Qu'est-ce que la galvanisation et comment peut-elle améliorer les pièces métalliques ?

La galvanisation est un processus d'ajout d'un revêtement de zinc à la surface de l'acier ou fer . Comme le zinc agit comme un revêtement sacrificiel, il protège l'acier ou le fer en dessous et peut donc prolonger la durée de vie des pièces métalliques.

Mais la galvanisation est un processus complexe qui peut être réalisé de plusieurs manières. Différentes formes de galvanisation existent, y compris la galvanisation à chaud et la galvanisation par diffusion thermique, et ces variantes offrent leurs propres avantages et inconvénients particuliers. Il est donc utile de comprendre les différentes formes de galvanisation avant de l'intégrer dans un projet de prototypage ou de fabrication.

Le métal galvanisé est plus courant que vous ne le pensez. Les structures telles que les charpentes de construction, les bancs métalliques, les balcons, les échelles et les escaliers de secours peuvent tous être fabriqués à partir de métal galvanisé pour assurer une durée de vie plus longue et une protection adéquate contre la corrosion et les dommages. D'autres exemples peuvent être trouvés dans les pièces automobiles et les appareils électriques.

De plus, l'acier galvanisé et le fer galvanisé peuvent être utilisés avec différents processus de fabrication, de la fabrication de tôles à l'usinage CNC, ce qui en fait un processus de base dans le monde de la fabrication.

Cet article passe en revue les bases de la galvanisation, répondant à des questions comme qu'est-ce que la galvanisation, quels métaux peuvent être galvanisés, à quoi sert la galvanisation, quels types de galvanisation existe-t-il et comment la galvanisation améliore-t-elle les pièces métalliques.

Qu'est-ce que la galvanisation ?

La galvanisation (ou galvanisation) est le processus d'ajout d'une couche de zinc à la surface extérieure d'un métal, à savoir l'acier ou le fer. Le but est d'ajouter un revêtement protecteur au métal sous-jacent, réduisant ainsi le risque de corrosion ou de rouille.

Le processus de galvanisation varie en fonction de la technique exacte. Cependant, la partie la plus importante du processus est qu'il implique généralement d'entourer de l'acier ou du fer dans du zinc, qui peut être à l'état liquide ou poussiéreux. Lorsque le zinc est introduit, le fer dans le métal environnant réagit avec le zinc, créant un revêtement d'alliage étroitement lié.

Le processus de galvanisation de bout en bout peut être divisé en trois étapes :

1. Préparation de la surface de l'acier ou du fer
2. La galvanisation proprement dite
3. Traitement de surface post-galvanisation

La galvanisation est un processus de revêtement relativement simple, et elle produit un revêtement de surface assez épais, généralement d'environ 80 µm, soit environ trois fois plus épais qu'un revêtement créé par galvanoplastie.

Matériaux de galvanisation

Les principaux matériaux de substrat qui peuvent être galvanisés sont l'acier et fer . Cependant, d'autres métaux ferreux peut également être galvanisé.

Le matériau de revêtement en galvanisation est toujours le zinc . Cependant, un processus similaire à la galvanisation est l'étamage, qui remplace l'étain par du zinc. L'étamage convient aux applications simples comme le stockage des aliments, mais il est moins fiable que la galvanisation :si le revêtement est endommagé, l'étain rongera le fer sous-jacent.

Types de galvanisation

Les deux formes de galvanisation les plus populaires sont la galvanisation à chaud et l'électrozingage. Ces deux méthodes et d'autres sont décrites ci-dessous. Savoir quel type de galvanisation choisir peut nécessiter l'aide d'un expert.

Galvanisation à chaud

Lors de la galvanisation à chaud, le métal est plongé dans un bain de zinc chaud à environ 450 °C. Lorsqu'elle est retirée, la surface revêtue réagit avec l'oxygène pour former de l'oxyde de zinc, puis réagit avec du dioxyde de carbone pour former du carbonate de zinc. Avant la galvanisation, le métal doit être nettoyé à l'aide d'une solution caustique puis décapé dans une solution acide; du chlorure de zinc et d'ammonium peut également être appliqué pour empêcher l'oxydation prématurée du métal avant la galvanisation.

Électrogalvanisation

L'électrozingage combine la galvanisation avec la galvanoplastie :un courant électrique est amené à travers un bain de zinc avec une anode de zinc et un conducteur en acier. Le processus produit un revêtement plus fin que la galvanisation à chaud et crée également une finition de surface plus brillante adaptée aux applications cosmétiques.

Shérardisation

Cette forme de galvanisation porte plusieurs noms :shérardisation, galvanisation par diffusion thermique, galvanisation à la vapeur et galvanisation à sec. Il s'agit de chauffer des pièces en acier jusqu'à 500 °C dans un tambour rotatif fermé contenant de la poussière de zinc. Le zinc évaporé se diffuse à la surface de la pièce en acier pour former un revêtement fortement lié. Il est idéal pour les petites pièces et les pièces nécessitant un revêtement des sections internes.

Recuit galvanique

Le recuit galvanique est une combinaison de galvanisation à chaud et de recuit. Le processus de galvanisation à chaud se déroule normalement, avant que le métal revêtu ne passe à travers des lames d'air pour éliminer tout excès de zinc. Le métal est ensuite très brièvement chauffé dans un four de recuit à 500–565 °C, provoquant la diffusion des couches de fer et de zinc l'une dans l'autre et créant des couches d'alliage zinc-fer.

Avantages de la galvanisation

Le but de la galvanisation est de créer une couche protectrice de zinc sur une pièce en acier ou en fer. Mais pourquoi est-ce utile et quels sont les principaux avantages de la galvanisation ?

• Bloque les substances corrosives :Un revêtement de zinc sur le métal galvanisé empêche les substances corrosives d'atteindre le métal du substrat sous-jacent plus faible. Cela peut prolonger la durée de vie du substrat, surtout s'il est utilisé dans une application exigeante.
• Évite la rouille :La galvanisation retarde considérablement l'apparition de la rouille.
• Crée une anode sacrificielle :Le revêtement de zinc est consommé par des substances corrosives, il offre donc une protection au métal sous-jacent jusqu'à ce qu'il soit complètement épuisé. Même si une rayure pénètre dans le revêtement, le zinc sera utilisé avant le fer.
• Dure longtemps  :Les revêtements de zinc créés par galvanisation sont résistants et durables, offrant souvent des décennies de protection au métal sous-jacent.
• Est abordable  :La galvanisation est une procédure assez simple et abordable qui offre un avantage notable pour un minimum de dépenses.
• Crée un revêtement épais :Bien qu'elle ne convienne pas à toutes les applications, la galvanisation produit un revêtement plus épais que, par exemple, la galvanoplastie.

Applications de la galvanisation

La capacité à empêcher la corrosion de l'acier et du fer rend la galvanisation largement utilisée dans plusieurs industries.

L'application la plus courante est l'acier galvanisé pour la construction :des centaines de milliers de tonnes d'acier de construction galvanisé sont produites chaque année pour fabriquer des structures telles que des charpentes de bâtiments, du mobilier urbain, des escaliers de secours, des échelles et des balcons.

L'acier galvanisé est également courant dans l'automobile l'industrie, où il peut être transformé en pièces résistantes à la rouille, y compris la majorité de la « carrosserie en blanc » d'une voiture :sa fondation squelettique. Les pare-chocs, les poutres, les cadres et les châssis peuvent également être en acier galvanisé.

La prévention de la rouille est une fonctionnalité souhaitable dans les télécommunications , où les lignes téléphoniques et les boîtiers électriques sont quotidiennement soumis aux intempéries. La galvanisation sert à augmenter la durée de vie de ces articles.

Fabrication avec du métal galvanisé

Les matériaux galvanisés sont largement disponibles sous forme de tôle galvanisée , adapté aux processus de fabrication de tôles comme le pliage et l'emboutissage, ou en tant que barres, tubes et tiges en métal galvanisé adapté aux processus tels que l'usinage CNC.

Les matériaux galvanisés ont tendance à être facilement usinables, car le revêtement de zinc est plus doux que l'acier sous-jacent.

Le métal galvanisé peut également être soudé, mais le zinc peut dégager des fumées dangereuses, une ventilation adéquate est donc essentielle. La peinture n'est pas particulièrement efficace sur l'acier ou le fer zingué à moins que le matériau n'ait été recuit par galvanisation.