité ionique : la couche passive [2] ; le transfert des ions du métal vers le milieu extérieur est presque nul. Les caractéristiques physico-chimiques des couches passives constituent leurs propriétés protectrices et donc la résistance à la corrosion des aciers inoxydables. Ce film est composé majoritairement d’oxygène ionique O2–, de groupements hydroxyles OH–, d’anions et de cations comme le chrome, le fer, le nickel, le silicium, l’aluminium (études réalisées par spectrométrie Auger, spectrométrie ionique, SIMS..., cf. chapitres spécialisés dans le traité Analyse et caractérisation).
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Structure de la couche passive : plusieurs modèles de la formation du film passif ont été proposés [2]. On retiendra deux catégories suivant que le film passif est constitué d’un oxyde cristallisé du type [FeCr]2O3 ou d’un oxyde hydraté peu organisé.
Les aciers inoxydables étant autopatinables, par suite de structure du film passif, la coloration sera donc beaucoup plus orientée vers des aspects esthétiques et décoratifs que vers la protection des surfaces. Dans les processus de coloration on cherchera :
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soit à recouvrir le film passif : peinture, vernis, émaux... ;
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soit à renforcer l’épaisseur du film passif provoquant des phénomènes d’interférences : l’épaisseur peut varier de 1 à 10 nm suivant la nature du film.
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