Toutes les techniques actuelles de traitement des matériaux ferreux ont des siècles d’histoire ou sont issues d’une invention millénaire. La galvanisation ne fait pas exception, avec plus de 200 ans d’évolution. Bien que la base soit toujours présente, l’évolution des procédés et le développement de la technologie ont permis à de nombreuses techniques de se spécialiser ou d’améliorer leur production.
Aujourd’hui, nous allons voir en quoi consiste la galvanisation, quels sont ses types et tous les avantages qu’elle peut nous offrir. Il s’agit sans aucun doute d’une technique qui mérite un article à part entière, alors entrons dans le vif du sujet.
Qu’est-ce que la galvanoplastie et quelle est son histoire ?
La galvanisation est un procédé qui consiste à recouvrir l’acier ou le fer d’une couche de zinc pour le protéger de la corrosion et de la rouille, ce qui prolonge sa durée de vie et le rend plus résistant aux conditions météorologiques défavorables et à l’humidité. Ce procédé est courant dans la fabrication de matériaux de construction, d’outils, de tuyaux et dans toutes les situations où la détérioration du métal doit être évitée.
Nous avons déjà mentionné que cette technique a plusieurs siècles d’histoire, mais il est nécessaire d’expliquer sa création plus en détail. Pour ce faire, il faut remonter au milieu du XVIIIe siècle, époque où les connaissances en matière d’électricité et de chimie commencent à se développer. Les recherches dans ces domaines ont été essentielles pour le développement de la galvanoplastie.
À la fin du XVIIIe siècle, le scientifique italien Galvani a découvert que les muscles des grenouilles se contractaient au contact de deux métaux différents. Bien que cette découverte ne soit pas directement liée à la galvanoplastie, elle a été fondamentale pour comprendre la conductivité des métaux et le comportement électrique de différents matériaux. En l’honneur de cette découverte, le processus de revêtement des métaux avec du zinc a été appelé « galvanoplastie ».
En 1742, le chimiste français Melouin a réalisé l’une des premières expériences de recouvrement du fer par le zinc en faisant fondre du zinc sur une surface de fer pour l’empêcher de rouiller. Bien qu’elle n’ait pas eu d’impact immédiat, cette expérience a été le précurseur de la galvanisation moderne.
En 1836, le chimiste français Stanislas Sorel a breveté un procédé qui est considéré comme le début de la galvanisation à chaud. Sa méthode consiste à tremper le fer dans du zinc fondu, un procédé similaire à celui utilisé aujourd’hui. Sorel a découvert que le zinc adhérait fermement au fer, formant une couche qui le protégeait de la corrosion.
Types de revêtement de zinc dans la galvanisation
Dans le domaine de la galvanisation, il existe plusieurs types de revêtements de zinc, chacun ayant des caractéristiques particulières qui conviennent à des applications et à des niveaux de protection différents. Les principaux types sont les suivants :
Galvanisation à chaud (HDG, Hot-Dip Galvanizing)
Il consiste à immerger la pièce de fer ou d’acier dans un bain de zinc en fusion à haute température (environ 450-480 °C). Il crée une couche épaisse et résistante d’alliage zinc-fer et une couche de zinc pur en surface. Cette couche est plus épaisse et offre une excellente protection contre la corrosion. Il est particulièrement utilisé pour les grandes structures, les poteaux électriques, les tuyaux, les tours, les garde-corps et toute structure exposée à des conditions climatiques extrêmes ou à des environnements corrosifs.
Electrogalvanisation ou galvanisation par électrolyse
Il s’agit d’une des techniques les plus modernes. Par électrolyse, une couche de zinc est déposée sur le métal immergé dans une solution de zinc sous l’effet d’un courant électrique. L’épaisseur de ce matériau est beaucoup plus faible que celle de la galvanisation à chaud, de sorte qu’il n’offre pas une protection aussi efficace contre la corrosion. Toutefois, il permet d’obtenir une surface plus lisse et plus uniforme. Il est idéal pour les petites pièces et/ou les pièces qui nécessitent une plus grande précision dans l’épaisseur du revêtement, comme les boulons, les écrous, les pièces automobiles ou les appareils ménagers.
Galvanisé à froid (peinture riche en zinc)
Le revêtement est appliqué sous la forme d’une peinture contenant de la poudre de zinc, sans utiliser de zinc par immersion à chaud. Il n’est pas aussi solide et durable que la galvanisation à chaud, mais il est utile pour les réparations et les zones où le processus de galvanisation à chaud ne peut pas être effectué.
Galvanisation mécanique
Les pièces métalliques sont placées dans un tambour rotatif contenant de la poudre de zinc et agitées par des billes d’acier. La friction et l’impact font adhérer le zinc au métal. Ce procédé permet d’obtenir un revêtement uniforme et plus fin que la galvanisation à chaud. Il n’est pas soumis à la chaleur, il est donc utile pour les pièces qui ne doivent pas être exposées à des températures élevées. Elle est utilisée pour les petites pièces telles que les boulons, les écrous et autres attaches. Il est idéal pour les pièces nécessitant une finition uniforme sans déformer les dimensions de la pièce.
Galvanisation par pulvérisation thermique (métallisation)
Le zinc est fondu et pulvérisé sur le métal à l’aide de pistolets de pulvérisation thermique. Il adhère à la surface sans qu’il soit nécessaire d’immerger la pièce dans un bain de matériau. L’épaisseur est contrôlable et peut être modifiée en fonction des besoins. Bien qu’elle ne soit pas aussi durable que la galvanisation à chaud, elle offre une protection modérée contre la corrosion.
Galvanisation en continu
Principalement utilisé pour les tôles d’acier qui passent en continu dans un bain de zinc en fusion. Ce procédé est rapide et efficace. La couche de zinc est plus fine et plus uniforme, ce qui est idéal pour les applications où une couche protectrice est nécessaire, mais pas nécessairement aussi épaisse.
Processus
Le processus de galvanisation, en particulier la galvanisation à chaud, est la méthode la plus courante pour protéger l’acier ou le fer de la corrosion. Voyons comment elle est générée :
Préparation et nettoyage des surfaces
La pièce en acier ou en fer est nettoyée afin d’éliminer toute trace de graisse, d’huile ou de saleté à la surface. Elle est immergée dans une solution dégraissante, généralement à base de détergents ou d’alcalis. Elle est ensuite passée dans une solution acide (généralement de l’acide chlorhydrique) pour éliminer la rouille et les impuretés de surface. Cette étape est cruciale pour assurer une bonne adhérence du zinc à la surface du métal. La pièce est ensuite rincée à l’eau pour éliminer tout résidu d’acide et la préparer à l’étape suivante.
Application du flux
Après le nettoyage, la pièce est immergée dans une solution de flux, généralement composée de chlorure de zinc et de chlorure d’ammonium. Cette couche permet de prévenir la rouille avant que l’acier ou le fer ne soit immergé dans le bain de zinc et améliore l’adhérence du zinc à la surface du métal. Il ne faut pas oublier de le laisser sécher pour que le flux adhère uniformément.
Zinc fondu par immersion (galvanisation à chaud)
La pièce est immergée dans un bain de zinc en fusion à une température comprise entre 450 et 480 °C. Ce composant réagit avec le fer ou l’acier pour former une couche d’alliage de zinc et de fer à la surface de la pièce. Ce composant réagit avec le fer ou l’acier pour former une couche d’alliage zinc-fer à la surface de la pièce.
Pendant que la pièce est immergée, une réaction métallurgique se produit, au cours de laquelle le zinc et le fer fusionnent au niveau moléculaire, créant plusieurs couches d’alliage zinc-fer recouvertes d’une couche extérieure de zinc pur. C’est cette structure en couches qui confère à la galvanisation à chaud sa durabilité et sa résistance.
Refroidissement
Après avoir quitté le bain de zinc, la pièce est refroidie pour solidifier le revêtement. Ce refroidissement peut se faire par immersion dans l’eau ou par refroidissement à l’air. Cela permet de durcir la couche de protection et de stabiliser la structure du zinc à la surface.
Contrôle de la qualité
La pièce est contrôlée pour s’assurer que la couche de zinc couvre toute la surface de manière uniforme. Elle est également inspectée pour déceler la présence de bulles, de pores ou de défauts dans la couche protectrice. L’épaisseur de la couche de zinc est mesurée, car elle doit répondre aux normes de protection requises pour assurer la durabilité du revêtement.
Finition
Certaines pièces peuvent recevoir des finitions supplémentaires pour améliorer l’aspect esthétique ou fournir une protection supplémentaire. Cette étape est facultative et dépend de l’utilisation finale de la pièce.
Avantages
Cette technique peut générer d’énormes avantages pour le projet dans lequel elle est utilisée. En plus de fournir une protection supplémentaire contre la corrosion et d’aider à optimiser les processus, la mise en œuvre de la galvanisation peut apporter les avantages suivants :
Haute résistance à la corrosion
C’est la raison principale de l’utilisation de cette technique, car la couche de zinc qui recouvre le métal protège l’acier ou le fer sous-jacent de la rouille et de la corrosion. En outre, le zinc agit comme une barrière et, en cas de dommage, se corrode en premier, préservant ainsi le métal de base.
Durée de vie
Les produits galvanisés ont une durée de vie de 20 à 50 ans (voire plus dans des conditions modérées). La durée du revêtement dépend de l’épaisseur de la couche de zinc et de l’environnement dans lequel se trouve la pièce, mais il s’agit en général de l’une des meilleures options pour les applications à long terme.
Entretien minimal
Une fois galvanisée, la pièce ne nécessite généralement pas d’entretien supplémentaire. Cela réduit les coûts de maintenance au fil du temps et constitue un avantage important pour les infrastructures difficiles d’accès, telles que les ponts, les pylônes et les pylônes électriques.
Protection complète et uniforme
Le processus de trempage du zinc garantit que toute la surface, y compris les coins et les arêtes vives, est recouverte de manière uniforme. Cette caractéristique est particulièrement utile sur les structures complexes où d’autres méthodes de revêtement risquent de ne pas couvrir toutes les surfaces.
Résistance à l’usure et aux dommages mécaniques
Les couches d’alliage zinc-fer formées au cours du processus de galvanisation à chaud présentent une résistance mécanique élevée. Le revêtement est donc moins sensible aux chocs et à l’abrasion que d’autres revêtements.
Protection cathodique
Le zinc agit comme une anode sacrificielle. Si la couche de zinc est endommagée en un point quelconque, le zinc environnant protège le fer ou l’acier sous-jacent par un processus appelé protection cathodique. Cela signifie que cet élément se corrodera en premier et protégera l’acier même si la couche de zinc présente des zones endommagées.
Rentabilité à long terme
Bien que la galvanisation à chaud puisse être plus coûteuse au départ que d’autres revêtements, sa durabilité et son faible coût d’entretien au fil du temps en font un choix économique. La réduction du besoin de réparations ou de peintures supplémentaires permet en fin de compte d’économiser de l’argent à l’avenir.
Durabilité et respect de l’environnement
Le zinc est un matériau recyclable et non toxique. À la fin de sa vie utile, il peut être récupéré et recyclé, tout comme l’acier, ce qui contribue au développement durable. En outre, la galvanisation évite l’utilisation de produits chimiques supplémentaires pour maintenir la protection contre la corrosion, ce qui est extrêmement bénéfique pour l’environnement.
Rapidité du processus
Comparée à d’autres méthodes de protection contre la corrosion, la galvanisation à chaud est un processus relativement rapide. Une fois la pièce préparée, le revêtement de zinc est appliqué en quelques minutes et la pièce est prête à l’emploi presque immédiatement.
Compatibilité avec d’autres matériaux et finitions
Les matériaux galvanisés peuvent être peints ou revêtus d’autres produits afin d’améliorer leur esthétique ou de fournir une couche de protection supplémentaire, si nécessaire. Ils sont donc polyvalents et peuvent être utilisés aussi bien à l’extérieur qu’à l’intérieur.
Si vous cherchez une entreprise qui traite les matériaux ferreux et qui sait couper les métaux galvanisés, Initube peut vous aider. Nous sommes spécialisés dans la découpe et l’usinage de tubes et de profilés de tous types de matériaux ferreux, avec plus de 40 ans d’expérience dans le secteur métallurgique. Demandez un devis en contactant notre équipe et vous le recevrez en moins de 48 heures. Nous en parlons ?
