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Auteur(s)
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Martine WÉRY : Ingénieur électrochimiste du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) - Docteur en chimie physique - Maître de conférences au département Chimie de l’IUT de Besançon-Vesoul
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Cet article traite de l’élimination par voie chimique des couches d’oxydes formées lors de traitements thermiques et/ou mécaniques antérieurs (décalaminage), ou l’activation de l’interface dans le cadre d’une séquence située entre le dégraissage et le traitement de surface proprement dit. Le décapage chimique des matériaux revêtus fera l’objet de l’article Traitements des matériaux revêtus .
Il ne s’agit pas toutefois de faire un inventaire exhaustif du décapage de l’ensemble des métaux ou alliages. On trouvera essentiellement le traitement des aciers et de quelques métaux ou alliages courants.
D’une manière générale, les oxydes métalliques présentent un caractère basique ou amphotère pour certains (cas de l’alumine par exemple). C’est la raison pour laquelle les solutions de décapage sont essentiellement acides et plus particulièrement composées d’acides minéraux, peu onéreux et faciles à retraiter.
Le décapage chimique procède par la dissolution acide/base de l’oxyde superficiel puis par la corrosion généralisée du métal sous-jacent. Toutefois, lorsque le matériau a subi antérieurement un traitement thermique oxydant, l’élimination du film superficiel résulte d’une suite d’étapes élémentaires fondées sur le développement d’un couplage rédox entre le métal de base (anode) et les oxydes non stœchiométriques (cathode). Un tel mécanisme peut être évoqué dans le cas du décapage des aciers doux, mettant en jeu le couplage calamines/acier ou dans celui du cuivre qui résulte d’un couplage rédox entre l’oxyde cuivreux (cuprite) et le cuivre.
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Fragilisation par l’hydrogène3. Décapage d’autres métaux ou alliages courants
3.1 Métaux cuivreux
Le cuivre se recouvre d’une couche d’oxydes, mélange d’oxyde cuivrique CuO, facilement soluble dans les acides, et d’oxyde cuivreux Cu2O, plus difficilement soluble [47][48]. Pour les alliages cuivreux (laitons, bronzes, maillechorts...), il y a lieu d’ajouter les oxydes des autres métaux ou éléments d’addition rentrant dans leur constitution : oxydes divers de zinc, de béryllium (alliage cupro-béryllium), d’étain ou de plomb.
En raison de sa position dans l’échelle des potentiels, le cuivre n’est pas ou peu soluble dans la plupart des acides minéraux, contrairement à beaucoup de métaux, et nécessite la présence d’un agent oxydant tels que des sels ferriques, de chrome hexavalent, des nitrates ou des peroxydes.
Le décapage du cuivre oxydé procède donc d’une dismutation de la cuprite Cu2O, en milieu acide, et de la corrosion du substrat en présence d’oxydant selon les réactions [18] :
Cu2O + 2H3O+ ® Cu2+ (aq) + Cu + 3H2O
Traditionnellement, le cuivre et ses alliages sont décapés dans des solutions à base d’acide nitrique ou chromique avec les problèmes inhérents au dégagement de vapeurs nitreuses fort irritantes ou de retraitement des effluents.
L’utilisation de peroxydes permet de pallier ces inconvénients. Le peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée) génère deux sous-produits non toxiques que sont l’eau et l’oxygène et ne crée donc aucun polluant supplémentaire, simplifiant ainsi les étapes de retraitement des bains et effluents. Les solutions sont composées d’acide sulfu-rique, de peroxyde d’hydrogène et d’un stabilisant pour limiter la décomposition de H2O2 [49]. C’est le rapport massique H2O2/H2SO4 qui déterminera l’aspect final de la surface ; plus le rapport est élevé, plus la surface sera brillante.
Il existe beaucoup d’autres solutions de décapage ; combinaisons d’acides sulfonitrique et d’additifs tels que les fluorures (alliages riches en étain, en silicium (tableau 4) [50][51].
Dans le cas des...
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