Acier galvanisé expliqué : types, applications et avantages clés

Qu'est-ce que l'acier galvanisé ?

La galvanisation, ou galvanisation à chaud, est un procédé de fabrication où un revêtement de zinc est appliqué sur l'acier ou le fer pour offrir protection et prévenir la rouille. Il existe plusieurs procédés de galvanisation, mais le plus couramment proposé et utilisé est la galvanisation à chaud (hot-dip galvanizing).

L'acier galvanisé est parmi les types d'acier les plus populaires grâce à sa durabilité étendue, alliant la résistance et la formabilité de l'acier à la protection contre la corrosion du revêtement zinc-fer. Le zinc protège le métal de base en agissant comme barrière aux éléments corrosifs, et la nature sacrificielle du revêtement assure un produit en acier durable et de haute qualité.

Cette polyvalence le rend applicable à une variété de projets et industries : agriculture, solaire, automobile, construction, etc. Ci-dessous, nous visons à fournir une description complète du traitement de l'acier galvanisé, des différentes méthodes de galvanisation, ses avantages, et son utilisation dans ces diverses industries.

Les étapes du processus de galvanisation sont :

• L'acier est nettoyé dans une solution dégraissante
• Après nettoyage, l'acier est décapé en étant plongé dans un bain d'acide sulfurique dilué chaud
• L'acier est ensuite fluxé dans une solution aqueuse (généralement chlorure de zinc-ammonium)
• Après le fluxage, l'acier est galvanisé par immersion dans un bain de zinc fondu
• Ensuite, l'acier est inspecté pour la consistance et un revêtement complet

Comment galvaniser l'acier ?

Il existe quelques méthodes de galvanisation du métal. La plus courante est la galvanisation à chaud. Cette méthode crée une belle couche épaisse de zinc sur le métal de base, le rendant extra résistant à la corrosion. Pour la plupart, le procédé à chaud ne sacrifie pas l'intégrité structurelle du métal, mais certains aciers très haute résistance peuvent souffrir de fragilisation par l'hydrogène.

L'acier utilisé pour les carrosseries de voitures est aussi galvanisé, mais comme des couches de peinture décorative doivent être appliquées après, ils utilisent un autre procédé. La couche de zinc de la méthode à chaud est trop épaisse et cause des problèmes d'adhérence de la peinture.

À la place, l'automobile utilise la galvanisation électrolytique (électrogalvanisation). Une solution d'eau salée (saline) et de zinc est mise dans un bac, et l'acier ou métal de base y est plongé. Un courant électrique traverse le bac, et le zinc se lie au métal de base !

Une forme spéciale de galvanisation, appelée shérardisation, crée un revêtement de zinc sur produits en fer ou cuivre. Créée par le métallurgiste Sherard Osborn Cooper-Coles et brevetée vers 1900.

Les pièces métalliques à galvaniser sont mises dans un tambour fermé rotatif avec de la poudre de zinc, et parfois du sable comme remplissage. Le tambour est surchauffé à 500 °C. Au-dessus de 300 °C, le zinc se vaporise et cette vapeur pénètre le métal tournant dans le tambour.

Ce procédé est aussi appelé « galvanisation à sec » car aucun liquide n'est utilisé.

C'est probablement ainsi que de nombreuses petites pièces chez vous, comme vis ou écrous et boulons, ont été galvanisées. Ce procédé n'utilise pas d'hydrogène, donc la fragilisation par l'hydrogène ne peut pas se produire.

Quels sont les avantages de l'acier galvanisé ?

De nombreuses industries utilisent l'acier galvanisé principalement pour sa large gamme d'avantages, notamment :

• Coût initial faible comparé à la plupart des aciers traités. De plus, l'acier galvanisé est prêt à l'emploi à la livraison. Ne nécessite pas de préparation de surface supplémentaire, inspections, peinture/revêtements, etc. Économisant plus de coûts aux entreprises.
• Longue durée de vie. Avec galvanisation, une pièce d'acier industriel devrait durer plus de 50 ans en environnements moyens, et plus de 20 ans avec exposition sévère à l'eau. Aucun entretien requis. La durabilité accrue du produit fini augmente aussi sa fiabilité.
• Anode sacrificielle assure que tout acier endommagé est protégé par le revêtement de zinc environnant. Peu importe si la section d'acier est complètement exposée ; le zinc corrodera en premier. Le revêtement corrode préférentiellement à l'acier, créant une protection sacrificielle aux zones endommagées.
• Résistance à la rouille du revêtement de zinc. Les éléments fer dans l'acier sont incroyablement sujets à la rouille, mais l'ajout de zinc agit comme tampon protecteur entre l'acier et toute humidité ou oxygène. L'acier galvanisé est très protecteur, y compris coins vifs et recoins impossibles à protéger avec d'autres revêtements, le rendant résistant aux dommages.

Où l'acier galvanisé est-il utilisé ?

Les métaux galvanisés sont partout ! Carrosseries de voitures et nombreux vélos sont en métaux galvanisés. Certaines canalisations d'eau potable sont encore en acier galvanisé. La tôle laminée à froid est aussi fréquemment galvanisée. Écrou, boulons, outils, fils de toutes sortes sont maintenant galvanisés car c'est un procédé bon marché, qui prolonge la durée de vie du métal !

L'acier galvanisé, en particulier, est souvent utilisé dans les bâtiments modernes à « structure acier ». Aussi pour créer structures comme balcons, vérandas, escaliers, échelles, passerelles, etc. Le métal galvanisé est le choix idéal si votre projet vivra à l'extérieur. Clôtures, toits, passerelles extérieures, tous excellents choix pour le métal galvanisé !

Industries éolienne et solaire

Les projets solaires doivent avoir un flux de travail continu une fois installés et toute réparation/maintenance entraîne une interruption de service (perte de revenus). Cela signifie que les aciers galvanisés à chaud sont populaires dans le solaire pour leur protection anticorrosion.

Populaire aussi pour son aspect « écologique » car ne produit pas d'émissions et assure des décennies sans entretien. Exemple : souvent utilisé dans l'agriculture car l'équipement est sujet à corrosion facile, créant demande d'équipements plus robustes, résilients.

L'acier galvanisé à chaud fournit protection anticorrosion pouvant durer des décennies, même exposé à l'environnement rude de l'agriculture.

Industrie automobile

Bien qu'utilisé seulement sur modèles de luxe jusqu'aux années 1980, l'utilisation de carrosseries zinguées pour automobiles est maintenant la norme. La « carrosserie en blanc » (body-in-white) d'une voiture représente ~80 % de la carrosserie, tout en acier galvanisé.

La résistance à la rouille de l'acier galvanisé est aussi un bon argument marketing pour l'auto car permet d'offrir des « garanties antirouille » aux clients.

Industrie de la construction

Que ce soit résidentiel ou commercial, la durabilité de l'acier galvanisé l'a rendu populaire depuis plus d'un siècle dans la construction. Aussi choisi pour son esthétique : le « brillant » de l'acier galvanisé donne un aspect contemporain, populaire dans les designs architecturaux modernes.

Pas seulement pour grosses pièces structurelles mais aussi clôtures, gouttières, rampes, tubes, poteaux, et bien plus.

Industrie des télécommunications

Les lignes téléphoniques ne sont pas faciles à entretenir ; elles sont hautes et souvent difficiles d'accès. L'acier galvanisé à chaud peut être utilisé sur câblage téléphonique et boîtiers d'équipement, réduisant risque de dommages et besoin d'entretien.

Quels types de métaux peuvent être galvanisés ?

Le fer et l'acier sont les deux métaux les plus couramment galvanisés. Cependant, ils ne sont pas les seuls.

La plupart des métaux ferreux peuvent être galvanisés, tandis que la plupart des non-ferreux ne le peuvent pas. Si vous n'êtes pas sûr si un métal est ferreux ou non, un aimant peut aider. Si l'aimant colle, c'est un métal ferreux. Sinon, non-ferreux.

Quels sont les avantages du métal galvanisé ?

La galvanisation est principalement réalisée pour empêcher votre métal principal de rouiller ou corroder. Quand une couche de zinc est ajoutée à une tôle, le zinc lui-même rouillera ou corrodiera. Bien que cela puisse sembler négatif, c'est en fait positif.

Puisque le zinc rouille ou corrode, il empêche ou ralentit la rouille/corrosion du métal plus cher et vital. Cela protège votre source métallique plus importante des effets dommageables de la rouille et corrosion.

Ralentir ou protéger contre la rouille et corrosion prolonge la durée de vie de votre métal et réduit l'entretien nécessaire.

L'autre avantage majeur du métal galvanisé est que le revêtement de zinc est durable. Vous pouvez acheter de nombreux produits et scellants pour protéger votre métal contre rouille/corrosion. Beaucoup s'usent en quelques années à cause de l'exposition météo. Le zinc peut durer 50 ans, évitant de re-revêtir votre métal plus tard.

Y a-t-il des inconvénients au métal galvanisé ?

Un des plus gros inconvénients est que le procédé de galvanisation aide à cacher imperfections, défauts, et problèmes du métal. Vous pourriez manquer des problèmes nécessitant réparation ou entretien immédiat.

Un autre inconvénient : le revêtement n'est pas toujours lisse. Utilisé à l'intérieur de tuyaux, il peut causer des accrochages sur la surface rugueuse, menant à blocages et obstructions dans le tuyau.

Acier galvanisé vs acier inoxydable : quel est le meilleur choix ?

L'acier galvanisé coûte presque le même prix que l'acier structurel non traité. L'acier inoxydable coûte 4 à 5 fois plus que l'acier galvanisé et l'acier structurel non traité. Les alliages de niobium sont encore plus chers.

Acier galvanisé est revêtu d'une fine couche de zinc protégeant contre la corrosion. Couramment utilisé dans clous, vis, boulons, écrous, et autres fixations. Résiste bien à l'exposition à l'eau tant que ce n'est pas de l'eau salée.

Acier inoxydable, lui, est fait en ajoutant du chrome à l'acier fondu. Grâce à sa résistance et sa résistance à la rouille, l'inox est le métal principal dans la construction. L'inox ne craint pas l'eau, même salée, idéal pour environnements marins.

Évitez l'inox si deux pièces risquent de se toucher. Le frottement peut user les revêtements et souder les deux pièces ensemble. N'utilisez pas l'inox autour de piscines ou endroits exposés au chlore. Le chlore dégrade le revêtement et cause la rouille.

Quel acier résiste mieux ?

En examinant les caractéristiques, ces deux aciers sont très différents. Les deux s'appliquent à une vaste gamme de produits, mais l'un sera toujours meilleur choix que l'autre.

Situations où éviter l'inox : résiste à l'eau salée, mais se dégrade vite à l'eau chlorée. Évitez aussi tout design où deux composants inox génèrent frottement. Ils peuvent se souder ensemble.

Autant l'acier galvanisé est excellent, il y a des situations où son choix demande réflexion. Généralement, l'acier doit être soudé AVANT galvanisation, pas après. Souder après galvanisation brûle la couche protectrice de zinc au joint. Il peut être nécessaire de re-galvaniser après soudage pour protéger le joint.

Si vous construisez la fusée pour envoyer la Space Force sur Mars, vous aurez probablement besoin d'acier inoxydable. Aussi pour un sous-marin océanique. Mais pour la plupart des usages terrestres de l'acier, votre choix le plus économique, en coûts matériaux/main-d'œuvre et durée de vie du projet, sera l'acier galvanisé.