Opération fondamentale en traitements de surface, le décapage consiste à mettre à nu une surface métallique sans altérer les propriétés intrinsèques et dimensionnelles du substrat afin de le préparer à recevoir un traitement ultérieur. Ce vocable regroupe des opérations à finalités distinctes comme l'élimination d'une couche d’oxydes ou de revêtements anciens polymériques, métalliques voire minéraux. L'objet de cet article n'est pas de traiter tous les procédés de décapage mais de préciser les connaissances de base nécessaires pour une meilleure compréhension du décapage en milieu aqueux et d'informer les praticiens des conséquences du choix de la technique utilisée.
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Martine DEPÉTRIS-WÉRY
: Professeur des Universités – Docteur en Chimie-Physique - Ingénieur Électrochimiste CNAM - Université Paris Sud – IUT d'Orsay – Plateau de Moulon – Orsay, France
INTRODUCTION
Opération clef dans un procédé d’élaboration, le décapage consiste à éliminer les salissures et/ou contaminants minéraux, voire polymériques, de la surface d'un matériau métallique. Sa position dans la gamme de traitements dépend de l'application visée et/ou du secteur industriel concerné et donc de sa finalité. Ainsi :
sous sa forme première, le décapage constitue la deuxième étape de la séquence préparation de la surface dont l'objectif est d’assainir la surface et de la rendre apte à recevoir des traitements ultérieurs tant mécaniques que chimiques. Il peut également intervenir sous une forme plus diluée avant la séquence traitement de surface proprement dit, c'est-à-dire avant électrodéposition ou conversion. À ce stade, il importe de rappeler qu'une séquence de préparation de surfaces est une succession de dégraissage(s) et de décapage(s) assortis de rinçages. Le dégraissage consiste à supprimer les pollutions superficielles d'origine organique dont l'hydrophobie pénalise les opérations ultérieures réalisées en phase aqueuse par exemple. Le décapage, quant à lui, permet l’élimination des oxydes superficiels formés lors de traitements thermiques et/ou mécaniques antérieurs (calamines dans le cas des aciers) ou des hydroxydes éventuellement engendrés au cours de la phase précédente (dissolution d’un empilement de quelques couches atomiques d’hydroxydes). Dans le premier cas, on parlera également de décalaminage, dans le second de dépassivation. D’autres terminologies peuvent être aussi employées telles qu’avivage, activation… Il importe de souligner que ces deux opérations doivent être réalisées dans l'ordre dégraissage puis décapage, avant tout traitement de surface ou de manière isolée lors de traitements inter-opérations ;
en sidérurgie, le décapage, situé entre les laminages à chaud et à froid, est essentiel dans le processus de fabrication de l’acier car (i) l’acier oxydé en surface au cours du laminage à chaud (et durant le refroidissement) est mis à nu pour la première fois au cours de cette étape et (ii) l’état de surface obtenu conditionne en grande partie la réussite des opérations ultérieures de fabrication ou de traitements de surface proprement dit (laminage à froid, revêtement…) ;
dans la restauration de pièces revêtues, le décapage de dépôts anciens ou défectueux est réalisé en temps masqué et/ou de manière isolée selon l’objectif recherché. Cette opération peut également être étendue au cas d'une pièce métallique revêtue d'un film (couche métallique ou de peinture) non conforme au cahier des charges du client, qu'il s'agira d'éliminer par une opération spécifique dite démétallisation ou délaquage.
Au regard de ce qui précède, il convient donc d’adapter le procédé de décapage à l’objectif à atteindre : (i) préparation d’une surface oxydée avant revêtement ou (ii) démétallisation de matériaux revêtus. On conçoit alors que savoir apprécier les propriétés surfaciques et volumiques du matériau métallique avant traitement (nature du matériau métallique et de sa couche superficielle, caractéristiques mécaniques…), ainsi que l’état de surface (et les tolérances dimensionnelles) requis après traitement constitue un atout pour le choix du décapage. D’autres critères de sélection prévalent, comme le coût du traitement et surtout les contraintes environnementales dont le poids est non négligeable aujourd’hui.
L'objet de cet article n'est pas de traiter tous les procédés de décapage, mais de préciser les bases du décapage en milieu aqueux et d'informer les praticiens des conséquences du choix du procédé utilisé. Il convient de préciser que le décapage par impact (projection d'abrasifs ou laser…) ou thermique (pyrolyse…) fait l'objet d'un autre article [M 1 457]. Le décapage chimique des aciers « nus » et de quelques métaux ou alliages particuliers, ainsi que l’origine de certains dysfonctionnements sont traités. De plus, la démétallisation de matériaux revêtus est discutée. Enfin, le décapage devant être réalisé en respectant l'environnement pendant sa mise en œuvre, le traitement des effluents et des déchets est abordé.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles et des sigles utilisés.
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4. Démétallisation ou décapage de matériaux revêtus
La démétallisation, appelée strippage, consiste à éliminer un revêtement défectueux ou non conforme tout en garantissant la pérennité des pièces en préservant les caractéristiques mécaniques, dimensionnelles… du substrat. Un autre aspect est relatif au traitement des montages ou autres éléments de production sur lesquels la présence d’excroissances métalliques peut provoquer des défauts rédhibitoires sur le traitement de surface proprement dit des pièces.
La démétallisation est qualifiée de :
chimique si elle met en œuvre un couplage rédox selon la réaction :
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avec :
Red et Ox
:
composants rédox conjugués d’un réactif soluble,
Mn+
:
cation du métal M dissous ;
électrolytique si elle est basée sur l’oxydation du revêtement par polarisation anodique.
4.1 Démétallisation chimique
Cette démétallisation se pratique par simple immersion de la pièce à traiter dans une solution appropriée. Ce traitement, bien que qualifié de chimique, met en œuvre des réactions d’oxydo-réductions et fait donc appel au même titre que la démétallisation électrolytique aux principes de base de l’électrochimie. Pour que la réaction se produise, le réactif (couple Ox/Red) doit présenter un potentiel d’équilibre plus élevé que celui du revêtement métallique (couple Mn+/M) que l’on cherche à dissoudre. La thermodynamique, et en particulier les diagrammes tension-pH, sont des outils précieux pour une première analyse du processus qui sera complétée par une étude de la cinétique électrochimique.
La difficulté de cette méthode réside dans le choix du réactif qui doit être adapté à la nature physico-chimique du revêtement...
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(1) -
BÉRANGER (G.), CHARBONNIER (J.C.) -
La notion de surface.
-
Le livre de l’acier, p. 506-529, Tec & Doc Lavoisier, Paris (1994).
(2) -
CORNET (A.), DEVILLE (J.P.) -
Physique et Ingénierie des surfaces.
-
EDP Sciences, Paris (1998).
(3) -
MOREAU (J.), CACHET (M.) -
Étude du calaminage de billettes.
-
Revue de métallurgie, n° 5, p. 383-404 (1957).
(4) -
CATONNÉ (J.C.) -
Préparation des surfaces : une belle surface est-elle une bonne surface ?.
-
Revêtements et traitements de surface, p. 201-210, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne (1999).
(5) -
PAGETTI (J.) -
Inhibiteurs de corrosion : principes d’action et exemples d’application.
-
Surmat 91, Paris (1991).
Arrêté ministériel du 30 juin 2006 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations relevant du régime de l'autorisation au titre de la rubrique 3260 de la nomenclature des installations classées pour la protection de l'environnement – JORF n° 205 du 5 septembre 2006.
Brevet européen EP 2438210B1 – 11.04.2012 – Method for regenerating a solution used for pickling or chemically milling titanium – Cros C. and Bares P. – Airbus operating SAS and Mecaprotec Ind.
Bibliographie & annexes
English
Hydrogène et décapage
