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RÉSUMÉ
La galvanisation à chaud des aciers représente un procédé industriel classique largement répandu et maîtrisé. Ce procédé débute par une étape de préparation de surface, avec dégraissage, décapage et fluxage, ces opérations conditionnant la qualité du revêtement. Pour autant, la connaissance de ce traitement de nature métallique est très incomplète. Ainsi, les questions relatives à la tenue dans le temps du revêtement, les phénomènes dus à la corrosion atmosphérique sont loin d’être résolues. La galvanisation est un choix technologique de taille, qui permet avec succès de contribuer à la longévité des ouvrages et de préserver les ressources naturelles en fer et en zinc.
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Hot-dip steel galvanizing is a widely used and mastered classical industrial process. It begins with a surface preparation phase including degreasing, pickling and fluxing which ensure the quality of the surfacing product. However the knowledge of this metal processing is far from complete. Indeed issues regarding the surfacing product durability and the phenomena due to atmospheric corrosion are a long way from being solved. Galvanizing is an important technological choice which guarantees the end-product longevity and the preservation of iron and zinc natural resources.
Auteur(s)
-
Ludovic NÉEL : Docteur en sciences des matériaux - Ingénieur Polytech Orléans - Directeur de Galvazinc association
INTRODUCTION
La galvanisation à chaud des aciers représente un procédé industriel largement répandu qui trouve de nombreuses applications tout autour de nous. Il n'en demeure pas moins une méconnaissance de la technique et des propriétés de ce traitement de surface de nature métallique.
C'est pour combler en partie cette lacune que cet article a été rédigé. Il s'adresse à tous les utilisateurs et prescripteurs qui doivent résoudre des questions de tenue dans le temps de l'acier et combattre les phénomènes de corrosion notamment atmosphérique. Dans un contexte de longévité des ouvrages, de préservation de nos ressources naturelles, l'acier galvanisé est un choix privilégié et il est nécessaire de bien en connaître les caractéristiques.
Dans un premier temps, sont rappelés la structure métallique du revêtement obtenu par galvanisation à chaud et le procédé industriel classique permettant de le maîtriser. L'interaction et la réactivité entre le zinc fondu et l'acier sont des particularités ; des résultats de recherche sont mentionnés afin de donner des pistes de solutions en cours de développement.
La performance de tenue dans le temps, la longévité ou la durée de vie du revêtement sont les principales caractéristiques de ce traitement de surface. Il confère aux pièces en acier une durée de vie compatible avec les nouvelles exigences des maîtres d'ouvrages dans le bâtiment (lesquelles demandent au moins 30 ans d'exploitation sans entretien). Nous verrons comment la galvanisation au trempé répond à ces exigences nouvelles de la construction durable.
Au-delà des caractéristiques du revêtement métallique, le procédé industriel répond à des règles strictes, de façon à assurer une qualité constante des pièces galvanisées quelle que soit la nature des pièces traitées. Les efforts concernant la protection de l'environnement ont été considérables ces dernières années, ce qui a nécessité une gestion rigoureuse des effluents en passant par un recyclage total.
L'impact du zinc sur le milieu naturel a fait l'objet de nombreuses études. Cet aspect sera abordé de façon à dissiper tout malentendu sur la question et à rappeler les nouvelles notions établies par la communauté scientifique internationale.
Le zingage est un terme général qui désigne la réalisation, sur un substrat métallique tel que l'acier au carbone, d'un revêtement métallique à base de zinc à des fins de protection contre la corrosion ; on distingue ainsi :
-
la galvanisation à chaud au trempé, objet de cet article, qui consiste à immerger totalement la pièce en acier dans un bain de zinc fondu ;
-
la galvanisation à chaud en continu qui consiste à déposer sur un semi-produit une couche de zinc ou d'alliage de zinc ;
-
le zingage électrolytique qui est un dépôt de zinc obtenu par voie électrolytique, aussi appelé « électrozingage » ;
-
la métallisation qui consiste à projeter du zinc fondu à l'aide d'un pistolet ;
-
la shérardisation qui est un procédé thermochimique de diffusion de zinc à la surface de l'acier, en phase solide.
Pour plus d'informations sur le sujet, le lecteur pourra consulter l'article [M 1 600] Électrozingage des Techniques de l'Ingénieur.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
steel | coating | galvanization
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Procédé industriel et préservation de l'environnement
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2. Performance anticorrosion du revêtement
2.1 Stabilisation de la surface
Le zinc déposé en surface par la galvanisation évolue rapidement pour former des produits de corrosion stables, qui forment eux-mêmes une couche barrière protectrice (figure 10).
Cette évolution naturelle de la surface s'accompagne d'une disparition progressive de la brillance initiale, due à l'éclat métallique du zinc en sortie du bain de galvanisation. Le matériau se patine et atteint un état d'équilibre avec les conditions d'exposition ambiantes.
La corrosion du revêtement de galvanisation atteint alors une vitesse constante sur toute l'épaisseur du revêtement, y compris au niveau des structures intermétalliques.
HAUT DE PAGE2.2 Estimation de la durée de vie : les normes
La vitesse de corrosion atmosphérique de l'acier galvanisé est d'abord décrite par la norme NF EN ISO 14713-1. Ce texte mentionne des intervalles de vitesse de corrosion mesurée dans la réalité. Les milieux de corrosivité sont décrits dans d'autres normes (ISO 9223 à 9226), et l'estimation de la durée de vie de la galvanisation peut s'illustrer par la figure 11.
L'épaisseur à prendre en compte sur ce diagramme est celle qui est demandée par la norme NF EN ISO 1461. Le tableau 1 indique les épaisseurs moyennes minimales que la pièce a en surface ; c'est cette donnée que l'on utilise habituellement pour estimer la durée de vie d'un ouvrage.
Cette épaisseur fait partie du plan qualité des industriels de la galvanisation et est contrôlée. Elle fait l'objet des rapports de contrôle délivré.
HAUT DE PAGE2.3 Estimation de durée de vie : modélisation
Des modèles mathématiques ont été développés afin d'appréhender plus finement la vitesse de corrosion de la couche de galvanisation. Celui mis au point par Zhang ...
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Performance anticorrosion du revêtement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Guide technique de la fédération française du bâtiment. - Union des Métalliers, SEBTP, juin 2005.
-
(2) - PORTER (F.C.) - Corrosion resistance of zinc and zinc alloys. - DEKKER (M.), Inc., ISBN 0-8247-9213-0 (1994).
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(3) - SANDELIN (R.W.) - Wire and wire products. - (1940)
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(4) - PELERIN (J.) et al - * - Metall. (1981).
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(5) - FRAPPA (A.L.) - General assembly EGGA. - Como, Italie, avr. 1983.
-
(6) - ZHANG (X.G.) - Corrosion and electrochemistry of zinc. - Plenum Press (1996).
-
(7) - IZA Europe - EUROFER, zinc...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Revêtements par galvanisation à chaud sur produits finis et fonte et en acier – Spécifications et méthodes d'essai - NF EN ISO 1461 - 2009
-
Produits sidérurgiques – Exigences pour la galvanisation à chaud d'éléments en acier - NF A 35-503 - 2008
-
Revêtements en zinc – Lignes directrices et recommandations pour la protection contre la corrosion du fer et de l'acier dans des constructions – Partie 1 : principes généraux de conception et de résistance à la corrosion - NF EN ISO 14713-1 - 2010
-
Revêtements de zinc – Lignes directrices et recommandations pour la protection contre la corrosion du fer et de l'acier dans les constructions – Partie 2 : Galvanisation à chaud - NF EN ISO 14713-2 - 2010
-
Corrosion des métaux et alliages – Corrosivité des atmosphères – Classification, détermination et estimation - ISO 9223 - 2012
-
Corrosion des métaux et alliages – Corrosivité des atmosphères – Valeurs de référence relatives aux classes de corrosivité - ISO 9224 - 2012
-
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