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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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Décapage des aciers au carbone ou faiblement alliés5. Décapage électrolytique
Ce type de décapage est généralement pratiqué sur des aciers inoxydables, traité en continu (bandes). Le principe est simple et consiste à imposer au produit à décaper une polarisation anodique et/ou cathodique. Les objectifs visés sont multiples :
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accélération de la pénétration du proton dans la couche d’oxydes (sous l’effet du champ électrique) ;
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réduction des oxydes « supérieurs » (calamines) en protoxyde de fer ;
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action des dégagements gazeux (oxygène + hydrogène) à l’interface métallique, résultant de l’alternance des polarisations anodique et cathodique, et favorisant la desquamation de la couche de calamine ;
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meilleur contrôle des conditions de décapage ;
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gain de productivité [61].
L’électrolyte utilisé, pour les aciers austénitiques, est généralement à base de sulfate et peut être acide ou neutre. Le décapage se fait à chaud afin d’éviter la cristallisation des sulfates métalliques. Les aciers ferritiques peuvent être décapés en milieu nitrique dilué, tout en conservant une très bonne brillance.
Ce procédé présente un certain nombre d’inconvénients, essentiellement technologiques, liés au fait de l’utilisation d’un électrolyte, fortement concentré, en circuit fermé. Les contraintes environnementales tendent à pénaliser ce procédé en raison de la formation des sous-produits du décapage (nickel et chrome généralement hexavalent).
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