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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques M 1 500 − 1 Traitements de surface des métaux avant peinture. Procédés par Théophile GUÉGUEN Ancien Élève de l’École Nationale Supérieure d’Électronique et de ses Applications Ingénieur Diplômé par l’État (DPE). Métallurgie Ancien Directeur Technique à la Société Continentale Parker ne gamme opératoire de traitement de surface se décompose en deux phases principales. Elle doit être adaptée à chaque cas et on ne peut pas se contenter d’une pré- paration sommaire. Il n’existe pas de bains à fonctions multiples ﬁables indus- triellement, ce qui signiﬁe que, dans la majorité des cas, dégraissage et décapage doivent être effectués séparément. Seuls des procédés manuels et la technique de l’aspersion permettent, dans certains cas, d’effectuer ces deux actions simultanément. On doit éliminer complètement toutes les salissures (corps gras, poussières, limailles, etc.), puis tous les oxydes (calamine et rouille dans le cas de l’acier). Se reporter à l’article Dégraissage [M 1 450] dans ce traité. Il consiste en une passivation ou une conversion chimique superﬁcielle de la surface métallique (tableau A et micrographies : ﬁgures A à F). Des procédés, dits anhydres, utilisant des solvants existent sur le marché, nous les évoquerons au paragraphe 2. Aﬁn de faciliter le choix de l’exploitant nous présenterons le sujet par mode d’application : — méthodes manuelles (§ 1.1) ; — procédés par immersion (§ 1.2) ; 1. Traitements possibles avant mise en peinture................................ M 1 500 - 4 1.1 Méthodes manuelles................................................................................... — 4 1.1.1 Passivation des surfaces ferreuses préparées mécaniquement .. — 4 1.1.2 Dégraissage, dérouillage et passivation ........................................ — 4 1.1.3 Dégraissage-phosphatation à la lance ........................................... — 5 1.2 Procédés par immersion............................................................................. — 6 1.2.1 Principe ............................................................................................. — 6 1.2.2 Cas de l’acier .................................................................................... — 6 1.2.3 Cas de l’acier galvanisé et de l’acier électrozingué....................... — 8 1.2.4 Cas de l’aluminium et de ses alliages ............................................ — 10 1.3 Procédés par aspersion............................................................................... — 12 1.3.1 Principe ............................................................................................. — 12 1.3.2 Cas de l’acier huilé non oxydé ........................................................ — 14 1.3.3 Gamme de chromatation de l’acier prérevêtu de zinc (galvanisé, électrozingué...) ............................................................... — 17 1.3.4 Cas de l’aluminium et de ses alliages ............................................ — 17 1.4 Traitement en continu (coil-coating) .......................................................... — 19 1.4.1 Principales phases du traitement de surface................................. — 19 1.4.2 Traitements de conversion chimique industriellement utilisés ... — 20 2. Procédés de dégraissage et de phosphatation en milieu solvanté ...................................................................................................... — 20 2.1 Procédé Triﬁx ............................................................................................... — 20 2.2 Procédé cool-phos....................................................................................... — 21 2.3 Procédé DNI-dénommé plaphorisation ..................................................... — 21 3. Conclusion ................................................................................................. — 21 Références bibliographiques ......................................................................... — 21 Pour en savoir plus........................................................................................... Doc. M 1 501 U TRAITEMENTS DE SURFACE DES MÉTAUX AVANT PEINTURE. PROCÉDÉS _________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. M 1 500 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques — procédés par aspersion (§ 1.3) ; — traitement en continu (coil-coating) (§ 1.4). Dans le deuxième et le troisième cas, le choix du mode d’application est dicté par trois paramètres principaux : — les dimensions et la forme des pièces à traiter ; — la cadence de production ; — le procédé de mise en peinture choisi (trempé classique ou électrophoré- tique, pistolage, projection électrostatique). (0) Tableau A – Principales conversions chimiques en phase aqueuse utilisées dans l’industrie en fonction du substrat Substrat Type de conversion Constituant essentiel Masse de la couche (1) (g/m2) Mode de traitement (A-aspersion, I-immersion) Acier laminé à froid Phosphatation au fer Vivianite Fe3(PO4)2, 8 H2O 0,3 à 1 A ou I (sous réserve d’essai préalable) Phosphatation au zinc (haute teneur) Hopéite Zn3(PO4)2, 4 H2O 2,5 A 3,5 I Phosphatation au zinc/calcium Scholzite Zn2Ca (PO4)2 , 2 H2O 3 à 4 I Phosphatation zinc/nickel (basse teneur en zinc) Phosphophyllite Zn2Fe(PO4)2, 4 H2O et hopéite 1,5 à 2,5 A 2,5 à 3,5 I (de préférence pour teneur en phosphophyllite dominante) Phosphatation au zinc/manga- nèse/nickel dite trication (2) Pseudo-phosphophyllite (Zn,Mn,Ni)3, 4 H2O 1,5 à 2,5 A 2,5 à 3,5 I mode le plus utilisé Acier galvanisé Conversion amorphe multi- métaux (acier-aluminium-zinc) 0,4 à 0,8 A mode le plus utilisé et le plus sûr Phosphatation trication (voir acier ci-dessus (2)) Hopéite 1,5 à 2,5 A I mode le plus utilisé Chromatation jaune Couche complexe hydroxydes et chromate de zinc Mesure difficile A I Oxydation alcaline à pH 13 Oxyde complexe de Fe-Zn et Co Très faible A utilisé en coil-coating Difficile à mesurer Aluminium et ses alliages Chromatation incolore Oxydes d’aluminium et traces de chromate Difficile à mesurer car faible A I Chromatation jaune Couche complexe de chromate d’aluminium et d’hydroxydes 0,4 à 0,8 A I Chromatation verte dite phospho-chromatation Phosphate de Cr et d’aluminium Al2O3 , 2 Cr PO4 , 8H2O couche exempte de Cr6+ 0,4 à 1,2 A I Conversion sans chrome : bain à base de bore, fluorure et zirconium (3) Non déterminé avec certitude Très difficile à mesurer Estimée à 0,1 A ou I utilisé en coil-coating aux États-Unis Conversion à base tannique Très difficile à mesurer A ou I utilisé en can-coating aux États-Unis (1) La valeur du rapport m /e (g/cm3), densité des couches, avec m (g/m2) masse de couche par unité de surface, e (µm) épaisseur de la couche, est de l’ordre de 1 jusqu’à m = 1 g/m2 et de l’ordre de 1,2 pour 1,5 < m < 4 g/m2. Compte tenu de la porosité variable des couches de phosphate, ce rapport ne peut donner qu’une valeur approchée de l’épaisseur en µm. (2) Le bain trication est actuellement le plus utilisé sur carrosseries et équipements automobiles, avant cataphorèse. (3) Conversions non chromiques : peu développées en France à ce jour – sauf conversion tannique utilisée sur évaporateur en aluminium avant peinture polyester à haut extrait sec. _________________________________________________________________________ TRAITEMENTS DE SURFACE DES MÉTAUX AVANT PEINTURE. PROCÉDÉS Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques M 1 500 − 3 Figure A – Acier nu Figure B – Phosphatation bas-zinc par immersion (Bondérite 28) Figure C – Phosphatation Zn-Ca par immersion (Bondérite 880) Figure D – Phosphatation bas-zinc par aspersion (Bondérite 132) (doc. Parker) Figure E – Bondérite trication (Zn-Mn-Ni) par aspersion Figure F – Phosphatation au fer avec accélérateur organique par aspersion (Parcobond) (doc. Parker) TRAITEMENTS DE SURFACE DES MÉTAUX AVANT PEINTURE. PROCÉDÉS _________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. M 1 500 − 4 © Techniques de l’Ingénieur, traité Matériaux métalliques 1. Traitements possibles avant mise en peinture 1.1 Méthodes manuelles Ce mode d’application est utilisé lorsque les séries de pièces sont trop réduites pour permettre l’amortissement des frais d’une ins- tallation ou lorsque les dimensions des pièces n’autorisent pas l’emploi de cuves (procédé par immersion) ou d’un tunnel (technique de l’aspersion). Nous envisagerons trois méthodes : — passivation des surfaces préparées mécaniquement ; — dégraissage, dérouillage et passivation des surfaces grasses et oxydées ; — dégraissage-phosphatation à la lance. 1.1.1 Passivation des surfaces ferreuses préparées mécaniquement 1.1.1.1 Préparation par impact Les surfaces ferreuses préparées mécaniquement par sablage ou projetage ou par grenaillage sont ensuite très sensibles à l’oxyda- tion et, dans un délai de l’ordre de quelques heures à 24 h selon les conditions atmosphériques, on assiste à la formation d’une pel- licule de rouille. Pour retarder son apparition ou pour son élimina- tion, on utilise des produits à base d’acide orthophosphorique, contenant un inhibiteur de corrosion, des tensioactifs et/ou un sol- vant, produits qu’il sufﬁt de pistoler ou de badigeonner sur les sur- faces à traiter. On procède ensuite à un essuyage à l’aide d’un chiffon ou à un essorage au moyen d’une éponge. Le ﬁlm résiduel se combine au métal pour former une couche de phosphate de fer d’aspect grisâtre, adhérente, compatible avec le ﬁlm de peinture qui doit suivre. Ce ﬁlm de phosphate accroît sensiblement la résis- tance à la corrosion de l’ensemble peint. La masse surfacique de la couche de phosphate de fer est de l’ordre de 1 g/m2 de surface traitée. Après cette opération, il faut, avant de peindre, attendre le séchage complet de la surface si les conditions atmosphériques sont favorables, ou accélérer le séchage par projection d’air comprimé desséché et déshuilé, ou mieux étuver. La couche de primaire doit ensuite être appliquée immédiatement après le séchage de la surface pour bénéﬁcier au maximum des avantages de la passivation. La réussite de cette opération de préparation dépend beaucoup du soin apporté à l’application, et elle est en fait aujourd’hui peu utilisée. Nota Sablage à sec : le sable est remplacé par des abrasifs non siliceux (corindons, grenailles d’acier ou de fonte, etc.) pour combattre la maladie professionnelle qu’est la silicose [Doc. M 1 501]. L’utilisation de grenailles rondes ou de billes de verre, principalement dans les opérations de shot peening (articles Ressort [B 5 430] à [B 5 432] [B 5 434] [B 5 435] [B uploads/s3/ traitements-de-surface-des-metaux.pdf