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RÉSUMÉ
Le zingage électrolytique est un procédé simple d’utilisation et économiquement compétitif. Il est réalisé par électrolyse d’une solution aqueuse contenant des sels métalliques et non métalliques dont la nature dépend de l’application envisagée et des propriétés souhaitées du revêtement. La grande variété des caractéristiques des dépôts obtenus suivant la formulation et les conditions de dépôt rend ce revêtement anticorrosion incontournable dans de nombreuses applications. Outre l’électrolyte, ce traitement nécessite un procédé d’élaboration dont le choix dépend du type de produit traité.
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Electrogalvanizing is a process that is simple to use and economically competitive. It is produced by the electrolysis of an aqueous solution containing metal and non-metal salts whose nature depends on the intended application and desired coating properties. The wide variety of characteristics of the deposits obtained following the formulation and deposit conditions make this anticorrosion coating indispensable for many applications. In addition to the electrolyte, this treatment requires a development process, the choice of which depends on the type of product being treated.
Auteur(s)
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Martine DEPETRIS-WERY : Ingénieur électrochimiste CNAM - Docteur en chimie-physique - Professeur à l’IUT d’Orsay – Université Paris XI
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Hassine Ferid AYEDI : Docteur ès sciences - Professeur à l’École nationale d’ingénieurs de Sfax
INTRODUCTION
Élément essentiel à la vie, le zinc est naturellement présent dans l’eau, l’air et la croûte terrestre. Recyclable indéfiniment, il contribue au développement durable, ce qui lui confère une place particulière au regard des autres métaux.
Préconisé pour la protection du fer en raison de ses propriétés sacrificielles, le zinc est devenu, depuis le milieu des années 1970, la protection anticorrosion n o 1 des aciers doux ou faiblement alliés. Ainsi, en prolongeant leur tenue en service, il contribue non seulement à pérenniser les investissements, mais aussi à préserver les ressources de minerais de fer et d’énergie.
S’agissant des produits manufacturés, cette protection prend la forme d’un revêtement de zinc d’épaisseur variable (de quelques micromètres à une centaine de micromètres) selon le secteur industriel concerné et le procédé d’élaboration retenu [1] :
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galvanisation à chaud : immersion dans un bain de zinc fondu ;
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matoplastie : élaboration à l’aide d’un moyen d’impact au sein d’un milieu chimique ;
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métallisation : projection de zinc fondu au pistolet ;
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pulvérisation cathodique : formation d’un dépôt de zinc, sous pression réduite, à partir de la condensation d’une vapeur métallique issue d’une source solide (cible) ;
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revêtement de zinc lamellaire : application d’un film humide de solution organométallique contenant des lamelles de zinc (et d’aluminium) suivie d’une « cuisson » ;
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shérardisation : procédé thermochimique de diffusion superficielle de zinc dans l’acier ;
-
électrozingage ou zingage électrolytique.
Le zingage électrolytique, objet du présent dossier, est un procédé simple d’utilisation et économiquement compétitif. Il est réalisé par électrolyse d’une solution aqueuse contenant des sels métalliques (ZnII, Na+...) et non métalliques dont la nature dépend de l’application envisagée et des propriétés souhaitées du revêtement. La grande variété des caractéristiques des dépôts obtenus suivant la formulation et les conditions de dépôt rend ce revêtement anticorrosion incontournable dans de nombreuses applications : tôles destinées à l’automobile ou à l’électroménager, de la vis M3 jusqu’au chariot de supermarché...
Outre l’électrolyte, ce traitement nécessite un procédé d’élaboration dont le choix dépend du type de produit traité. Trois familles principales d’application sont proposées à savoir :
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le traitement en vrac (dit « au tonneau ») destiné aux petites et moyennes pièces ne craignant pas les chocs ;
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le traitement unitaire (dit « à l’attache » ou « au bain mort ») dédié aux pièces de plus grandes dimensions, fragiles ou demandant un aspect parfait ;
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le traitement en continu (dit « au défilé » ou « à grande vitesse ») réservé aux tôles, tubes ou fils.
Au vu de ce qui précède, l’existence d’une seule forme de revêtement de zinc relève de l’utopie. Aussi nous est-il paru souhaitable de structurer le propos autour du triptyque électrozingage – réactivité – gestion ; le souci affiché étant de montrer que les propriétés du revêtement sont intimement liées à la nature du substrat, au choix du procédé d’application ainsi qu’à son mode de gestion, susceptible d’affecter sa teneur finale en hydrogène.
À l’heure où la demande environnementale est forte, le traitement des effluents issus d’une gamme d’électrozingage trouve tout naturellement sa place dans ce dossier.
Dans ce dossier, nous emploierons indifféremment les vocables « électrolyte » ou « bain » et « réacteur » ou « poste » pour désigner respectivement la solution électrolytique de zingage et la cuve de traitement.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1980 par Philippe PIESSEN
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Conclusion8. Traitements des rejets
Les unités d’électrozingage génèrent des quantités significatives d’effluents aqueux qui renferment les mêmes composés que ceux ayant servi à la réalisation du dépôt. Les effluents peuvent être acides (bains de décapage, d’électrodéposition) ou basiques (bains de dégraissage, d’électrodéposition) avec des teneurs variables en espèces chimiques (CN−, Fe2+, Cu2+, ..., additifs organiques). Ces effluents, produits en discontinu pour les rinçages statiques et les vidanges de bains usés et en dynamique pour les rinçages courants, doivent être détoxiqués avant rejet dans les milieux récepteurs (réseaux de collecte urbains ou milieu naturel).
Classiquement, la détoxication des effluents est réalisée par un traitement physico-chimique qui fait intervenir un ensemble d’étapes complexes visant à détruire ou à modifier les composés toxiques : réduction du Cr(VI) en Cr(III) moins toxique, conversion des ions cyanure en ions cyanate, précipitation des ions métalliques sous forme de boues hydroxydes (figure 20) [56] [J 3 965], [J 3 944]. Sous l’impulsion des directives européennes interdisant l’usage de Cr(VI) dans les revêtements anticorrosion de pièces métalliques, le poste de déchromatation de la figure 20 est supprimé. Hélas, l’universalité de l’interdiction de l’usage du Cr(VI) est loin d’être de mise. Avec des réglementations environnementales de plus en plus strictes, les unités physico-chimiques ne sont plus à même d’assurer la conformité aux normes des rejets. De ce fait, le recours aux technologies propres s’impose pour satisfaire une meilleure gestion, qualitative et quantitative, des effluents aqueux. Ces technologies permettent le recyclage de l’eau et des polluants qui engendrent...
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Traitements des rejets
À l’échelle mondiale, la production de zinc a quasiment doublé en 24 ans (figure ).
En 2003, la galvanisation constitue l’utilisation intermédiaire principale du zinc (figure ). Parmi les différentes applications finales de ce métal, la construction est le secteur qui en utilise le plus.
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Références
AUDISIO (S.) - CAILLET (M.) - GALERIE (A.) - MAZILLE (H.) - Revêtements et traitements de surface : fonctionnalités, durabilité, procédés - . Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne (1999).
POURBAIX (M.) - Atlas d’équilibres électrochimiques - . Gauthier Villars, Paris (1963).
ZHANG (X.G.) - Corrosion and electrochemistry of zinc - . Plenum Press, New York (1996).
WERY (M.) - GIGANDET (M.-P.) - BENABEN (P.) - Prévention et lutte contre la corrosion - . Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, p. 79 à 98 (2004).
METAL HANDBOOK - Surface cleaning, finishing and coating - . Vol. 5, 9th edition, ASTM Ohio (1982).
Les cahiers du CESSID - Le décapage des produis plats - . Paris (1983).
TREBANELLI (G.) - Inhibitors for chemical cleaning treatments - . Corrosion inhibitors no 11, European federation of corrosion publications,...
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