Galvanisation : le guide complet du processus, des applications et des inconvénients

La galvanisation consiste à recouvrir l'acier ou le fer d'une couche de zinc pour empêcher la formation de rouille. Ce procédé remonte au début du XIXe siècle, lorsque Stanislas Sorel le breveta en 1837. Aujourd'hui, il est largement utilisé dans de nombreux secteurs industriels grâce à sa longue durée de vie et à sa bonne protection contre la corrosion.

Qu'est-ce que la galvanisation ? Un aperçu

La galvanisation protège l’acier et le fer par différentes méthodes :

• Barrière de protection : Tout d’abord, le zinc agit comme une barrière ou un bouclier physique pour protéger le matériau de l’humidité et de l’air.
• Protection sacrificielle : Il agit également comme une anode sacrificielle, ce qui signifie qu'il se corrode préférentiellement pour protéger l'acier.
• Formation de carbonate de zinc : Enfin, le zinc réagit avec l’oxygène, l’humidité et finalement le dioxyde de carbone au fil du temps pour former une couche dure appelée carbonate de zinc (ou plus précisément, carbonate de zinc basique).

Contrairement à ce que certains pourraient penser, la galvanisation ne consiste pas simplement à recouvrir le matériau de peinture. Si le zinc offre de multiples protections, il n'est pas totalement à l'abri de la corrosion ; il se corrode lentement et de manière sacrificielle pour protéger l'acier sous-jacent. Certains facteurs environnementaux peuvent néanmoins dégrader ses performances.

Méthodes de galvanisation

Galvanisation à chaud (HDG)

Cette méthode consiste à tremper le fer ou l'acier dans du zinc fondu, qui se lie à la surface et forme une couche protectrice. Elle comprend les étapes suivantes :

• Nettoyage: Il s’agit d’éliminer toutes les formes d’huile et de saleté avec une solution caustique.
• Décapage : L’étape suivante consiste à mettre le métal dans de l’acide pour éliminer la rouille.
• Fluxage : Une fois le décapage terminé, le métal est plongé dans une solution de flux pour l'empêcher de s'oxyder avant le trempage.
• Plongement: L'acier est ensuite plongé dans un bain de zinc fondu jusqu'à ce que la température soit la même que celle du bain, soit environ 450°C.
• Refroidissement: Le matériau est ensuite retiré et refroidi, généralement à l'air libre, ce qui solidifie le revêtement. (La trempe à l'eau est parfois utilisée, mais ce n'est pas l'étape standard ; le refroidissement l'est.)

Ce procédé crée une couche d'alliage métallurgique zinc-fer liée à l'acier, recouverte d'une couche extérieure de zinc pur qui, en se solidifiant, peut développer un aspect brillant en forme de flocon de neige appelé paillette.

électrogalvanisation

Dans cette méthode, le fer ou l'acier est placé dans une solution de zinc et traversé par un courant électrique. On obtient ainsi un revêtement précis et uniforme, généralement plus fin que par immersion à chaud.

Il est beaucoup utilisé dans la fabrication automobile, en particulier pour les panneaux de carrosserie (comme les portes) où un revêtement lisse et fin est nécessaire pour la peinture.

Shérardisation (diffusion thermique)

Ici, le matériau est placé dans un fût contenant de la poussière de zinc. Le fût est ensuite scellé et chauffé à très haute température. À mesure que la température augmente, le zinc s'évapore et se diffuse à la surface de l'acier ou du fer, créant une couche de liaison. Cette méthode est idéale pour les petites pièces complexes comme les fixations et les tubes.

Projection métallique (métallisation)

Cette méthode consiste à faire fondre du fil de zinc et à projeter le zinc fondu sur le matériau à l'aide d'air comprimé. Elle est principalement utilisée pour les grandes structures et les réparations sur site.

Galvannealing

Ce procédé se déroule en deux étapes. Le matériau est d'abord galvanisé à chaud, puis recuit, ce qui diffuse le zinc dans le matériau et crée un revêtement en alliage fer-zinc à l'aspect mat. Ce procédé rend le matériau très facile à peindre et il est très utilisé dans l'industrie automobile.

Métaux et substrats applicables

Fer et acier

La galvanisation est principalement utilisée pour protéger le fer et l’acier car ils sont plus sujets à la rouille.

Revêtements spéciaux

Le zinc peut également être utilisé pour réaliser des revêtements spéciaux, tels que des alliages zinc-aluminium-magnésium, pour une meilleure durabilité. L'acier galvanisé est utilisé pour les finitions de peinture. La béthanisation est une forme brevetée d'électrozingage utilisée pour protéger l'acier avec du zinc.

Principales utilisations et industries

Construction

L'acier galvanisé est utilisé dans la construction de bâtiments pour soutenir les toits, les escaliers et les poutres. Il peut également être utilisé dans des structures telles que les garde-corps, les panneaux de signalisation et les lampadaires.

Infrastructure

Les lignes électriques, les garde-corps et les barrières routières s’appuient également sur des matériaux galvanisés pour assurer la sécurité.

Automobile

De nombreuses pièces automobiles, comme les réservoirs de carburant, les pots d'échappement et autres pièces du soubassement, sont galvanisées à chaud pour les protéger du sel de voirie. Des revêtements électrozingués plus fins sont couramment utilisés pour les panneaux de carrosserie.

Autres secteurs

La galvanisation est utilisée dans d'autres domaines, comme l'agriculture, pour la fabrication d'enclos et de granges. Elle est également utilisée dans les appareils électroménagers, tels que les machines à laver, les conduits de ventilation et les sèche-linge.

Avantages de la galvanisation

Protection contre la corrosion et sécurité sacrificielle

Le zinc crée une barrière extérieure solide qui empêche l'air et l'eau d'atteindre l'acier ou le fer. Même si la surface est rayée, le zinc se corrode en premier. Cette action sacrificielle permet à l'acier de rester solide en dessous, même lorsque le revêtement est endommagé.

Longue durée de vie

Les revêtements galvanisés peuvent durer des décennies. Dans les zones rurales propres, ils peuvent durer jusqu'à 50 à 75 ans. Même en milieu industriel, ils résistent encore pendant 20 à 50 ans.

Faible entretien

Ces revêtements nécessitent un simple nettoyage de temps en temps et n'ont pas besoin d'être repeints. Aucun outil n'est requis, car ils sont faciles à inspecter à l'œil nu.

Rentabilité

En termes d'utilisation à long terme, c'est une option plus abordable que l'acier inoxydable. Vous n'avez pas besoin de le réparer souvent, ce qui permet d'économiser sur la main-d'œuvre et les matériaux.

Écologique

En prolongeant considérablement la durée de vie des produits en acier, la galvanisation réduit la quantité de déchets d'acier générés par la corrosion. Ce procédé consomme également moins d'énergie puisque le zinc est recyclable.

Finitions esthétiques

Les revêtements peuvent être pailletés, mats ou même peints pour rendre les pièces très esthétiques et répondre à tous les besoins décoratifs.

Inconvénients et limites

Coût initial et exigences en matière d'équipement

L'installation d'une usine de galvanisation est coûteuse. L'investissement initial est plus élevé pour les équipements tels que les cuves de galvanisation à chaud et les systèmes de chauffage.

Préoccupations environnementales et sanitaires

Certains procédés de galvanisation émettent des gaz toxiques, nocifs non seulement pour l'environnement, mais aussi pour les travailleurs. Certains procédés produisent également des boues et des déchets de métaux lourds, qui nécessitent un traitement approprié. Nécessitant des systèmes de ventilation et des équipements de traitement des déchets, ces procédés compliquent leur gestion dans les espaces intérieurs restreints. La FDA limite également l'utilisation de l'acier galvanisé dans certains produits, car le zinc peut réagir avec les aliments acides comme les tomates et les oranges.

Formation de rouille blanche

Dans les environnements humides ou peu ventilés, de la rouille blanche peut se former, endommageant le revêtement du matériau. Pour éviter ce problème, il est conseillé d'utiliser des traitements de chromatation ou de passivation.

Sensibilité à la température

Le zinc ramollit et sa résistance à la corrosion diminue considérablement à haute température, autour de 200 °C. Lors du soudage de l'acier galvanisé, les ouvriers doivent être prudents car la chaleur provoque la vaporisation du revêtement de zinc, produisant des fumées d'oxyde de zinc nocives pouvant provoquer la fièvre des fondeurs. Une ventilation adéquate et une protection respiratoire sont essentielles.

Faibles performances dans les environnements difficiles

Les métaux galvanisés résistent mal aux environnements acides ou salins, ce qui accélère la formation de rouille. La corrosion galvanique peut également se produire en présence de métaux différents comme le cuivre ou le laiton.

Défis du processus

Certains aciers, notamment ceux à forte teneur en silicium et en phosphore, peuvent provoquer des revêtements irréguliers ou rendre la couche trop épaisse lors de la galvanisation à chaud.

Meilleures pratiques et maintenance

Préparation de surface et sélection de l'acier appropriées

Utilisez toujours l'acier approprié et vérifiez les teneurs en silicium et en phosphore pour obtenir de meilleurs résultats lors des procédés de trempage à chaud. La surface du matériau doit également être soigneusement nettoyée avant le revêtement. Cela favorise une meilleure adhérence du zinc.

Systèmes duplex

Le processus de galvanisation peut être combiné avec la peinture, ce qui peut aider à prolonger la durée de vie du matériau de 1,5 à 2,3 fois plus longtemps que d'habitude.

Traitements de passivation

Les pièces passivées supportent mieux l'humidité à court terme et le traitement contribue à prévenir la rouille blanche. Ce procédé forme une fine couche invisible qui protège le zinc et peut être utilisé dans les entrepôts ou pendant le transport.

Conclusion

La galvanisation est un investissement à long terme qui garantit une résistance durable pendant des décennies avec un entretien minimal. Des pièces structurelles aux équipements du quotidien, la protection est primordiale. Pour des performances optimales, notre équipe vous accompagne et vous conseille pour votre prochain projet.