Leçon 11.4RevêtirChapitre 11 · Revêtements et finition de surface

Galvanisation à chaud

De l'acier trempé dans du zinc fondu forme une couche de zinc liée

La galvanisation à chaud protège l'acier de la rouille en le plongeant dans un bain de zinc fondu. La finition gris terne, légèrement pailletée, des glissières d'autoroutes, des pylônes électriques et des portails de fermes vient de ce procédé. Une pièce galvanisée peut souvent durer plusieurs décennies en extérieur sans entretien.

Photo : Wertuose, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Galvanisation à chaud · la ligne de cuves, les couches du revêtement et la protection sacrificielleLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. Les encadrés montrent le revêtement de près et pourquoi une rayure ne rouille pas.

Comment ça marche

Dégraisser. L'acier est suspendu à une grue et plongé dans un bain alcalin chaud (un puissant nettoyant savonneux) qui retire l'huile, la graisse et les traces de peinture.
Décaper. Un bain d'acide dilué, généralement de l'acide chlorhydrique, dissout la rouille et la calamine de laminage (la peau d'oxyde sombre laissée par le laminage). Le zinc ne se lie qu'à de l'acier parfaitement propre.
Fluxer et sécher. Un trempage dans un flux (une solution saline de chlorure de zinc et d'ammonium) laisse un mince film qui arrête la nouvelle rouille et aide le zinc à mouiller l'acier. La pièce est ensuite séchée.
Plonger dans le zinc fondu. La pièce va dans une cuve de zinc à environ 450 °C pendant quelques minutes. Le fer et le zinc réagissent et font croître des couches d'alliage zinc-fer qui sont liées à la surface de l'acier.
Sortir et égoutter. La pièce est retirée lentement pour que l'excès de zinc s'écoule. Une couche de zinc presque pur reste au-dessus des couches d'alliage.
Refroidir et contrôler. La pièce est trempée dans l'eau ou refroidie à l'air, puis contrôlée pour l'épaisseur et les zones nues, et les coulures sont retirées.

La même idée tourne en continu dans les aciéries : des bobines de tôle se déroulent à travers un bain de zinc, souvent à plus de 100 m par minute. Cette tôle devient des carrosseries, des toitures et des panneaux d'électroménager.

Chiffres clés

Matériaux: Acier au carbone et faiblement allié, et fonte ; bain de zinc avec de petits ajouts comme l'aluminium
Pièces typiques: Poutres de structure, glissières de sécurité, pylônes, poteaux, clôtures, visserie, remorques, matériel agricole
Taille de pièce: Des boulons à des poutres de plusieurs mètres de long ; les plus grandes cuves font plus de 15 m de long
Précision: Revêtement généralement de 50–150 µm et irrégulier ; les filets et les trous ajustés demandent un nettoyage ou un masquage
État de surface: Gris terne ou brillant avec un motif cristallin (paillettes), devenant gris mat avec l'âge ; coulures et zones rugueuses courantes
Taille de série adaptée: De structures uniques à de grandes séries ; les galvaniseurs facturent au poids d'acier
Coût d'outillage et de machine: Pas d'outillage propre à la pièce ; une usine de galvanisation coûte des millions
Vitesse: Quelques minutes dans le zinc ; un cycle complet par lot avec nettoyage prend des heures ; les lignes continues de tôle tournent à grande vitesse

Atouts et limites

Atouts

Très longue durée de vie en extérieur, souvent plusieurs décennies sans entretien
Couvre toutes les surfaces, à l'intérieur des tubes et dans les angles, en un seul trempage
Revêtement tenace, lié métallurgiquement, qui résiste aux chocs
Le zinc protège les rayures et les bords coupés en se corrodant en premier

Limites

Seulement pour l'acier et la fonte ; d'aspect industriel sauf s'il est peint
À environ 450 °C les pièces minces peuvent se gauchir, et les creux fermés doivent être ventilés pour éviter d'éclater
Revêtement épais et irrégulier, donc peu adapté aux ajustements précis et aux filets
Souder ou couper ensuite brûle le zinc et dégage des fumées

Où on l'utilise

ConstructionAcier de structure, escaliers, balcons, armatures
Infrastructures de transportGlissières d'autoroutes, portiques de signalisation, mâts d'éclairage, ponts
ÉnergiePylônes électriques, charpentes de postes de transformation, structures de support de panneaux solaires
AgriculturePortails, clôtures, structures de granges, enclos pour animaux
AutomobileTôle d'acier galvanisée pour carrosseries (ligne continue), remorques
QuincaillerieBoulons, écrous, clous, chaînes, fil

Comment le reconnaître

Une surface gris argenté terne ou brillante, parfois avec un motif cristallin givré appelé paillettes.
De petites coulures, traînées ou grumeaux de zinc sur les bords et les extrémités basses, là où le zinc s'est écoulé.
Des trous d'évent et de vidange percés dans les angles des tubes et des formes fermées.
Sur l'acier extérieur ancien, un gris mat régulier sans rouille, même sur les bords coupés et les rayures.

À comparer avec

Dépôt électrolytique11.5met aussi du zinc sur l'acier, mais avec de l'électricité à température ambiante ; bien plus mince (typiquement 5–25 µm) et plus précis, pour les boulons et les petites pièces.Thermolaquage11.2ajoute de la couleur ; il est souvent appliqué sur la galvanisation dans un système « duplex ».Projection thermique11.10projette du zinc fondu sur des structures trop grandes pour être plongées, comme des sections de ponts.

À regarder

Galvanizers Association · Les étapes du procédé, expliquées par l'organisme professionnel britannique

American Galvanizers Association · À quoi ressemble le revêtement fini, et pourquoi

Joseph Ash Galvanizing · Un vrai plongeon dans le zinc fondu et le retrait

Brooke Alden · Une visite d'usine devant chaque cuve

Voir de vraies photos

Wikipédia : Galvanisation à chaud — étapes du procédé, lignes par lots et continues, histoire, avec photos
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

De l'acier propre plongé dans du zinc à environ 450 °C fait croître un revêtement lié à sa surface.
Le zinc protège deux fois : comme barrière, et en se corrodant en premier partout où l'acier est exposé.
C'est le choix de longue durée pour l'acier en extérieur, mais le revêtement est épais et peu précis.