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ESTA’2014 DAR-El-BEIDA SURFACES ET CARACTERISATION "Petite histoire" de la prot

ESTA’2014 DAR-El-BEIDA SURFACES ET CARACTERISATION "Petite histoire" de la protection des surfaces De tout temps, l’homme a cherché à protéger sa santé et à prolonger sa vie, mais aussi à conserver sa maison, ses outils de travail, ses armes, sa barque et ainsi ses autres moyens de locomotion ou de transport comme la voiture, l’avion, la fusée. Pour protéger ses biens contre les injures du temps et la corrosion, il a dû constamment choisir entre : utiliser un matériau noble, recouvrir ceux-ci par un revêtement, un matériau plus résistant. Dans la majorité des cas, dès que se pose le problème de l’optimisation des propriétés d’un matériau (métallique ou non), il apparaît que les phénomènes de surface jouent un rôle déterminant dans cette démarche. Le seul fait, d’ailleurs, que tout matériau soit nécessairement séparé de son environnement (gazeux, liquide ou solide) par une surface suffit à justifier l’intérêt porté à la connaissance des structures et des propriétés superficielles. C’est dans le cadre de ce dernier objectif que ce cours sera orienté. Vouloir retracer l’historique de l’ensemble des revêtements et traitements de surface est un projet beaucoup plus ambitieux, compte tenu d’une part du nombre considérable de travaux et progrès effectués dans ce domaine depuis l’aube de l’humanité et d’autre part de la grande dispersion des documents qui le rapportent. Nous tenterons de souligner quelques points de repères qui nous apparaissent intéressants et qui jalonnent l’histoire de la protection des surfaces. Evolution de la notion de revetement décoratif a la notion de revetement protecteur Dès les temps les plus anciens, l’homme a su utiliser les colorants naturels qu’il a cherché à agglutiner avec les substances les plus diverses. Son principal objectif était alors d’ordre esthetique par exemple décorer sa demeure terrestre. L’utilisation des premiers placages (dorures) sur bois relevait du meme souci. ‘’Fais-toi une arche en bois résineux et en roseaux et tu l’enduiras de bitume en dehors et en dedans’’ D’après l’histoire, cette première application de revetement de protection remontant à 3 000 ans avant J.C. était probablement un travail exceptionnel pour l’époque. Pour protéger le fer contre la corrosion les anciens utilisaient alors un ‘’vernis ‘’. En fait, des l’antiquité, qu’elle soit Egyptienne ou Romaine, les procédés artisanaux de décoration mais aussi de protection des surfaces à base de peinture, laques et vernis étaient en plein développement. En Egypte; tout était peint: sarcophage, pyramydes, maisons, monuments. Les pigments étaient à base de jus de figues, de miel, d’oeufs et plus tard de cire. Après la chute de l’Empire Romain, la fabrication de la céruse a été reprise par les Arabes avant de passer en Hollande, Allemagne, Angleterre puis en France ou, associée à l’huile, elle a permis de réaliser pendant des siècles une excelente protection contre la rouille, du moins jusqu’en 1909 ou son emploi a été interdit pour des raisons d’hygiène. La découverte de minium (oxyde de plomb) par les Grecs date du 1er siècle de notre ère. La peinture à l’huile est apparue vers le Xe siècle. Par contre, au cours des deux derniers siècles et particulièrement au cours des dernières décennies, on note une évolution considérable tant dans le choix des procédés de fabrication et d’application que dans les formulations les plus diverses, à partir de résines et matières naturelles ou synthétiques. Les revetements et les placages métalliques 1 – Dépots d’or et d’argent; 2 – Dépots de cuivre; 3 – Dépots d’antimoine; 4 – Dépots d’etain; 5 – Dépots de zinc… La galvanoplastie C’est grace aux travaux du physicien anglais DANIELL (1836) et de VOLTA (1799) que la galvanoplastie a pris un essor fulgurant. L’éclatement n’a vu le jour qu’aux dernières décennies du siècle précédant. C’est à partir de 1840 que les dépots électrolytiques ont permis d’obtenir des caractéristiques particulières : pureté, brillance, adhérence, action nivelante, dureté ou souplesse mécanique, résistance à l’usure, porosité, rendement…. La fin de l’empirisme et l’éclatement des procédés de revetements et traitement de surface. Tous les procédés résultent de: 1 –nouvelles conquetes de la chimie organique ( résines synthétiques ou de résines en silicates , acryliques et autres produits de synthèses); 2 – progrès de la technique du vide, de la métallurgie moderne et de la physique (métallisation par projection de SHOOP en 1910, dépots sous-vide, dépots chimiques en phase vapeur, traitements de diffusion….) Programme des traitements de surfaces et de corrosion. Objectif: Ce cours a pour but de: 1 - fournir les bases théoriques qui permettent d’étudier les phénomènes de corrosion dans le but de l’identification; 2 – faire connaitre les diverses techniques de protections des métaux par revetements; 3 – faire apprendre les protocoles de prévention contre la corrosion. Chapitre I: Rappels sur les réactions d’oxydoréduction Chapitre II: Généralités sur les traitements de surfaces Chapitre III: Préparations des surfaces Chapitre IV: Revetements métalliques Chapitre V: Revetements non métalliques Chapitre VI: Traitements de surfaces Chapitre VII: Corrosion Introduction à la corrosion La corrosion, du latin ‘’corrodère’’, signifie ronger, attaquer. C'est une destruction non voulue des métaux sous l'action de milieux corrosifs (agents atmosphériques ou réactifs chimiques). Après attaque, les métaux ont tendance à retourner à leur état primitif d'oxyde, sulfure, carbonate etc., plus stable par rapport au milieu considéré et ainsi à subir une détérioration de leurs propriétés. En service les matériaux métalliques sont souvent en contact avec un milieu agressif liquide ou gazeux, donc le phénomène de corrosion est un problème de surface ou plus précisément d'interface entre un métal et un milieu agressif liquide ou gazeux ; le processus de la corrosion entraîne une destruction des matériaux métalliques. Ce phénomène à pris de nos jours une importance considérable, étant donné l'utilisation de plus en plus grande des métaux et alliages dans la vie moderne. Les métaux se distinguent des autres matériaux par un ensemble de propriétés avantageuses tels que bonne ductilité, résistance élevée à la traction, résistance aux hautes températures, bonne conductibilité électrique et thermique, grande facilité de mise en œuvre etc. Leurs inconvénients est leur instabilité au contact de l'air et de l'eau ce qui diminue leur résistance à la corrosion et à l'usure, c'est à dire leur durabilité. Mais pour mieux remplir leur fonction pendant la durée de vie prévue on emploie des techniques de protection adéquates contre la corrosion. L'emploi de nouveaux matériaux résistant à la corrosion ont fait l'objet d'un grand nombre de recherche ces dernières années. Au point de vue économique la corrosion est d'une importance primordiale. On estime par exemple que chaque année le quart de la production d'acier est détruit par la corrosion, ce qui correspond environ à 150 millions de tonnes/an ou encore 5 tonnes/seconde. Ces pertes pouvaient être supérieures s'il n'y avait pas la protection contre la corrosion. Le remplacement des équipements et matériel corrodés constitue pour l'industrie une charge financière très élevée à laquelle il faut ajouter le manque à gagner correspondant à l'arrêt des installations nécessaires pour effectuer les réparations. Les coûts annuels imputables à la corrosion et à ses conséquences s'élèvent à plusieurs milliards de dollars par an dans la plupart des pays industrialisés. Aux Etats-Unis, les pertes occasionnées par la corrosion sont évaluées à plus de 7 milliards de dollars. La corrosion ne se limite pas à l'acier, mais affecte tous les métaux ainsi que les polymères et céramiques et elle touche tous les domaines de l'économie du circuit intégré au pont en béton armé. L'évaluation des pertes dues à la corrosion doit prendre en considération - Les pertes directes : remplacement des matériaux et équipements corrodés. - Les pertes indirectes : réparation, pertes de production. - Les mesures de protection : utilisation de matériaux plus résistants à la corrosion et plus chers, de revêtement et de protection cathodique - Les mesures de préventions surdimensionnement des structures porteuses inspection, entretien. Les pertes directes ne représentent donc qu'une partie des coûts de la corrosion Elles sont souvent inférieures aux pertes indirectes. Par exemple, si l'on doit arrêter une machine ou un équipement dont l'un des éléments constituant est corrodé, le prix de ce dernier est dérisoire par rapport aux pertes de gain dues au manque de production. L'emploi des matériaux plastiques ou composites dans les différentes branches d'industrie ont trouvés une grande importance chez les utilisateurs, car ces matériaux résistent bien à la corrosion et n'exigent aucun revêtement de protection. Conclusion: Les causes de la corrosion sont multiples et complexes et elles résultent d'interactions chimiques et /ou physiques entre le matériau et son environnement. La corrosion jusqu'à ce jour n'est pas complètement éclairée et cela est expliqué par les essais de laboratoire qui ne permettent pas de prévoir avec certitude le comportement d'un métal ou d'un alliage donné lorsqu'il exposé à la corrosion et de même il n'y a pas de métal résistant, d'une manière générale un métal résiste à la corrosion dans des conditions bien déterminées. CORROSION 1 . Différents processus de la corrosion Les causes de la corrosion sont multiples et complexes et elles résultent d'interactions chimiques et /ou physiques entre le matériau et son environnement. La corrosion jusqu'à ce jour n'est pas complètement uploads/Histoire/ expose-traitements-surfaces-et-corrosion-esta-x27-2014-dar-el-beida.pdf