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GUIDE PRATIQUE Le dégraissage des métaux Quels procédés choisir ? Quels sont le

GUIDE PRATIQUE Le dégraissage des métaux Quels procédés choisir ? Quels sont les risques ? Comment se protéger ? L e P ô l e n a t i o n a l d ’ I n n o v a t i o n p o u r l e s a r t i s a n a t s d e s m é t a u x , s o u h a i t e v o u s a p p o r t e r p a r c e g u i d e , l e s p r i n c i p a l e s i n f o r m a t i o n s p r a t i q u e s l i é e s a u d é g r a i s s a g e d e s m é t a u x . L ’ o b j e t d e c e d o c u m e n t e s t d e v o u s d o n n e r l e s é l é m e n t s n é c e s s a i r e s p e r m e t t a n t d e r é p o n d r e a u x q u e s t i o n s s u i v a n t e s : Q u e l s s o n t l e s p r o d u i t s e x i s t a n t s ? Q u e l l e t e c h n i q u e d e d é g r a i s s a g e c h o i s i r ? C o m m e n t c o n t r ô l e r s o n e f f i c a c i t é ? C o m m e n t l i m i t e r l e s r e j e t s ? C o m m e n t l i m i t e r l e s r i s q u e s ? 1 1 Guide pratique – Le dégraissage des métaux (mars 2011) Les opérations de dégraissage ne sont pas à prendre à la légère. Avant d'opter pour tel procédé ou telle substance dégraissante, de nombreux paramètres sont à considérer. L’objet de ce guide est de donner les éléments nécessaires permettant de répondre aux questions suivantes : Quels sont les produits existants ? Quelle technique de dégraissage choisir ? Comment contrôler son efficacité ? Comment limiter les rejets ? Comment limiter les risques ?  Les techniques existantes Il existe 4 principaux types de produits pour le dégraissage des métaux : - Les solutions aqueuses - Les solvants organiques halogénés - Les solvants organiques non halogénés - Les voies sèches  Les solutions aqueuses Il s'agit de solutions lessivielles utilisées soit dans des procédés d'immersion, soit dans des procédés d'aspersion. Ces solutions sont des mélanges complexes contenant des phosphates, des silicates, des hydroxydes, des tensio-actifs... La formulation de ces produits est le plus souvent adaptée à l'opération à effectuer. Les solutions aqueuses sont efficaces pour une majorité de salissures organiques. Ces procédés présentent l'inconvénient de générés d'importants volumes d'effluents qu'il est nécessaire de traiter ou de recycler en aval de l'étape de dégraissage. Il est possible d'ajouter des micro-organismes à ces solutions aqueuses dans le but de générer des réactions enzymatiques pour dissoudre les graisses (bioremédiation). Le procédé par immersion nécessite un bain agité (agitation mécanique, ultrasons, pompe de circulation, injection d'air comprimé) et une température élevée (60 °C). Le procédé par aspersion nécessite une pression de 1 à 4 bars. On distingue 4 catégories de lessiviels en fonction de leur acidité : - les lessiviels fortement alcalins (pH > 10) - les lessiviels faiblement alcalins (9 < pH < 10) - les lessiviels neutres (6 < pH < 9) - les lessiviels acides faibles (4 < pH < 6) Concernant les alcalins forts, le dégraissage se fait par saponification, c'est-à-dire une transformation chimique de la salissure en savon. Ces lessiviels sont des produits minéraux sous forme de sels déposés directement sur les pièces à traiter. Notons qu'ils sont incompatibles avec les métaux légers et offrent une très faible protection anticorrosion. L'utilisation de tels lessiviels nécessite une opération de passivation et de séchage après le rinçage des pièces. A propos des alcalins faibles, le dégraissage est effectué par tensioactifs agissant sur la tension superficielle. Il n'y a pas de transformation chimique de la salissure. Il s'agit généralement de produits organiques offrant une forte protection anticorrosion. Le dégraissage et la passivation sont réalisés simultanément avant l'étape de séchage. Quant aux lessiviels neutres, ils sont utilisables sur les métaux non oxydables, les résines, les polymères... En revanche, ils n’apportent aucune protection anticorrosion. Enfin, les acides faibles, dénommés dégraissants phosphatants acides, sont généralement utilisés pour préparation chimique avant l'application d'une peinture ou avant un traitement thermique. En effet, ils permettent une bonne protection anticorrosion et une bonne adhérence de la couche de peinture. De plus, ils permettent une activation de la surface du métal lors des opérations de trempe massique ou superficielle. 2 2 Guide pratique – Le dégraissage des métaux (mars 2011)  Les solvants organiques halogénés Ces composés contenant du chlore, du fluor ou du brome, sont nocifs ou toxiques. Ils s'utilisent à froid de préférence. L'utilisation d'ultrasons facilite l'action de ces solvants. S'ils doivent être utilisés à chaud, le traitement doit se faire dans une cabine étanche pour limiter les risques d'explosion. Les traitements peuvent être réalisés soit au trempé, soit en phase gazeuse, voire ces deux procédés combinés. Ces solvants sont encore utilisés largement pour le dégraissage et le nettoyage en machine, généralement en phase vapeur. Les composés les plus couramment utilisés sont les solvants chlorés car ce sont les plus efficaces pour les huiles et les cires minérales et végétales. Les plus couramment utilisés dans les opérations de dégraissage des métaux sont le tétrachloroéthylène (ou perchloroéthylène), le dichlorométhane (ou chlorure de méthylène) et les hydrofluoroalcanes. Ininflammables, ils possèdent un très grand pouvoir solvant (pour les chlorés et les bromés), et sèchent rapidement. Par contre, ils sont incompatibles avec la plupart des matériaux organiques (y compris certains thermodurcissables). Depuis quelques années, on a démontré le rôle de ces solvants dans la destruction de la couche d'ozone. Plusieurs d'entre eux ont donc été interdits, notamment le trichloroéthane (T111) et le trifluoroéthane (CFC113).  Les solvants organiques non halogénés Il s'agit le plus souvent de solvants d'hydrocarbures ou de solvants oxygénés qui agissent par dissolution ou émulsion des graisses. Ces composés (toluène, white spirit, kérosène, alcools, cétones, esters, éthers de glycol...) sont très inflammables et présentent des risques pour la santé dans le cas d'une exposition prolongée. Progressivement abandonnés du fait de leur grande inflammabilité au profit des solvants chlorés, ces produits sont de nouveau d'actualité, le plus souvent en association avec d'autres solvants (solvants chlorés ou milieux aqueux). Parmi eux, les hydrocarbures aliphatiques sont les agents de nettoyage les plus utilisés, seuls ou mélangés avec d'autres substances à pouvoir solvant ou polaire plus élevé (alcool, cétone, ester,…). Ils sont utilisés pour le nettoyage à froid ou à chaud en machine, d’huiles, de cires ou de graisses. Ces hydrocarbures correspondent à des tranches de distillation appelées coupes pétrolières. Le procédé le plus répandu est le dégraissage à froid dans des bacs ouverts. Pour rendre le nettoyage plus efficace, le produit peut être utilisé en arrosage sur les pièces, ou en ultra-sons. Ces hydrocarbures présentent les avantages d'être très stables, peu toxiques, et ils peuvent être récupérés par distillation. Ils sont compatibles avec la plupart des substrats communs (sauf zinc, cadmium, et alliages), y compris les caoutchoucs et les plastiques. En revanches, ils sont très inflammables (30<PE<65°C), et leur pouvoir solvant reste moyen mais suffisants pour de nombreuses applications. Certains peuvent renfermer du benzène à l’état de traces. Autre inconvénient, ils sont classés comme COV. Parmi les solvants non halogénés, il y a aussi les hydrocarbures aromatiques. Ces derniers comportent au moins un cycle benzénique de formule générale [C6H6]Rn avec n substituants aliphatiques. Ces composés sont assez peu utilisés comme agents nettoyants sauf dans les cas où un très haut pouvoir solvant est requis. Ils sont utilisables à froid ou à chaud en machine. Ils présentent les avantages d'être adaptés à tous les métaux et de posséder un pouvoir solvant élevé. Par contre, ils sont incompatibles avec la majorité des matériaux organiques, sauf avec les thermodurcissables. Ensuite, de plus en plus répandus parmi les agents dégraissants, on trouve les hydrocarbures terpéniques. Un des terpènes les plus utilisés aujourd’hui est le d-limonène, un extrait de pelures uploads/Industriel/ degraissage-metaux.pdf