Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Date de publication : 10 septembre 2005 Pour toute question : Service Relation

Date de publication : 10 septembre 2005 Pour toute question : Service Relation clientèle Techniques de l’Ingénieur Immeuble Pleyad 1 39, boulevard Ornano 93288 Saint-Denis Cedex Par mail : infos.clients@teching.com Par téléphone : 00 33 (0)1 53 35 20 20 Réf. : M1575 V1 Phosphatation Cet article est issu de : Matériaux | Traitements des métaux par Théophile GUÉGUEN Résumé La phosphatation assure une passivation et améliore la tenue à la corrosion des revêtements de peinture d’une surface d’acier. Cet article présente le mécanisme et la mise en œuvre de ce procédé de décapage. La phosphatation par immersion des métaux ferreux est dite amorphe ou cristalline, à chacune des installations spécifiques. Pour terminer, sont détaillés les multiples domaines d’application utilisant ce procédé. Document téléchargé le : 23/04/2019 Pour le compte : 7200038948 - universite de limoges // 164.81.1.50 © Techniques de l'Ingénieur | tous droits réservés Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur M 1 575 − 1 Phosphatation par Théophile GUÉGUEN Ancien Élève de l’École Nationale Supérieure de l’Électronique et de ses Applications Ingénieur Diplômé par l’État - Métallurgie Directeur Technique Adjoint du Département Traitements Chimiques à la Société Continentale Parker ans l’article Traitements par voie chimique. Introduction [M 1 551], nous évoquons les problèmes inhérents aux états de surface très variés des aciers du fait de leur mode de mise en forme ou des procédés de ﬁnition utilisés (laminé, forgé à froid ou à chaud, recuit, étiré, tréﬁlé, brut de fonderie, fritté, usiné, etc.). Cela explique les moyens industriels variés de préparation des surfaces (dégraissage, décapage mécanique, chimique ou mécanochimique, dépassivation, etc., article Dégraissage [M 1 450] dans le présent traité) qui sont nécessaires pour mener à bien une conversion chimique superﬁcielle telle que la phosphatation. 1. Origine et évolution ................................................................................ M 1 575 - 2 2. Mécanismes de la phosphatation........................................................ — 3 2.1 Phosphatation amorphe.............................................................................. — 3 2.2 Phosphatations cristallines......................................................................... — 4 3. Caractéristiques des couches de phosphates déposés sur acier...................................................................................................... — 9 3.1 Correspondance entre poids et épaisseur de couche............................... — 9 3.2 Poids de couche recommandés en fonction des applications industrielles.................................................................................................. — 9 3.3 Caractère hydraté des couches de phosphates......................................... — 9 4. Métaux susceptibles d’être phosphatés............................................ — 10 5. Considérations sur les états de surface............................................ — 11 6. Schéma synoptique des gammes de phosphatation...................... — 12 7 . Caractéristiques des installations de phosphatation .................... — 14 7 .1 Généralités ................................................................................................... — 14 7 .2 Cas de la phosphatation amorphe ............................................................. — 14 7 .3 Cas des phosphatations cristallines........................................................... — 14 8. Domaines d’application ......................................................................... — 17 8.1 Préparation aux revêtements organiques ................................................. — 17 8.2 Anticorrosion par phosphatation profonde............................................... — 17 8.3 Amélioration du frottement sous lubriﬁcation par phosphatation au manganèse.............................................................................................. — 18 8.4 Applications à la déformation à froid des aciers et des alliages d’aluminium................................................................................................. — 20 8.5 Isolation électrique ...................................................................................... — 26 9. Rejets des bains........................................................................................ — 26 Pour en savoir plus........................................................................................... Doc. M 1 575 D Parution : septembre 2005 - Ce document a ete delivre pour le compte de 7200038948 - universite de limoges // 164.81.1.50 Ce document a ete delivre pour le compte de 7200038948 - universite de limoges // 164.81.1.50 Ce document a ete delivre pour le compte de 7200038948 - universite de limoges // 164.81.1.50 tiwekacontentpdf_m1575 v1 PHOSPHATATION ______________________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. M 1 575 − 2 © Techniques de l’Ingénieur 1. Origine et évolution ■ Évolution Les progrès les plus marquants ont été faits depuis 1945 par l’utilisation d’accélérateurs plus efﬁcaces : couple , mélange , etc., et de catalyseurs ou afﬁneurs de cristaux : F –, Ni 2+, phosphates condensés. Ces perfectionnements ont permis de réduire considérablement les temps de traitement et, dans certains cas, d’abaisser la température des bains et d’élargir l’éventail du point de vue de la nature des couches (Fe ; Zn ; Zn-Ca ; Zn-Mn ; Zn-Fe ; Mn ; Mn-Fe) et de leur épaisseur (de 0,5 à 25 µm). Dans la technique du coil-coating (traitement de bandes métalliques en continu), les temps de phosphatation ou de conver- sion chimique sont seulement de l’ordre de 5 s (article Traitements de surface des métaux avant l’application de revêtements orga- niques. Procédés [M 1 500]). Les procédés de parkérisation et de bondérisation font autorité sur le marché mondial, et leurs succès leur a valu les honneurs des dictionnaires français. Il existe d’autres procédés de phosphatation cristalline, tels que la Waltérisation (Walter), la Granodisation (CFPI), les procédés Fosbond (Penwalt), Phosphatex (Sophos), pour ne citer que les principaux. Vers 1950 est apparu un autre type de phosphatation dite amorphe qui consiste à créer sur les métaux ferreux une couche de phosphate ferreux et d’oxyde de fer, dont l’apaisseur est de l’ordre du micro- mètre. Ce type de phosphatation, dénommé d’abord passivation, s’obtenait à l’origine par aspersion, mais se pratique maintenant couramment par l’immersion. Notons que le terme phosphatation amorphe est impropre ; en effet, il s’agit d’une couche essentiellement constituée de vivianite (tableau 3). L ’usage de ce terme est toutefois devenu courant. Cette couche, très ténue, est uniquement utilisée pour l’accrochage des peintures et revêtements plastiques (article [M 1 500]). Il s’agit d’une réaction de substitution obtenue dans des solutions contenant des phosphates acides monoalcalins, des accélérateurs tels que nitrate, molybdate, dérivés nitrés organiques, etc. Appliquée par aspersion, la même solution permet le dégraissage et la phosphatation, grâce à l’incorporation de tensio-actifs non ioniques. Dans certains cas, le dégraissage-phosphatation est possible par immersion, mais généralement il faut procéder à un dégraissage préalable. Les procédés évoqués jusqu’ici s’opèrent en solution aqueuse. Vers 1963 fut appliqué en France, par Péchiney-Saint-Gobain, le procédé Triﬁx (aux États-Unis, procédé Triclene ), qui utilise comme solvant le trichloréthylène. Ce type de traitement, dénommé commu- nément phosphatation anhydre, s’applique par immersion et permet la formation d’une couche de phosphate de fer, d’épaisseur 1 à 1,5 µm. Il s’agit donc d’un procédé de phosphatation légère. Historique Le décapage d’une surface d’acier à l’aide d’une solution diluée et chaude d’acide phosphorique provoque la formation de phosphate de fer, qui assure une passivation et améliore la tenue à la corrosion des revêtements de peinture. C’est un fait connu depuis longtemps, dénommé Pickling, ou également procédé Duplex Footner [1], lorsque la passivation phosphorique suit un décapage à l’acide sulfurique. La phosphatation en solution aqueuse des métaux par le phosphate de fer date de 1906 avec le brevet anglais de Thomas Coslett, déposé en France en 1907 , et les premières applications apparurent en 1908 (Coslettisation). Dès 1910, Coslett utilisa des solutions à base d’acide phosphorique et de phosphate de zinc. La parkérisation – phosphatation au manganèse dite profonde (durée du traitement 1 h 30 min) – en vue de l’anticorrosion ﬁt son apparition aux États-Unis en 1926 avec le Parco-Powder de la Parker Rust Proof Co., puis en France en mai 1927 avec le Parcosel. La parkérisation fut alors considérée comme une méthode nouvelle de protection des alliages de fer, décrite par Jean Cournot dans une communication à l’Académie des sciences en novembre 1927 [2] [3]. « La méthode consiste à traiter le fer, la fonte ou l’acier, dans des bains acides bouillants renfermant 3 à 4 pour 100 de phosphates de fer et de manganèse préparés à partir de l’acide orthophosphorique ; lorsque les pièces, préalablement décapées, sont immergées dans ces solutions, il se produit une attaque superﬁcielle avec dégagement d’hydrogène et production d’un phosphate de fer secondaire, lequel atteint rapidement la limite de saturation ; l’attaque s’arrête alors et il se produit sur le métal un dépôt des phosphates complexes en excès ; le recouvrement obtenu, d’une couleur gris-noir, est extrêmement adhérent puisqu’il se dépose sur un métal légère- ment gravé par l’attaque antérieure : il est de plus très résistant à la corrosion atmosphérique normale ; il constitue enﬁn, de par sa nature même, une base d’accrochage remarquable pour des ﬁnitions (vernis cellulosiques, émaux, laques antiacides, etc.) appropriées aux genres de corrosions spéciales contre lesquels les pièces peuvent avoir à lutter. » La bondérisation – phosphatation légère au zinc, d’une durée de traitement de 10 min – apparut en 1929, grâce aux études de la Parker Rust Proof Co., et ce procédé fut décrit par Jean Cournot et Jean Bary dans un mémoire présenté au Congrès international des mines de la métallurgie et de la géologie appliquée, à Liège, en mai 1930 [4]. Cette phosphatation, plus rapide, pouvait s’étendre aux fabrications de grande série avant revêtement par peinture. En 1934, les travaux de l’Allemand F . Singer ﬁrent découvrir l’application de la phosphatation à la déformation à froid de l’acier : emboutissage, étirage, tréﬁlage, etc. L ’idée d’appliquer la phosphatation pour l’amélioration des propriétés de frottement est beaucoup plus récente et ﬁt l’objet aux États-Unis, en 1940, d’un brevet de la Standard Oil of California : procédé Floyd, exploité ensuite sous l’appellation de Parcolubrite par la Parker Rust Proof Co. [5]. La phosphatation au manganèse, dénommée procédé Parco- uploads/Litterature/ techniques-inge-phosphatation.pdf