L’acier, bien qu’il figure parmi les matériaux de construction les plus utilisés dans les secteurs industriels et civils grâce à ses caractéristiques mécaniques exceptionnelles, il présente une faiblesse notable due à son exposition naturelle auxoxygène et auhumiditéà, ce qui le rend vulnérable à un phénomène de dégradation inévitable : la corrosion. Pour protéger les structures métalliques de ce processus, un spécifique est largement utilisé traitement de surface appelé galvanisationun véritable processus métallurgique capable d’isoler et de préserver le matériau de base, prolongeant considérablement la durée de vie utile de l’ouvrage.
A quoi sert la galvanisation : sa chimie
La galvanisation consiste à revêtir un élément en acier avec une couche superficielle de zincqui offre un protection actif des caractéristiques agressives de l’environnement jusqu’au métal de base. Cette protection diffère d’une peinture traditionnelle, qui se limite plutôt à former une simple barrière physique entre le métal et l’atmosphère, pouvant ainsi créer des voies d’infiltration préférentielles jusqu’au métal de base en raison des impuretés ou de la simple porosité microscopique de la peinture. Le zinc est en fait un métal moins noble que le fer (l’élément de base contenu dans les alliages d’acier), qui, associé à l’oxygène, génère spontanément de la rouille suite à une réaction électrochimique. Le zinc se comporte comme un anode sacrificielle: la réaction spontanée avec l’oxygène se produit désormais avec ce nouveau métal, qui il s’oxydera à la place de l’acier en raison de ses caractéristiques chimiques. En conséquence, ça va s’user progressivement protéger le matériau de base de l’élément porteur pendant le temps nécessaire pour garantir la durée de vie utile de l’ouvrage.
Comment sont galvanisés les éléments métalliques : les types
Le procédé industriel de loin le plus répandu est galvanisation à chaud. Étant donné que le zinc n’adhère pas aux surfaces contenant des impuretés, l’élément en acier nécessite un nettoyage préalable minutieux pour éliminer toute trace de rouille, d’huiles de surface et autres impuretés possibles. A cet effet, l’élément passe dans des cuves spéciales de dégraissage et de pré-décapage. Ensuite, l’article vient immergé dans des cuves contenant du zinc fondumaintenu à une température d’environ 450°C. La température de travail dans cette phase est essentielle : la forte chaleur déclenche en effet l’interpénétration entre les métaux (alliage de zinc et d’acier) au niveau atomique. Ainsi une série de couches superficielles en alliage fer-zincsur laquelle se solidifie enfin une dernière couche de zinc pur, donnant au produit fini sa couleur brillante caractéristique.
Il existe également des variantes alternatives à la galvanisation à chaud : la galvanisation électrolytiquepar exemple, est réalisé à froid grâce à l’utilisation de courants électriques. La limite de ce type de traitement est la formation d’épaisseurs de protection limitées, ce qui rend le procédé principalement adapté à des composants de moindre importance ou à des éléments destinés à des environnements sans agressions climatiques particulièrement sévères.
Combien de temps ça dure ?
La durée de vie utile d’une structure protégée par galvanisation doit être évaluée en fonction de la vitesse à laquelle le milieu environnant consommera la couche superficielle au fil des années. La réglementation technique classe en conséquence les environnements par rapport au leur agression corrosive: donne-le espaces intérieurs secs (classe C1) à ambiances marines ou hautement industriel (classe C5). Le dimensionnement de la protection se traduit donc par épaisseur de zinc requisemesuré en microns. Elle représente l’épaisseur destinée à s’user progressivement dans le temps, mais capable de garantir les années de service requises.
Les alternatives possibles
L’alternative de base à la galvanisation est simple peinture protectricemême si cela présente une limite structurelle intrinsèque liée au solo effet barrière: les dommages à la couche de peinture entraînentinfiltration d’eau et l’immédiat corrosion de l’acier sous-jacent. Cette solution nécessite donc des cycles de maintenance assidus sur le long terme. Il existe également des alliages métalliques alternatifs, qui fonctionnent comme l’acier classique d’un point de vue mécanique, mais avec un bord d’un point de vue protecteur :
- Acier inoxydable: c’est un alliage contenant du Chrome qui a la capacité de s’auto-passiver au contact de l’oxygène, créant ainsi un film protecteur invisible. Le principal inconvénient de cet alliage est son coût élevé par rapport au compromis acier plus galvanisation.
- Acier corten : autre alternative technique. Alliage dont la composition chimique est conçue pour former une patine d’oxyde protectrice, qui prend la couleur caractéristique de la rouille (même si ce n’est pas le cas !), cette fois pour protéger le noyau interne en acier.
- Alliages d’aluminium : de plus en plus courant comme matériau de construction. Son grand avantage est la protection naturelle grâce à l’oxyde spontané qui se forme. Cependant, il présente des caractéristiques mécaniques moins bonnes que les alliages d’acier courants, notamment en ce qui concerne les procédés de soudage.