Galvanisation

La galvanisation ou galvanisation ( également orthographié galvanisation ou galvanisation ) ^[1] est le processus d’application d’un revêtement protecteur de zinc sur l’ acier ou le 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 et fondu.

Surface galvanisée avec fleurage apparent

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. ^[2]
  • Un dépôt électrolytique supplémentaire tel qu’un revêtement de conversion au chromate peut être appliqué pour fournir une passivation de surface supplémentaire au matériau de substrat. ^[3]
• Le zinc agit comme un métal sacrificiel pour protéger le fer/l’acier sous-jacent et agit donc comme une Anode sacrificielle. Dans le cas où le métal sous-jacent devient exposé, la protection peut continuer tant qu’il y a du zinc suffisamment proche pour être couplé électriquement. Une fois que tout le zinc dans la zone immédiate a été 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. ^[4]

L’étymologie de la galvanisation est via le français du nom du scientifique italien Luigi Galvani . Cependant c’est une arrière-formation obscure ; Galvani n’avait aucune implication dans le revêtement de zinc . ^{[ citation nécessaire ]}

La première utilisation du terme remonte à la fin du XVIIIe siècle dans la recherche scientifique et la pratique médicale de 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 de Volta de la batterie électrique et de 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. ^{[ citation nécessaire ]}

Le terme « galvanisé » continue d’être utilisé métaphoriquement pour tout stimulus qui entraîne une activité par une personne ou un groupe de personnes, ^[5] comme « galvaniser en action » signifiant stimuler une personne ou un groupe complaisant à agir. ^{[ citation nécessaire ]}

Dans l’usage moderne, le terme «galvanisation» est largement 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, comme l’adoption d’un terme d’un domaine très à la mode de la science contemporaine, bien qu’il n’ait aucun lien évident avec lui. ^[6]

Méthodes

La Galvanisation à chaud dépose une couche épaisse et robuste d’alliages zinc fer sur la surface d’un article en acier. Dans le cas des carrosseries automobiles , où des revêtements décoratifs supplémentaires de peinture seront appliqués, une forme de galvanisation plus fine est appliquée par électrozingage . Le processus d’immersion à chaud ne réduit généralement pas la résistance à un degré mesurable, à l’exception des aciers à haute résistance (> 1100 MPa) où la fragilisation par l’hydrogène peut devenir un problème. ^[7] Cette lacune est une considération affectant la fabrication de câbles métalliques et d’autres produits fortement sollicités. ^{[ citation nécessaire ]}

La protection offerte par la Galvanisation à chaud est insuffisante pour les produits qui seront constamment exposés à des matériaux corrosifs tels que les acides , y compris les pluies acides dans les utilisations extérieures. Pour ces applications, l’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 par immersion 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 les écrousde taille M10 (US 3/8 “) ou moins, le revêtement épais par immersion à chaud remplit trop de filets, ce qui réduit la résistance (car la dimension de l’acier avant le revêtement doit être réduite 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 revêtement de zinc par immersion à chaud, mais la fabrication des fixations 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 « fleurage ». En faisant varier le nombre de particules ajoutées pour la nucléation hétérogène et la vitesse de refroidissement dans un processus d’immersion à chaud, le fleurage peut être ajusté d’une surface apparemment uniforme (cristallites trop petites pour être vues à l’œil nu) à des grains de plusieurs centimètres de large. Les cristallites visibles sont rares dans les autres matériaux d’ingénierie, même si elles sont généralement présentes. ^{[ citation nécessaire ]}

La galvanisation par diffusion thermique, ou shérardisation , fournit un revêtement de diffusion de zinc sur des matériaux à base de fer ou de cuivre. ^{[8] [9]} Les pièces et la poudre de zinc sont culbutées dans un tambour rotatif scellé. Aux alentours de 300 °C (572 °F), le zinc se diffuse dans le substrat pour former un alliage de zinc. La préparation de surface préalable 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. C’est une méthode préférée pour revêtir de petits métaux de forme complexe et pour lisser les surfaces rugueuses sur des articles formés avecmétal Fritté . ^{[ citation nécessaire ]}

Corrosion éventuelle

Toit en acier ondulé rouillé

Bien que la galvanisation inhibe l’attaque de l’acier sous-jacent, la Rouille sera inévitable après une exposition de plusieurs décennies aux intempéries, en particulier si elle est exposée à des conditions acides. Par exemple, une toiture en Tôle ondulée commencera à se dégrader d’ici 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 Châssis 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. ^{[ citation nécessaire ]}

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 salins est causé principalement par les niveaux de dioxyde de soufre dans l’air. ^[dix]

Acier de construction galvanisé

Il s’agit de l’utilisation la plus courante du métal galvanisé, et des centaines de milliers de tonnes de produits en acier sont galvanisées chaque année dans le monde. Dans les pays développés, la plupart des grandes villes ont plusieurs usines de galvanisation, et de nombreux articles de fabrication d’acier sont galvanisés pour la protection. Ceux-ci comprennent généralement : le mobilier urbain, les charpentes de bâtiments, les balcons, les vérandas, les escaliers, les échelles, les passerelles, etc. L’acier galvanisé à chaud est également utilisé pour fabriquer des charpentes en acier comme matériau de construction de base pour les bâtiments à charpente en acier. ^[11]

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, accumulant 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 de la tuyauterie galvanisée est d’environ 40 à 50 ans, ^[12] mais elle peut varier en fonction de la qualité de la construction et de l’installation des tuyaux. La longévité des tuyaux dépend également de l’épaisseur de zinc dans la galvanisation d’origine, qui varie sur une échelle de G01 à G360, ^[13]et si le tuyau était galvanisé à l’intérieur et à l’extérieur, ou juste à l’extérieur. ^{[ citation nécessaire ]}

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 la 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 inférieure, mais les impuretés réelles (fer, zinc, calcium) sont inoffensives. ^{[ citation nécessaire ]}

La présence de tuyauterie galvanisée nuit à la valeur estimative du parc de logements, 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 longtemps qu’une espérance de vie de 50 à 70 ans, et certaines juridictions ^{[ lesquelles ? ]} nécessitent le remplacement de la tuyauterie galvanisée avant la vente. Une option pour prolonger la durée de vie de la tuyauterie galvanisée existante consiste à la recouvrir d’Une résine époxy . ^{[ citation nécessaire ]}

Voir également

• Protection cathodique
• Tôle ondulée galvanisée
• Corrosion galvanique
• Galvannealed – galvanisation et recuit
• Métal prélaqué
• Rouiller
• Traitement antirouille
• Processus de Sendzimir
• shérardisation
• Corrosion
• Métal sacrificiel
• Ingénierie de la corrosion

Références

1. ^ “Galvaniser” . Dictionnaire anglais de Cambridge . Récupéré le 10 novembre 2019 .
2. ^ “Comment galvaniser le métal pour protéger les tuyaux” . www.appmfg.com . Récupéré le 3 février 2022 .
3. ^ Magalhães, AA O; Margarit, IC P; Mattos, OR (1999-07-31). “Caractérisation électrochimique des revêtements de chromate sur acier galvanisé” . Electrochimica Acta . 44 (24): 4281–4287. doi : 10.1016/S0013-4686(99)00143-7 . ISSN 0013-4686 .
4. ^ REVÊTEMENTS DE ZINC DE PLAQUE INDIENNE ET D’ARMURE DE COURRIER . Résumé de l’analyse XRF réalisée en septembre 1999 par le Royal Armouries Museum de Leeds et rédigée dans le cadre d’une thèse d’Helen Bowstead Stallybrass au Département des sciences archéologiques de l’Université de Bradford .
5. ^ Murray, James AH; et al., éd. (1989). Le dictionnaire anglais d’Oxford . Vol. VI (2 éd.). Presse universitaire d’Oxford. p. 340.ISBN _ 0 19 861218-4.
6. ^ Sorel, M. (1838). “Spécification d’un brevet pour un procédé de protection contre l’oxydation d’articles en fer ou en acier” . Journal de l’Institut Franklin (Philadelphie, Pennsylvanie) . Presse de Pergame.
7. ^ “Sélection d’acier” . Association américaine des galvaniseurs . Récupéré le 3 avril 2015 .
8. ^ Porter, Frank C. (1991). Manuel de zinc . Presse CRC. ISBN 978-0-8247-8340-2.
9. ^ Natrup, F.; Graf, W. (21 novembre 2014). « 20 – shérardisation : protection anticorrosion des aciers par revêtements de diffusion de zinc » . Dans Mittemeijer, Eric J. ; Somers, Marcel AJ (éd.). Ingénierie thermochimique de surface des aciers : améliorer les performances des matériaux . Sciences Elsevier. p. 737.ISBN _ 978-0-85709-652-4.
10. ^ “Résistance atmosphérique” . Galvanizing Association (Royaume-Uni). Archivé de l’original le 2014-02-22.
11. ^ marshal (2019-10-11). « Acier galvanisé : types, utilisations, avantages » . National Material Company – Installations de traitement de l’acier . Récupéré le 06/02/2021 .
12. ^ Biard & Crockett (2016-05-16). “Combien de temps mes tuyaux galvanisés dureront-ils ?” . Biard & Crocket . Récupéré le 06/02/2021 .
13. ^ Association américaine des galvaniseurs. “Revêtements de zinc” (PDF) . courtgalvanizinginc.com . {{cite web}}: Maint CS1 : url-status ( lien )

Liens externes

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