Comprendre la galvanisation : avantages et applications pour la protection contre la corrosion

La galvanisation est l'une des méthodes les plus utilisées pour protéger les métaux de la corrosion. Elle recouvre le métal d'une fine couche de zinc qui l'isole de son environnement. En termes simples, galvaniser un métal lui confère des propriétés anticorrosion. Sans revêtement protecteur de zinc, le métal reste exposé aux éléments et peut s'oxyder et se corroder plus rapidement. L'acier galvanisé est une alternative rentable à l'utilisation de matériaux comme l'acier inoxydable austénitique ou l'aluminium pour prévenir la corrosion.

De plus, l'acier galvanisé et le fer galvanisé peuvent être utilisés dans différents processus de fabrication, du travail de la tôle à l'usinage CNC, ce qui en fait le procédé dominant dans l'industrie manufacturière.

Cet article passe en revue les bases de la galvanisation, répondant aux questions sur ce qu'est la galvanisation et comment elle améliore les pièces métalliques.

Qu'est-ce que la galvanisation ?

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

Le processus varie selon la technologie. Cependant, la partie la plus importante implique généralement d'entourer l'acier ou le fer de zinc, qui peut être à l'état liquide ou poudreux. Lorsque le zinc est introduit, le fer du métal environnant réagit avec le zinc pour former un revêtement d'alliage étroitement lié.

Types de galvanisation

Les deux formes les plus populaires sont la galvanisation à chaud et l'électrogalvanisation. Ces méthodes et d'autres sont détaillées ci-dessous.

1. Galvanisation à chaud

Lors de la galvanisation à chaud, le métal est immergé dans un bain de zinc fondu à environ 450 °C. À la sortie, la surface réagit avec l'oxygène pour former de l'oxyde de zinc, qui réagit ensuite avec le dioxyde de carbone pour former du carbonate de zinc. Avant galvanisation, le métal doit être nettoyé avec une solution caustique, puis décapé dans une solution acide ; le chlorure d'ammonium de zinc peut aussi prévenir l'oxydation prématurée.

2. Électrogalvanisation

L'électrogalvanisation combine galvanisation et électrodéposition : un courant électrique traverse un bain de zinc avec une anode en zinc et un conducteur en acier. Le processus produit un revêtement plus fin que la galvanisation à chaud et une finition de surface plus brillante, adaptée aux applications esthétiques.

3. Shérardisation

Cette forme de galvanisation est aussi appelée galvanisation par diffusion à chaud, galvanisation par vapeur, ou galvanisation à sec. Elle consiste à chauffer des pièces en acier à 500 °C dans un tambour rotatif fermé contenant de la poudre de zinc. Le zinc évaporé diffuse sur la surface de l'acier pour former un revêtement fermement lié. Idéale pour les petites pièces et celles nécessitant un revêtement intérieur.

4. Galvanisation par trempe

La galvanisation par trempe combine galvanisation à chaud et recuit. Le processus à chaud se déroule normalement, puis le métal revêtu passe par un couteau à air pour éliminer l'excès de zinc. Le métal est ensuite brièvement chauffé dans un four de recuit à 500–565 °C pour interdiffuser les couches de fer et de zinc et former une couche d'alliage zinc-fer.

Facteurs influençant la galvanisation

En production réelle, les facteurs courants affectant la vitesse et la qualité sont :

• Prétraitement incomplet : film d'oxyde à la surface affectant le dépôt normal du zinc.
• Mauvaise conductivité électrique : courant absorbé par le fil, trop peu de courant distribué à la surface de la pièce.
• Forte teneur en carbone de la pièce : acier à haute teneur en carbone, fonte, etc., réduisent le potentiel de précipitation d'hydrogène, accélèrent l'évolution d'hydrogène à la surface, réduisant le rendement de courant.
• Pièces trop serrées : masquage partiel lors de la galvanisation, revêtement trop fin.
• Température du bain faible : densité de courant réduite, taux de dépôt réduit.
• Teneur élevée en hydroxyde de sodium : rendement de courant diminué.
• Faible teneur en additifs : affecte la capacité de dispersion, revêtement localement trop fin.
• Surface estimée insuffisante : densité de courant trop faible lors du placage.
• Méthode de suspension inadéquate : distance pièce-anode trop grande, position à ajuster.
• Pièce trop corrodée : potentiel d'évolution d'hydrogène réduit, efficacité diminuée. Ajouter inhibiteur de corrosion dans le décapage, éliminer mécaniquement l'écaillage épais, inspecter davantage pendant le décapage.
• Passivation de l'anode : surface efficace réduite, affectant la distribution normale du courant.
• Faible teneur en hydroxyde de sodium : densité de courant n'augmente pas, anode passivée.

Avantages de la galvanisation

Prévention de la rouille

Un revêtement protecteur se forme à la surface, empêchant les substances corrosives de réagir avec l'acier ou le fer sous-jacent. Même si la couche de zinc est endommagée, le zinc corrode avant le fer, et le zinc restant forme une patine dense avec l'atmosphère, insoluble dans l'eau de pluie, protégeant l'acier ou le fer exposé.

Durabilité

Le revêtement de zinc formé par galvanisation est robuste et durable, offrant souvent des décennies de protection au métal sous-jacent.

Économique / faible coût

La galvanisation est un traitement de surface simple et peu coûteux comparé à la plupart des aciers traités. De plus, l'acier galvanisé peut être livré sans préparation de surface supplémentaire, inspection, peinture/revêtement, etc., et ne nécessite pas d'entretien, économisant des coûts additionnels.

Forme des revêtements épais

Bien que non adaptée à toutes les applications, la galvanisation produit des revêtements plus épais que l'électrodéposition, etc.