Galvanisation - Galvanization

Surface galvanisée avec paillette visible

La galvanisation ou la galvanisation ( également épeautre galvanisation ou galvanisation ) est le processus d'application d'un revêtement de zinc protecteur à l' acier ou au 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

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

Clous galvanisés

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.

L'étymologie de galvanisation est via le français du nom du scientifique italien Luigi Galvani . Cependant c'est 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, par exemple « galvaniser en action », ce qui signifie stimuler une personne ou un groupe complaisant à agir.

Dans l'usage moderne, le terme « galvanisation » est en grande partie 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 en vogue de la science contemporaine, bien qu'il n'ait aucun lien évident avec lui.

Méthodes

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 d' 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. Cette déficience est une considération affectant la fabrication de câbles métalliques et d'autres produits fortement sollicités.

La protection apportée par la galvanisation à chaud est insuffisante pour les produits qui seront constamment exposés à des matières corrosives telles que les acides , notamment les pluies acides en usage 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 par immersion à chaud est que pour les boulons et écrous de taille M10 (US 3/8") ou moins, le revêtement épais par immersion à chaud remplit trop de filets, ce qui réduit la résistance (parce que 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. 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 de la marchandise 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

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 salés 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 à cause 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.

Acier de construction galvanisé

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. Il s'agit généralement du mobilier urbain, des charpentes de bâtiments, des balcons, des vérandas, des escaliers, des échelles, des passerelles, etc. L'acier galvanisé à chaud est également utilisé pour la fabrication de cadres en acier comme matériau de construction de base pour les bâtiments à ossature en acier.

Tuyauterie galvanisée

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, formant 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. L'espérance de vie des tuyaux galvanisés est d'environ 40 à 50 ans, mais elle peut varier en fonction de la qualité de la construction et de l'installation des tuyaux. La longévité du tuyau dépend également de l'épaisseur de zinc dans la galvanisation d'origine, qui varie sur une échelle de G01 à G360, et si le tuyau a été 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 intérieur d'eau potable, 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.

La présence de tuyauterie galvanisée diminue 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 durer plus de 50 à 70 ans, et certaines juridictions exigent que la tuyauterie galvanisée soit remplacée avant la vente. Une option pour prolonger la durée de vie de la tuyauterie galvanisée existante est de la recouvrir d'une résine époxy .

Voir également

Les références

Liens externes