La Galvanisation Expliquée : Définition, Méthodes et Procédés de Protection Contre la Corrosion

Qu'est-ce que la Galvanisation ?

La galvanisation ou galvanisation à chaud est le processus d'application d'une couche protectrice de zinc sur l'acier ou le fer pour prévenir la rouille. La méthode la plus courante est la galvanisation à chaud, dans laquelle les pièces sont immergées dans un bain de zinc fondu.

La galvanisation est l'une des méthodes les plus utilisées pour protéger le métal contre la corrosion. Une fine couche de zinc est appliquée sur un métal de base plus épais pour le protéger de l'environnement.

La prochaine fois que vous serez dans votre voiture, observez les panneaux de signalisation et les lampadaires que vous croisez. Beaucoup sont ternes, de couleur argentée. Cet « argent » est en fait le revêtement de zinc.

Les partisans de l'acier galvanisé, qui peut être utilisé pour construire ou réparer des structures en acier, bénéficient de coûts de maintenance et de réparation réduits grâce à ses propriétés spéciales.

Sans protection, l'acier rouille avec le temps en raison des conditions atmosphériques. Le degré de rouille dépend de l'environnement où se trouve le produit. La rouille est un oxyde de fer (généralement un oxyde rouge) créé par la réaction de réduction et d'oxydation du fer et de l'oxygène en présence d'eau ou d'humidité.

Il existe des méthodes de protection comme la peinture ou le revêtement plastique, mais elles ont des inconvénients. Si elles sont endommagées, des parties de l'acier rouillent et la couche protectrice se décolle, rendant ces protections non permanentes et peu fiables.

L'un des meilleurs moyens de protéger l'acier contre la corrosion est la galvanisation à chaud. Dans ce procédé, toutes les surfaces du matériau sont immergées dans du zinc fondu et complètement revêtues. La corrosion du zinc est très lente, ce qui lui donne une durée de vie plus longue tout en protégeant le métal de base.

Comment la Galvanisation Protège-t-elle le Métal de Base ?

1. Le revêtement de zinc empêche les substances corrosives comme l'acide (par exemple, la pluie acide) d'atteindre le métal en dessous.
2. La galvanisation protège contre la rouille. Si le revêtement est rayé, le zinc est toujours plus facilement « sacrifié » en tant qu'anode que le métal de base, ce qui le protège de la rouille.
3. Le zinc protège le métal en se corrodant plus vite que le métal de base. Parfois, un ingrédient spécial appelé « chromate » est ajouté au métal galvanisé, ce qui le fait corroder encore plus vite. Cela peut sembler contre-intuitif, mais rappelez-vous que le zinc se corrode à la place du métal, protégeant ainsi le métal en dessous de la rouille.

Pourquoi Galvaniser ?

Galvaniser un métal ne lui donne que des propriétés anticorrosion. Sans le revêtement protecteur de zinc, le métal resterait exposé aux éléments et s'oxyderait et se corroderait beaucoup plus vite. L'acier galvanisé est une alternative peu coûteuse à des matériaux comme l'acier inoxydable austénitique ou l'aluminium pour prévenir la corrosion.

Comment Fonctionne la Galvanisation ?

La galvanisation peut protéger le métal de plusieurs façons. D'abord, un revêtement protecteur est créé qui protège le métal de l'environnement.

La couche de zinc empêche l'eau, l'humidité et les autres éléments de l'air d'attaquer l'acier en dessous. Si le revêtement de zinc est rayé suffisamment profondément, le métal serait exposé et sensible à la corrosion.

La galvanisation peut aussi protéger le métal par un processus appelé « corrosion galvanique ». La corrosion galvanique se produit lorsque deux métaux de compositions électrochimiques différentes sont mis en contact l'un avec l'autre en présence d'un électrolyte existant comme l'eau salée.

Selon la structure atomique des deux métaux, l'un est l'anode et l'autre la cathode.

L'anode se corrode plus vite que lui-même et la cathode se corrode plus lentement que lui-même. Le zinc est utilisé dans l'électrodéposition car il a une affinité pour l'anode lorsqu'il entre en contact avec de nombreux types de métaux différents.

Puisque le revêtement de zinc en contact avec le métal de base est généralement l'anode, il ralentit la corrosion du métal de base ou cathode.

Différentes Méthodes de Galvanisation

Il existe plusieurs procédés pour galvaniser le métal :

1. Galvanisation à Chaud

La galvanisation à chaud consiste à tremper le fer ou l'acier dans un bain de zinc fondu pour créer un revêtement multicouche résistant à la corrosion d'alliage zinc-fer et de zinc métallique. Lorsque l'acier est plongé dans le zinc, une réaction métallurgique se produit entre le fer dans l'acier et le zinc fondu.

Cette réaction est un processus de diffusion, donc le revêtement se forme perpendiculairement à toutes les surfaces et crée une épaisseur uniforme sur toute la pièce.

Le procédé de galvanisation à chaud est utilisé depuis 1742 et offre une protection contre la corrosion durable, sans entretien, à un prix raisonnable pendant des décennies. Bien que la galvanisation à chaud soit utilisée pour protéger l'acier depuis des générations, le procédé évolue constamment avec de nouvelles technologies et chimies créatives.

Les trois étapes principales du processus de galvanisation à chaud sont la préparation de surface, la galvanisation et le post-traitement, chacune détaillée ci-dessous. Le processus est intrinsèquement simple, ce qui est un avantage décisif par rapport aux autres méthodes de protection contre la corrosion.

La rouille et la corrosion coûtent cher aux propriétaires et aux contribuables. Les bâtiments, routes, ponts en décomposition sont coûteux à réparer et, sans protection anticorrosion adéquate, la maintenance a souvent lieu ou, dans le pire des cas, la structure doit être reconstruite.

Face à la recherche du développement durable, définir des structures durables nécessitant peu d'entretien dans le temps offre des avantages à la fois environnementaux et économiques.

2. Prégalvanisation

Ce procédé est très similaire à la galvanisation à chaud, mais il est réalisé dans l'aciérie, généralement sur des matériaux qui ont déjà une certaine forme. En prégalvanisation, la tôle passe par un processus de nettoyage similaire à celui de la galvanisation à chaud. Le métal est ensuite passé dans un bain de zinc liquide chaud puis retiré.

Un avantage de ce procédé est que, comparé à la galvanisation à chaud, de grandes bobines de tôle d'acier peuvent être rapidement galvanisées avec un revêtement plus uniforme. L'inconvénient est qu'après le début de la production du métal prégalvanisé, il y a des zones exposées, non revêtues.

Cela signifie que lorsqu'une longue bobine de tôle est découpée en dimensions plus petites, les bords où le métal est coupé restent libres.

3. Électrogalvanisation

Contrairement aux méthodes précédentes, l'électrodéposition n'utilise pas de bain de zinc fondu. Au lieu de cela, ce procédé utilise un courant électrique dans une solution électrolytique pour transférer des ions zinc vers le métal de base. Dans le processus, les ions zinc chargés positivement sont réduits électriquement en zinc métallique, qui est ensuite déposé sur le matériau chargé positivement.

Un agent de raffinage du grain peut également être ajouté pour assurer un revêtement de zinc lisse sur l'acier. Similaire à la prégalvanisation, l'électrogalvanisation est généralement appliquée en continu sur une bobine de tôle.

Certains avantages de ce procédé sont un revêtement uniforme et une épaisseur de couche précise. Cependant, le revêtement est généralement plus mince que celui obtenu par galvanisation à chaud, ce qui peut réduire la protection contre la corrosion.

Qu'est-ce que la Galvanisation à Chaud ? En Détail

La galvanisation à chaud (HDG) est le processus de revêtement de l'acier en l'immergeant dans un bain de zinc fondu. Il y a trois étapes de base dans la galvanisation à chaud : préparation de surface, galvanisation et inspection.

La galvanisation à chaud est une forme de galvanisation. C'est le processus de revêtement du fer et de l'acier avec du zinc qui, lorsque le métal est immergé dans un bain de zinc fondu à une température d'environ 450 °C (842 °F), s'allie à la surface du métal de base.

Dans l'atmosphère, le zinc pur (Zn) réagit avec l'oxygène (O2) pour former de l'oxyde de zinc (ZnO), qui réagit ensuite avec le dioxyde de carbone (CO2) pour former du carbonate de zinc (ZnCO3), un matériau gris terne, assez résistant, qui protège l'acier en dessous contre toute corrosion ultérieure.

L'acier galvanisé est largement utilisé dans les applications où la résistance à la corrosion est requise sans le coût de l'acier inoxydable et est considéré comme supérieur en termes de coût et de durée de vie. On peut l'identifier par le motif de cristallisation sur la surface.

1. Préparation de Surface

Lorsque l'acier fabriqué arrive à l'usine de galvanisation, il est suspendu sur un fil ou placé sur un système d'étagères qui peut être soulevé et déplacé dans le processus par des ponts roulants. L'acier passe ensuite par une série de trois étapes de nettoyage : dégraissage, décapage et flux.

Le dégraissage élimine la saleté, l'huile et les résidus organiques, tandis que le bain de décapage acide élimine la calamine et l'oxyde de fer. La dernière étape de la préparation de surface, le flux, élimine les oxydes restants et recouvre l'acier d'une couche protectrice pour prévenir la formation d'autres oxydes avant la galvanisation.

Une bonne préparation de surface est cruciale car le zinc ne réagit pas avec l'acier contaminé.

2. Galvanisation

Après la préparation de surface, l'acier est immergé dans le bain fondu (443 °C) contenant au moins 98 % de zinc. L'acier est abaissé dans la cuve à un angle pour que l'air puisse s'échapper des formes tubulaires ou autres poches et que le zinc puisse s'écouler à l'intérieur, par-dessus et à travers toute la pièce.

Lorsqu'il est immergé dans la cuve, le fer dans l'acier réagit métallurgiquement avec le zinc pour former une série de couches intermétalliques zinc-fer et une couche externe de zinc pur.

3. Inspection

La dernière étape est un examen du revêtement. Une détermination très précise de la qualité du revêtement peut être obtenue par une inspection visuelle, car le zinc ne réagit pas avec l'acier sale, ce qui laisserait une zone non revêtue sur la pièce. De plus, un jauge d'épaisseur magnétique peut être utilisé pour vérifier que l'épaisseur du revêtement répond aux exigences de spécification.

Avantages de la Galvanisation à Chaud

La galvanisation à chaud offre plusieurs avantages à l'acier qu'elle protège. Les couches d'alliage zinc-fer liées métallurgiquement ne forment pas seulement une barrière entre l'acier et l'environnement, mais protègent aussi l'acier cathodiquement.

Grâce à la protection cathodique que le zinc offre, le revêtement galvanisé se sacrifie pour protéger l'acier sous-jacent de la corrosion.

Le revêtement fermement adhérent avec une résistance de liaison d'environ 25 MPa (3 600 psi) est également extrêmement résistant à l'abrasion, car les couches intermétalliques sont plus dures que l'acier de base. Mais même si le revêtement est endommagé, l'effet sacrificiel du zinc protège l'acier exposé jusqu'à 6 mm (¼ de pouce) de distance.

En plus de la protection cathodique qu'offre la galvanisation à chaud, il y a quelques autres propriétés du revêtement qui assurent une longue durée de vie.

D'abord, la réaction dans la cuve de galvanisation est un processus de diffusion ; ce qui signifie que le revêtement croît perpendiculairement à la surface et assure que tous les coins et bords ont au moins la même épaisseur que les surfaces planes. De plus, l'immersion complète dans le bain de zinc assure une couverture complète de l'acier, y compris l'intérieur des structures creuses.

Enfin, le revêtement de zinc forme naturellement une couche imperméable de produits de corrosion sur la surface, la patine de zinc. La patine, la protection cathodique, la couverture complète et toutes ces autres propriétés donnent à l'acier galvanisé à chaud une longue durée de vie sans entretien.

Combien de Temps Dure le Procédé de Galvanisation ?

Un temps d'immersion typique est d'environ quatre ou cinq minutes, mais il peut être plus long pour des objets lourds avec une grande inertie thermique ou si le zinc doit pénétrer à l'intérieur.

Au retrait du bain de galvanisation, une couche de zinc fondu est retirée sur la couche d'alliage. Souvent, cela refroidit pour révéler l'apparence brillante et luisante des produits galvanisés.

Post-traitement

Le traitement après le processus de galvanisation peut inclure la trempe dans l'eau ou le refroidissement à l'air. Les conditions dans l'usine de galvanisation comme la température, l'humidité et la qualité de l'air n'ont aucune influence sur la qualité du revêtement galvanisé.

En revanche, elles sont cruciales pour une bonne qualité de peinture. Aucun post-traitement des articles galvanisés n'est requis et une peinture ou un revêtement en poudre peut être appliqué pour améliorer l'esthétique ou fournir une protection supplémentaire dans des environnements extrêmement agressifs. Des revêtements de conversion chimique et d'autres systèmes barrières peuvent être utilisés pour minimiser les taches de stockage humide.

Comment Utiliser le Métal Galvanisé ?

Les métaux galvanisés sont utilisés partout !

Les carrosseries de voitures et de nombreux vélos sont faits de métaux galvanisés. Certains tuyaux d'eau potable sont encore en acier galvanisé. La tôle laminée à froid est aussi fréquemment galvanisée.

Écrous, boulons, outils et fils de toutes sortes sont maintenant galvanisés car c'est un processus bon marché, et cela augmente définitivement la durée de vie du métal !

L'acier galvanisé, en particulier, est souvent ce qui est utilisé dans les bâtiments modernes à « ossature acier ». L'acier galvanisé est aussi utilisé pour créer des structures comme des balcons, vérandas, escaliers, échelles, passerelles, et plus.

Le métal galvanisé est un excellent choix si votre projet doit vivre à l'extérieur après sa réalisation. Clôtures, toits, passerelles extérieures, sont tous d'excellents choix pour le métal galvanisé !

Avantages de la Galvanisation du Métal

• Coût initial le plus bas. La galvanisation coûte moins cher au départ que de nombreux autres revêtements protecteurs couramment spécifiés pour l'acier. Le coût d'application des revêtements intensifs en main-d'œuvre comme la peinture a augmenté bien plus que le coût des opérations d'usine comme la galvanisation.
• Moins d'entretien / Coût à long terme le plus bas. Même dans les cas où le coût initial de la galvanisation est plus élevé que les revêtements alternatifs, la galvanisation est presque invariablement la moins chère à long terme (car elle dure plus longtemps et nécessite moins d'entretien). Et l'entretien cause des problèmes et ajoute des coûts quand les structures sont dans des zones reculées, et quand l'arrêt d'usine ou la perturbation de la production est impliqué.
• Longue durée de vie. L'espérance de vie des revêtements galvanisés sur des éléments structurels typiques dépasse largement 50 ans dans la plupart des environnements ruraux, et 20 à 25 ans ou plus, même en exposition urbaine et côtière sévère.
• Fiabilité. La galvanisation est réalisée selon la norme australienne/néo-zélandaise 4680, et des épaisseurs minimales de revêtement standard sont appliquées. La durée de vie et la performance du revêtement sont fiables et prévisibles.
• Revêtement le plus résistant. Un revêtement galvanisé a une structure métallurgique unique qui donne une résistance exceptionnelle aux dommages mécaniques pendant le transport, l'érection et le service.
• Protection automatique des zones endommagées. Les revêtements galvanisés se corrodent de préférence à l'acier, fournissant une protection cathodique ou sacrificielle aux petites zones d'acier exposées par des dommages. Contrairement aux revêtements organiques, les petites zones endommagées n'ont pas besoin de retouche.
• Protection complète. Chaque partie d'un article galvanisé est protégée, même les recoins, les coins aigus et les zones inaccessibles. Aucun revêtement appliqué sur une structure ou une fabrication après achèvement ne peut fournir la même protection.
• Facilité d'inspection. Les revêtements galvanisés sont facilement évalués à l'œil, et des méthodes simples de test d'épaisseur non destructives peuvent être utilisées. Le processus de galvanisation est tel que si les revêtements apparaissent sains et continus, ils le sont.
• Temps d'érection plus rapide. Comme les éléments en acier galvanisé sont reçus, ils sont prêts à l'emploi. Aucun temps n'est perdu sur site en préparation de surface, peinture et inspection. Lorsque l'assemblage de la structure est terminé, elle est immédiatement prête à l'emploi, ou pour l'étape de construction suivante.
• Un revêtement protecteur complet peut être appliqué en minutes ; Le processus de galvanisation ne dépend pas des conditions météorologiques.

FAQ

Qu'est-ce que la Galvanisation ?

La galvanisation est un processus de revêtement métallique dans lequel une pièce ferreuse est revêtue d'une fine couche de zinc. Le revêtement de zinc scelle la surface de la pièce de l'environnement, prévenant l'oxydation et l'altération par les intempéries.

Qu'est-ce que la Galvanisation à Chaud ?

La galvanisation à chaud est le processus d'immersion du fer ou de l'acier dans un bain de zinc fondu pour produire un revêtement multicouche résistant à la corrosion d'alliage zinc-fer et de zinc métallique. Le processus est intrinsèquement simple, ce qui est un avantage distinct par rapport aux autres méthodes de protection contre la corrosion.

Qu'est-ce que la réaction de galvanisation ?

La galvanisation est un processus de revêtement métallique dans lequel une pièce ferreuse est revêtue d'une fine couche de zinc. Le revêtement de zinc scelle la surface de la pièce de l'environnement, prévenant l'oxydation et l'altération par les intempéries.

Qu'est-ce que le processus de galvanisation ?

La galvanisation à chaud est le processus d'immersion du fer ou de l'acier dans un bain de zinc fondu pour produire un revêtement multicouche résistant à la corrosion d'alliage zinc-fer et de zinc métallique.

Pourquoi l'appelle-t-on galvanisation ?

« Galvanisation » était un terme utilisé au 19e siècle pour décrire l'administration de chocs électriques. En 1836, Sorel en France a déposé le premier de nombreux brevets pour un procédé de revêtement de l'acier en le trempant dans du zinc fondu après l'avoir nettoyé. Il a donné au processus son nom de « galvanisation ».

Qu'est-ce que la galvanisation du métal ?

Le métal galvanisé est un métal qui a subi le processus de galvanisation, qui est un processus de protection contre la corrosion pour le fer ou l'acier dans lequel le substrat est revêtu de zinc pour l'empêcher de rouiller.

Qu'est-ce que la galvanisation du fer ?

La galvanisation est un processus de revêtement du fer ou de l'acier avec du zinc afin de fournir une plus grande protection contre la corrosion pour la base de fer ou d'acier. Le processus de galvanisation de la tôle de fer a été développé simultanément en France et en Angleterre en 1837.

Qu'est-ce que la galvanisation en technologie ?

Le procédé de trempage à chaud le plus courant pour les applications industrielles est la galvanisation, qui fait référence au revêtement de zinc sur le fer ou l'acier pour l'antirouille. C'est un moyen extrêmement polyvalent et facile de fournir une protection contre la corrosion pour les matériaux de construction exposés aux conditions atmosphériques.

Qui a découvert la galvanisation ?

Le nom « galvanisation » a été appliqué pour la première fois au processus inventé par Stanislas Sorel. En 1836, il a breveté un processus de nettoyage de l'acier puis de le revêtir de zinc en le trempant dans du zinc fondu.

À quoi sert la galvanisation ?

La galvanisation est l'une des méthodes les plus utilisées pour protéger le métal de la corrosion. Elle consiste à appliquer un mince revêtement de zinc sur un métal de base plus épais, aidant à le protéger de l'environnement environnant. La prochaine fois que vous serez dans votre voiture, regardez les panneaux de signalisation et les lampadaires que vous croisez.

La galvanisation est-elle un changement chimique ?

La galvanisation est un changement physique car il n'y a que dépôt de zinc sur la surface sans formation de nouvelle substance.

Quels produits sont galvanisés ?

Voici sept articles que vous ne saviez probablement pas être galvanisés.

• Clous, écrous, boulons et vis. Des clous, écrous, boulons et vis rouillés peuvent entraîner une défaillance structurelle ou mécanique.
• Électronique.
• Projets de construction.
• Tuyauterie.
• Équipements de jeux.
• Transport/automobile.
• Câbles métalliques.

Comment la galvanisation empêche-t-elle la rouille ?

La galvanisation est une méthode de prévention de la rouille. L'objet en fer ou en acier est revêtu d'une fine couche de zinc. Cela empêche l'oxygène et l'eau d'atteindre le métal en dessous – mais le zinc agit aussi comme un métal sacrificiel. Le zinc est plus réactif que le fer, donc il s'oxyde de préférence à l'objet en fer.

Comment l'acier galvanisé est-il fabriqué ?

Les articles préparés sont galvanisés par immersion dans du zinc fondu. À l'immersion dans le bain de galvanisation, la surface de l'acier est complètement recouverte par le zinc fondu, qui réagit avec l'acier pour former une série de couches d'alliage zinc-fer.

Qu'est-ce que la galvanisation à froid ?

Le terme « galvanisation à froid » est plus un terme marketing qu'un véritable processus. La galvanisation à froid consiste simplement à peindre une pièce d'acier avec de la peinture riche en zinc. Il n'y a pas de cuves ou de préparation nécessaires autre que l'équipement dont vous auriez besoin pour peindre n'importe quel autre matériau (outils de sablage, pistolets ou rouleaux, etc.).

Comment le zinc empêche-t-il la rouille ?

Les alliages de zinc sont prêts avec d'autres métaux et sont chimiquement actifs. À l'exposition à l'air, il développe un mince film d'oxyde gris (patine), qui inhibe l'oxydation plus profonde (corrosion) du métal. La résistance du métal à la corrosion est une caractéristique importante dans son utilisation.

Quels sont les composants de la galvanisation ?

La composition générique de l'acier à galvaniser qui produira un revêtement acceptable sera : carbone moins de 0,25 %, phosphore moins de 0,05 %, et manganèse moins de 1,3 %.

Qu'est-ce qu'un clou galvanisé ?

Les clous galvanisés, comme les clous les plus couramment utilisés, sont recouverts d'un revêtement de zinc comme barrière protectrice pour éviter la rouille et la corrosion. Comparé à d'autres revêtements antirouille comme le chrome, le revêtement de zinc présente une anode sacrificielle.

La galvanisation est-elle une application de réaction de déplacement ?

La méthode la plus courante est la galvanisation à chaud, dans laquelle les pièces sont immergées dans un bain de zinc fondu chaud. La corrosion est le processus de corrosion ou d'être corrodé. Une réaction de déplacement est celle où un atome ou un ensemble d'atomes est déplacé par un autre atome dans une molécule.

Qu'est-ce que la rouille et comment se forme-t-elle ?

La rouille est un oxyde de fer, un oxyde généralement rouge-brun formé par la réaction du fer et de l'oxygène en présence catalytique d'eau ou d'humidité de l'air.

Le galvanisé est-il ferreux ou non ferreux ?

Le fer et l'acier sont les deux types de métaux les plus courants qui sont galvanisés. Cependant, ils ne sont pas les seuls types de métaux qui peuvent recevoir ce traitement. La plupart des métaux ferreux peuvent être galvanisés, tandis que la plupart des métaux non ferreux ne peuvent pas l'être.

L'étain est-il galvanisé ?

L'étain ne peut pas être galvanisé mais est parfois allié avec d'autres métaux pour prévenir la corrosion. L'étamage est un processus de revêtement d'une fine tôle d'acier en la trempant dans du métal fondu ou par dépôt électrolytique, pour créer un métal fort, formidable, à la fois non corrosif et non toxique.

Les voitures sont-elles galvanisées ?

Une grande partie de l'acier utilisé dans les voitures d'aujourd'hui est de haute qualité et elles sont galvanisées avant d'être n'importe où près d'être une voiture. Les carrosseries qui ne sont pas pré-galvanisées sont trempées pour assurer un revêtement complet de zinc protecteur.

Comment préparer l'acier pour la galvanisation ?

Préparation de Surface Avant Galvanisation à Chaud : Le premier produit chimique est un bain de dégraissage qui élimine les contaminants organiques comme la saleté, la graisse et l'huile du métal. Le produit chimique suivant utilisé est l'acide de décapage, qui élimine la calamine et la rouille (oxydes) de l'acier.