Choix du métal et de l’épaisseur
Choix du métal d’apport
Le métal d’apport sera toujours choisi en fonction du milieu corrosif contre lequel il devra protéger la pièce à traiter (voir les recommandations).
Pour ce faire, 3 principaux cas sont rencontrés :
En atmosphère
Les ouvrages d’art et constructions métalliques sont exposés à des atmosphères d’ambiance naturelle (maritimes, tropicales ou rurales), ou artificielle industrielles ou urbaines).
Dans le premier cas, les caractères spécifiques sont connus et les solutions choisies sont très classiques, avec dans la plupart des cas, une métallisation au Zinc ou au Zinc-Aluminium. La finition par une couche de peinture n’est pas indispensable.
Dans le second cas, les atmosphères urbaines et industrielles varient considérablement d’un lieu à l’autre. Il faut alors bien analyser le milieu et connaître parfaitement sa teneur en agents corrosifs pour définir la meilleure protection.
Le Zinc, ne résistant pas suffisamment aux atmosphères chargées, notamment en soufre, une peinture de complément est indispensable.
Dans le cas de milieu très corrosif (ex : vapeur nitreuse ou sulfureuse) le choix d’un revêtement d’Aluminium est parfait.
En immersion
La corrosion par l’eau de mer est la plus courante. Les revêtements métallisés de Zinc ou Alliages de Zinc ont toujours fait leurs preuves. Ils sont aussi couramment employés pour la protection des ouvrages en eau douce.
Pour les eaux particulièrement agressives (ex : eaux granitiques) le choix de l’Aluminium est recommandé. Une analyse sur la composition des eaux sera dans tous les cas très bénéfique.
Pour augmenter au maximum la durée de la protection anodique, une ou plusieurs couches de peinture sont fortement conseillées. Ceci pour espacer au maximum les opérations d’entretien, toujours difficiles en immersion.
En industrie
Le cas des installations industrielles est plus complexe, car il faut étudier séparément tous les éléments soumis à un milieu corrosif. C’est à dire connaître le produit et son contenant (réservoir, vannes ou tuyauteries) pour déterminer avec exactitude le revêtement adéquat. Il faut aussi prendre en compte les contraintes de travail et leurs variations (vitesse, pression, température) qui influent aussi sur son comportement.
(voir tableau des solutions possibles)
Lorsque le revêtement choisi est cathodique par rapport à l’acier de construction, il devra être à la fois étanche et épais. Cette épaisseur doit tenir compte de la température de fonctionnement, qui engendre des dilatations. Les coefficients de dilatation du support et du revêtement doivent être compatibles (voir tableau des coefficients de dilatation) de même que celui de la conductibilité thermique (voir tableau des coefficients de conductibilité).
Pour améliorer la progression du coefficient de dilatation, on peut superposer des couches de différents métaux, ce qui entraînera aussi une amélioration de l’accrochage du revêtement.
Choix de l’épaisseur
Les épaisseurs recommandées sont définies pour chaque cas dans le tableau choix de l’épaisseur.
Il est toujours possible d’augmenter l’épaisseur de ces revêtements pour améliorer leur efficacité et leur durée de vie. Mais elle entraîne aussi une préparation plus rugueuse de l’accrochage, sinon, l’adhérence diminuera proportionnellement avec l’augmentation de l’épaisseur.
L’expérience montre qu’on ne dépasse jamais 200 microns pour les métaux anodiques (Zinc, Zinc-Aluminium ou Aluminium), même si la norme NF EN 22063 en prévoit 300 pour l’aluminium.
En outre, le prix du m2 de surface revêtue étant directement lié au poids de métal projeté, le choix de l’épaisseur, tiendra compte de la durée de vie de l’ouvrage et ses possibilités d’entretien.
Colmatages et durée de vie
Le colmatage
Les dépôts métalliques sont constitués d’un ensemble de particules jointives, collées les unes aux autres et sont par conséquent poreux.
En étant attaqué par le milieu agressif, le métal d’apport choisi, résiste en formant avec les agents corrosifs de ce milieu des composés qui se forment en surface. Ces derniers bouchent ainsi les porosités et assurent le colmatage.
Colmatages naturels
Comme expliqué ci-dessus, ces colmatages se produisent avec tous les métaux anodiques sacrificiels, tant en atmosphère, qu’en immersion.
La formation de sels métalliques insolubles (hydrocarbonates de zinc, alumine, etc..) sur tous les revêtements de Zinc, Zinc-Aluminium et Aluminium, change la coloration de la surface et vient s’opposer à la pénétration de l’air.
Par son intérêt, le phénomène du colmatage naturel a engendré la réalisation de procédés artificiels plus rapides, décrits ci-dessous.
Colmatages artificiels
– l’hydrocarbonatation : elle s’applique au Zinc et à l’alliage Zinc-Aluminium. Les pièces fraichement métallisées sont trempées ou arrosées d’eau naturelle puis sèchent à l’air libre. Il y a alors formation d’hydrocarbonate de zinc ou d’oxyde d’alumine qui étanchent le dépôt.
– l’oxychloruration : valable aussi pour le Zinc et l’alliage Zinc-Aluminium. Les pièces sont trempées ou arrosées d’eau de mer (ou d’eau salée à 30 g/l), puis séchées à l’air ambiant. Il se forme, par fixation de l’oxygène de l’air, une couche d’oxychlorure de zinc. Ce sel insoluble forme un véritable ciment qui s’oppose à la pénétration de l’eau de mer.
– la carbonatation : elle s’applique surtout à l’Aluminium. On utilise la même méthode de trempage ou arrosage et séchage à l’air que pour l’oxychloruration, mais avec une solution de 50 grs de carbonate de soude et de 20 grs de borate de soude (borax) par litre d’eau. Si le revêtement est légèrement piqué, l’oxydation s’arrête d’elle-même.
Colmatage mécanique
Le colmatage de tous les revêtements métalliques peut aussi être effectué par une opération de compactage. Elle s’effectue par projection de billes de verre ou d’aluminium sur la surface du dépôt. En écrasant les particules, elles referment les pores, créant l’étanchéité recherchée.
Pour les métaux cathodiques et mous, comme le plomb, l’étain, le cadmium, on peut effectuer un brossage mécanique. Cette opération couchera les particules les unes contre les autres, bouchant ainsi les porosités du revêtement.
Colmatage par peinture
L’application de peintures réactives crée sur la surface des pièces métallique, une fine couche de sel du métal de base. Cette réaction chimique produite par l’acide phosphorique contenu dans la peinture et destinée à améliorer l’adhérence de la couche suivante vient parfaire le colmatage.
Même si elles ne constituent qu’une couche supplémentaire de faible épaisseur, elles créent une véritable passivation du dépôt et donnent un colmatage satisfaisant en milieu aérien naturel.
Durée de vie
C’est la « Notion primordiale » pour les choix.
Elle est variable suivant le cas d’espèce et la destination de la construction.
Si une durée de 5 à 10 ans est valable pour un engin mécanique (agricole ou T.P), une durée de plusieurs décennies est nécessaire pour un ouvrage d’art (ponts, écluses, pylônes, etc.).
Les investissements ne sont pas comparables et sont proportionnels à la durée de vie. Ils doivent en outre tenir compte des possibilités d’entretien.
Par expérience, pour des durées supérieures à 10 ans en milieu naturel, une métallisation anodique initiale, revêtue d’une peinture, reste le moyen de protection le plus économique. En effet, il ne nécessitera que de rares retouches de peinture, car le Zinc-Alu ou l’Aluminium protègera l’acier sous-jacent des attaques locales.
