Galvanisation – Wikipédia


processus de revêtement d’acier ou de fer avec du zinc pour empêcher la rouille

Surface galvanisée avec paillette visible

Galvanisation ou galvanisation (également orthographié galvanisation ou galvanisation)[1] est le processus d’application d’un revêtement de zinc protecteur sur l’acier ou le fer, pour empêcher la rouille. La méthode la plus courante est la galvanisation à chaud, dans laquelle les pièces sont immergées dans un bain de zinc chaud en fusion.

Action protectrice[edit]

La galvanisation protège le fer ou l’acier sous-jacent des principales manières suivantes :

  • Le revêtement de zinc, lorsqu’il est intact, empêche les substances corrosives d’atteindre l’acier ou le fer sous-jacent.
  • Le zinc agit comme un métal sacrificiel pour protéger le fer/l’acier sous-jacent et agit ainsi comme une anode sacrificielle. Dans le cas où le métal sous-jacent est exposé, la protection peut continuer tant qu’il y a du zinc suffisamment près pour être couplé électriquement. Une fois que tout le zinc dans la zone immédiate est consommé, une corrosion localisée du métal de base peut se produire.

Histoire et étymologie[edit]

Le premier exemple connu de fer galvanisé a été rencontré par les Européens sur une armure indienne du XVIIe siècle dans la collection du Royal Armouries Museum.[3]

L’étymologie de galvanisation est via le français du nom du scientifique italien Luigi Galvani. Cependant, il s’agit d’une formation arrière obscure; Galvani n’avait aucune implication dans le revêtement de zinc.

La première utilisation du terme remonte à la recherche scientifique et à la pratique médicale de la fin du XVIIIe siècle par Galvani et signifiait la stimulation d’un muscle par l’application d’un courant électrique. Bien que Galvani ait été le premier à étudier cela, c’est Alessandro Volta qui a ensuite développé une meilleure compréhension de sa cause et de son effet. L’explication de Galvani de l’« électricité animale » comme cause a été remplacée par l’invention par Volta de la pile électrique et son utilisation pour stimuler les tissus animaux. Malgré le remplacement de ses résultats expérimentaux, c’est le nom de Galvani plutôt que celui de Volta qui est devenu associé au domaine.

Le terme « galvanisé » continue d’être utilisé métaphoriquement pour désigner tout stimulus qui entraîne l’activité d’une personne ou d’un groupe de personnes,[4] comme « galvaniser à l’action », c’est-à-dire stimuler une personne ou un groupe complaisant à passer à l’action.

Dans l’usage moderne, le terme « galvanisation » est largement associé aux revêtements de zinc, à l’exclusion des autres métaux. La peinture galvanique, précurseur de la galvanisation à chaud, a été brevetée par Stanislas Sorel, de Paris, le 10 juin 1837, en tant qu’adoption d’un terme d’un domaine très à la mode de la science contemporaine, bien qu’il n’ait aucun lien évident avec lui.[5]

Méthodes[edit]

La galvanisation à chaud dépose une couche épaisse et robuste d’alliages zinc-fer sur la surface d’un élément en acier. Dans le cas des carrosseries automobiles, où des revêtements décoratifs supplémentaires de peinture seront appliqués, une forme plus mince de galvanisation est appliquée par électrozingage. Le processus d’immersion à chaud ne réduit généralement pas la résistance à une échelle mesurable, à l’exception des aciers à haute résistance (> 1100 MPa) où la fragilisation par l’hydrogène peut devenir un problème.[6] Cette déficience est une considération affectant la fabrication de câbles métalliques et d’autres produits fortement sollicités.

La protection offerte par la galvanisation à chaud est insuffisante pour les produits qui seront constamment exposés à des matériaux corrosifs tels que les acides, y compris les pluies acides lors d’utilisations en extérieur. Pour ces applications, un acier inoxydable plus cher est préféré. Certains clous fabriqués aujourd’hui sont galvanisés. Néanmoins, la galvanoplastie est utilisée seule pour de nombreuses applications extérieures, car elle est moins chère que le revêtement de zinc à chaud et a une belle apparence lorsqu’elle est neuve. Une autre raison de ne pas utiliser de revêtement de zinc à chaud est que pour les boulons et les écrous de taille M10 (US 3/8″) ou moins, le revêtement épais par trempage à chaud remplit trop de filets, ce qui réduit la résistance (car la dimension de l’acier avant le revêtement doit être réduit pour que les fixations s’emboîtent. Cela signifie que pour les voitures, les vélos et de nombreux autres produits mécaniques légers, l’alternative pratique à la galvanoplastie des boulons et des écrous n’est pas le zingage à chaud, mais la fabrication les attaches en acier inoxydable ou en titane.

La taille des cristallites (grains) dans les revêtements galvanisés est une caractéristique visible et esthétique, connue sous le nom de « paillettes ». En faisant varier le nombre de particules ajoutées pour une nucléation hétérogène et la vitesse de refroidissement dans un processus d’immersion à chaud, le paillettes peut être ajusté d’une surface apparemment uniforme (cristallites trop petits pour être vus à l’œil nu) à des grains de plusieurs centimètres de large. Les cristallites visibles sont rares dans d’autres matériaux d’ingénierie, même s’ils sont généralement présents.

La galvanisation par diffusion thermique, ou Sherardizing, fournit un revêtement de diffusion de zinc sur des matériaux à base de fer ou de cuivre.[7][8] Les pièces et la poudre de zinc sont culbutées dans un tambour rotatif scellé. Vers 300 °C (572 °F), le zinc se diffusera dans le substrat pour former un alliage de zinc. La préparation préalable de la surface des marchandises peut être réalisée par grenaillage. Le processus est également connu sous le nom de « galvanisation à sec », car aucun liquide n’est impliqué ; cela peut éviter d’éventuels problèmes causés par la fragilisation par l’hydrogène. La structure cristalline gris terne du revêtement de diffusion de zinc a une bonne adhérence à la peinture, aux revêtements en poudre ou au caoutchouc. Il s’agit d’une méthode préférée pour le revêtement de petits métaux de forme complexe et pour le lissage de surfaces rugueuses sur des articles formés avec du métal fritté.

Corrosion éventuelle[edit]

Toit en tôle ondulée rouillée

Bien que la galvanisation inhibe l’attaque de l’acier sous-jacent, la rouille sera inévitable après quelques décennies d’exposition aux intempéries, surtout si elle est exposée à des conditions acides. Par exemple, une toiture en tôle ondulée commencera à se dégrader en quelques années malgré l’action protectrice du revêtement de zinc. Les environnements marins et salins réduisent également la durée de vie du fer galvanisé car la conductivité électrique élevée de l’eau de mer augmente le taux de corrosion, principalement en convertissant le zinc solide en chlorure de zinc soluble qui s’élimine simplement. Les cadres de voiture galvanisés en sont un exemple ; ils se corrodent beaucoup plus rapidement dans les environnements froids en raison du sel de voirie, bien qu’ils durent plus longtemps que l’acier non protégé.

L’acier galvanisé peut durer plusieurs décennies si d’autres mesures supplémentaires sont maintenues, telles que des revêtements de peinture et des anodes sacrificielles supplémentaires. Le taux de corrosion dans les environnements non salés est principalement causé par les niveaux de dioxyde de soufre dans l’air.[9]

Acier de construction galvanisé[edit]

C’est l’utilisation la plus courante pour le métal galvanisé, et des centaines de milliers de tonnes de produits en acier sont galvanisés chaque année dans le monde. Dans les pays développés, la plupart des grandes villes ont plusieurs usines de galvanisation et de nombreux articles en acier sont galvanisés pour leur protection. Ceux-ci incluent généralement : le mobilier urbain, les charpentes de bâtiments, les balcons, les vérandas, les escaliers, les échelles, les passerelles, etc. L’acier galvanisé à chaud est également utilisé pour la fabrication de cadres en acier en tant que matériau de construction de base pour les bâtiments à ossature en acier.[10]

Tuyauterie galvanisée[edit]

Au début du 20e siècle, la tuyauterie galvanisée a remplacé la fonte et le plomb précédemment utilisés dans la plomberie d’eau froide. En règle générale, la tuyauterie galvanisée rouille de l’intérieur vers l’extérieur, créant des couches de plaque à l’intérieur de la tuyauterie, provoquant à la fois des problèmes de pression d’eau et une éventuelle défaillance de la tuyauterie. Ces plaques peuvent s’écailler, entraînant des impuretés visibles dans l’eau et un léger goût métallique. La durée de vie des tuyaux galvanisés est d’environ 40 à 50 ans,[11] mais cela peut varier en fonction de la qualité de la construction et de l’installation des tuyaux. La longévité des tuyaux dépend également de l’épaisseur de zinc dans la galvanisation d’origine, qui varie sur une échelle de G01 à G360,[12] et si le tuyau était galvanisé à la fois à l’intérieur et à l’extérieur, ou juste à l’extérieur.

Depuis la Seconde Guerre mondiale, les tuyaux en cuivre et en plastique ont remplacé les tuyaux galvanisés pour le service d’eau potable à l’intérieur, mais les tuyaux en acier galvanisé sont toujours utilisés dans les applications extérieures nécessitant une résistance mécanique supérieure de l’acier. L’utilisation de tuyaux galvanisés donne une certaine vérité au mythe urbain selon lequel la pureté de l’eau dans les robinets d’eau extérieurs est plus faible, mais les impuretés réelles (fer, zinc, calcium) sont inoffensives.[citation needed]

La présence de tuyauterie galvanisée nuit à la valeur estimative du parc immobilier, car la tuyauterie peut tomber en panne, ce qui augmente le risque de dégâts des eaux. La tuyauterie galvanisée devra éventuellement être remplacée si le parc de logements doit survivre à une espérance de vie de 50 à 70 ans, et certaines juridictions[which?] nécessitent le remplacement de la tuyauterie galvanisée avant la vente. Une option pour prolonger la durée de vie de la tuyauterie galvanisée existante consiste à la recouvrir d’une résine époxy.[citation needed]

Voir également[edit]

Les références[edit]

  1. ^ « Galvaniser ». Cambridge English Dictionary. Récupéré 10 novembre 2019.
  2. ^ Magalhães, AA O; Marguerite, IC P; Mattos, OR (1999-07-31). « Caractérisation électrochimique des revêtements de chromate sur acier galvanisé ». Electrochimica Acta. 44 (24) : 4281–4287. doi:10.1016/S0013-4686(99)00143-7. ISSN 0013-4686.
  3. ^ REVÊTEMENTS DE ZINC DE PLAQUE INDIENNE ET D’ARMURE DE COURRIER. Résumé de l’analyse XRF menée en septembre 1999 par le Royal Armouries Museum de Leeds et rédigée dans le cadre d’une thèse d’Helen Bowstead Stallybrass au Département des sciences archéologiques de l’Université de Bradford.
  4. ^ Murray, James AH; et al., éd. (1989). Le dictionnaire anglais Oxford. VI (2 éd.). Presses de l’Université d’Oxford. p. 340. ISBN 0 19 861218-4.
  5. ^ Sorel, M. (1838). « Spécification d’un brevet pour un procédé de protection des articles en fer ou en acier contre l’oxydation ». Journal du Franklin Institute (Philadelphie, Pennsylvanie). Presse de Pergame.
  6. ^ « Sélection de l’acier ». Association américaine des galvaniseurs. Récupéré 3 avril 2015.
  7. ^ Porter, Frank C. (1991). Manuel du zinc. Presse CRC. ISBN 978-0-8247-8340-2.
  8. ^ Natrup, F.; Graf, W. (21 novembre 2014). « 20 – Sherardizing : protection contre la corrosion des aciers par des revêtements de diffusion de zinc ». Dans Mittemeijer, Eric J. ; Somers, Marcel AJ (éd.). Ingénierie thermochimique de surface des aciers : améliorer les performances des matériaux. Elsevier Science. p. 737. ISBN 978-0-85709-652-4.
  9. ^ « Résistance atmosphérique ». Association de galvanisation (Royaume-Uni). Archivé de l’original le 2014-02-22.
  10. ^ maréchal (2019-10-11). « Acier galvanisé : types, utilisations, avantages ». National Material Company – Installations de traitement de l’acier. Récupéré 2021-02-06.
  11. ^ Biard & Crockett (2016-05-16). « Combien de temps mes tuyaux galvanisés dureront-ils ? ». Biard & Crockett. Récupéré 2021-02-06.
  12. ^ Association américaine des galvaniseurs. « Revêtements de zinc » (PDF). galvanizinginc.com.

Liens externes[edit]




Source