DEFINITIONS TRAITEMENT DE SURFACES

1. DEFINITIONS TRAITEMENT DE SURFACES

2. PLAN DE FORMATION T.S • Qu’est ce que le traitement de surface ? • Généralités • Les différents types de traitements de surface • Présentation d’une usine de traitements de surface par voie humide • Préparation de la surface • Qu’entend-on par préparation d’une surface ? • Le but de la préparation de surface • Quelles propriétés pour une application donnée ? • Le dégraissage • Le décapage • Dépassivation-activation • Le polissage • Les traitements de surface par voie humide.

3. GENERALITES

4. Infrastructure et construction Industrie automobile Aérononautisme Tunning ! Modifier les propriétés des matériaux Batiment Bijouterie Electrique, frottement, dureté Microélectronique Qu’est ce que les traitements de surface ? • Pour protéger ses biens, il lui a fallu constamment choisir entre : • - utiliser un matériau intrinsèquement résistant et souvent « noble » • recouvrir celui-ci par un revêtement ou un matériau plus résistant ( ex : la bijouterie ) Protection Décoration

5. Science des Matériaux • Métallurgie • polymères - chimie des solutions • chimie organique • électrochimie Génie des procédés • transfert de chaleur Rejets : dépollution, législation Définition • L’expression « Traitements de surface » sous-entend l’ensemble des traitements réalisés à la surface d’une pièce, généralement de l’ordre de quelques microns, qui confèrent au produits des propriétés de surface différentes de celles qui existent dans la masse. Procédé Substrat

6. traitements électrolytiques Revêtements métalliques Dorure, chromage Brillantage • Traitements chimiques • Préparer Dégraissage Décapage • Mettre en forme Dépôts épais Enlèvement de matière adapter l’interface • traitements électrolytiques Revêtements métalliques Conversions (anodisation) • Traitements chimiques Conversions (phosphatation) Fonctions d’un Traitement de Surfaces Décoration Anticorrosion

7. Les deux principales fonctions du TTS, c’est lutter contre : - corrosion - l’usure, correspondent dans le monde à un coût annuel de 120 milliards d’euros, dont 75 pour la seule corrosion Aspects économiques Rôle principale du TTS = maintenance préventive et curative des pièces A ces deux fonctions essentielles, il faut rajouter un certain nombre d’autres: - la conductivité électrique - l’isolation électrique - la conductibilité thermique - la soudabilité - l’isolation aux rayonnements - la modifications des propriétés optiques - l’amélioration des caractéristiques de glissement - l’isolation thermique

8. Aspects économiques En France, le marché du TTS représente chaque année 900 000 tonnes de matériaux d’apport à des surfaces + 3 millions de tonnes de substrats traités. À elles seules, les peintures industrielles représentent 25 % des matériaux d’apport. Répartition du chiffre d’affaires suivant les propriétés recherchées Autres : 0,75 % Modifications des propriétés optiques 0,45 % Isolation électrique 0,15 % Antioxydation à haute température 0,07% Isolation aux rayonnements 0,08 % Isolation thermique

9. Aspects économiques 4 facteurs conditionnent l’évolution de la profession : • L’environnement et les contraintes : traitement des effluents aqueux et gazeux • l’amélioration des performances, liée à la qualité, à la qualification des entreprises, à la normalisation, à l’automatisation • les évolutions technologiques avec la mutation des matériaux métalliques et le développement des non-métalliques : polymères, composites et céramiques - les techniques nouvelles le plus souvent liées au vide qu’il s’agisse de dépôts physiques en phase vapeur (pulvérisation cathodique et magnétrons) ou de plasma sous pression partielle et à l’utilisation des hautes énergies superficielles comme le faisceau laser ou le faisceau d’électrons.

10. TYPES DE TRAITEMENT DE SURFACES

11. Les différents types de traitements de surface qLes traitements thermochimiques de diffusion : (le matériau d'apport diffuse dans le substrat) Ø     diffusion des métaux (aluminisation, chromisation, implantation ionique) ; Ø     diffusion des métalloïdes (cémentation, nitruration, carbonitruration, boruration). qLes transformations structurales : (modification de la structure métallurgique du substrat). fusion et trempe superficielle (induction et chalumeau, laser, bombardement électronique) ; traitement mécanique (durcissement par choc : grenaillage de précontrainte ou martelage).

12. Les différents types de traitements de surface

13. Voie sèche : Revêtements à partir d’une phase gazeuse Dépôt par voie physique : PVD (Physical vapour deposition) Dépôt par voie chimique : CVD (Chemical vapour deposition) Principe : Revêtements élaborés en phase gazeuse  pulvérisation par bombardement ionique  transformation de la matière à déposer en phase vapeur. Puis les vapeurs sont ensuite condensées sur les surfaces qu’on veut revêtir. PVD : les évaporateurs sont montés dans le four de dépôt • A solide chaud  A Gaz • A Gaz A solide froid • L’absence de réaction chimique a donné la désignation de déposition par voie physique • PVD est donc en générale un transport de la matière d’un corps chaud vers un corps froid . • Analogie dans la vie quotidienne : dépôt de givre sur une fenêtre CVD : les évaporateurs sont montés à l’extérieur du four • Le procédé CVD comporte une ou plusieurs vapeurs et se résume par la formule suivante : • A Gaz + B Gaz + surface chaude  C solide + D Gaz + … • Les vapeurs réagissent entre elles sur une surface pour former un composé défini et des produits de réactions volatils. • Analogie dans la vie quotidienne : dépôt de suie dans la cheminée

14. Le principe général de la projection thermique : • la matière à déposer, sous forme de poudre, de fil, de cordon ou de baguette est fondue totalement ou partiellement dans une source de chaleur (flamme, arc électrique, plasma) . • un gaz vecteur permet une pulvérisation de la matière et le transport des gouttelettes ainsi formées jusqu'à la surface à revêtir. Voie sèche : Projection thermique • Tous les secteurs d'activité sont aujourd'hui concernés par la projection thermique. • Si la protection anticorrosion reste le cas d'application le plus fréquent, certains secteurs comme l'automobile présentent des applications multiples (soupapes, segments de piston, disques d'embrayage, plaquettes de freins).

15. Projection thermique Les pistolets de projection flamme-fil se composent de deux parties : - une partie chalumeau dans laquelle le matériau d'apport est fondu et pulvérisé ; - une partie entraînement de fil. • La vitesse des particules est d'environ 150 m.s-1 • la distance entre buse et substrat est comprise entre 100 et 200 mm. • Les épaisseurs déposées = quelques dixièmes de millimètre à quelques millimètres. • Cette technique de projection permet de réaliser les grandes familles de dépôts suivantes : • - métaux : Zn, Al, Cu, Sn, Pb, Ni, Mo, aciers, aciers inoxydables - alliages de base Zn, Cu, Ni ou Sn ; • - céramiques sous forme de cordon ou de baguette : NiAl, NiCrBSi, Al2O3 , Cr2O3, ZrO2 - CaO.

16. Voie humide : La galvanisation à chaud • Le zinc est un des métaux les plus utilisés comme protection anticorrosion pour la galvanisation mais aussi pour les dépôts en phase vapeur. . La galvanisation à chaud des alliages ferreux est une opération de revêtement par trempé dans un bain de zinc ou d'alliage de zinc en fusion à une température voisine de 460°C . . Derrière le nom générique de galvanisation à chaud, une grande variété de produits de composition et de structure très différentes existent actuellement • soit à cause de la composition du bain (aluminium de 0,05 à 55 % , silicium, magnésium, etc.) • soit à cause du post-traitement. • Il y a donc des galvanisations à chaud et des produits galvanisés. • Un revêtement par galvanisation à chaud : recouvrement de l'acier par le zinc d’où une double protection • physico-chimique en raison de l'effet barrière isolant l'acier de l'atmosphère, cette barrière perdurant à cause de la formation de sels de zinc protecteurs • électrochimique due à l'effet de protection cathodique apporté par le zinc vis-à-vis du fer. • Le revêtement galvanisé n'est pas un simple dépôt de zinc à la surface de l'acier. Il se produit une réaction métallurgique de double diffusion entre le zinc et le fer qui conduit à la formation de couches d'alliages Fe-Zn, composés intermétalliques, liées à la fois aux caractéristiques des aciers à galvaniser mais aussi aux conditions opératoires.

17. Voie humide : Les peintures Les peintures = préparations liquides ou pulvérulentes qui, appliquées sur des surfaces, permettent de les protéger et/ou de les décorer. Pour obtenir une efficacité maximale une préparation de surface doit être réalisée prendre en compte : - la température du support, l'hygrométrie ambiante ; - l'atmosphère dans laquelle est localisé l'objet à peindre ; - le matériel et les conditions d'application.

18. Les peintures Les principaux constituants sont : • liant et/ou mélange de liants : partie non volatile du milieu ; • pigments : sous forme de fines particules; • matières de charges : substances en poudre, pratiquement insolubles dans les milieux de suspension, souvent blanches ou faiblement colorées, employées en raison de certaines de leurs propriétés chimiques ou physiques ; • solvant : constituant liquide ayant la propriété de dissoudre totalement le liant, même à forte concentration ; • diluant : liquide simple, volatil dans des conditions normales de séchage, incorporé en cours de fabrication ou ajouté au moment de l'emploi, pour obtenir les caractéristiques d'application requises sans entraîner de perturbations ; • additifs : substances souvent incorporées à faible dose dans les liants, vernis, peintures pour y développer certaines qualités propres à en améliorer soit les conditions de fabrication et/ou de conservation et/ou d'application, soit certaines propriétés spécifiques.

19. Classification des peintures • Peintures en phase solvant = solutions polymériques qui, après durcissement, donnent une pellicule filmogène continue, adhérente et insoluble en présence des solvants usuels. Le durcissement ou séchage se définit comme le mécanisme physico-chimique qui permet le passage de l'état liquide à celui de solide. Le séchage chimique peut être obtenu par : - réaction d'oxydopolymérisation : cas des peintures alkydes à séchage air ; - réaction entre deux groupements chimiques spécifiques : cas des peintures époxydiques, polyuréthanes ; • Peintures en phase aqueuse : obtenues à partir de liants hydrodispersés et/ou hydrosolubles • Peintures réticulant sous rayonnement UV : préparations exemptes de solvant qui réticulent par ouverture des doubles liaisons présentes dans les prépolymères en présence de photo-initiateurs et/ou photosensibi-lisateurs. • Peintures en poudre : Les peintures en poudre, matériaux pulvérulents, sont commercialisées sous forme de poudres thermoplastiques ou de poudres thermodurcissables.

20. Les peintures • Mode manuel d’application les séries de pièces sont trop réduites pour permettre l’amortissement des frais d’une installation ou lorsque les dimensions des pièces n’autorisent pas l’emploi de cuves • par immersion L’immersion consiste en une série de cuves pour les différents bains et rinçages, dans lesquelles les pièces accrochées ou fixées sur des balancelles, suspendues à un palonnier ou positionnées dans des paniers, ou encore en vrac dans un tonneau rotatif complètement immergées. • par aspersion ou par jets les pièces défilent en continu dans un tunnel pour être soumises aux différentes phases du traitement depuis le prédégraissage préliminaire jusqu’au rinçage final. Après passage à l’air libre, les pièces subissent un séchage final dans une enceinte d’air chaud pulsé. La température de l’air est comprise entre 80 et 150°C)

21. Voie humide : Le procédés sol-gel Le premier « brevet » sol-gel a été déposé en 1939 en Allemagne par Schott Glaswerke pour la réalisation de rétroviseurs. D’autres produits ont suivi tels que les revêtements antireflets, les revêtements réfléchissants, etc… Les principales applications des revêtements sol-gel ont pour but de modifier les propriétés optiques des vitrages. Ils peuvent aussi servir pour l’électronique, ainsi que pour la protection contre la corrosion. Formation du sol-gel : Cette technique consiste tout d'abord en la mise au point d'une solution stable (sol) à partir de précurseurs chimiques en solution  l'étape de gélification par suite d'interactions entre les espèces en solution et le solvant, pour donner naissance à un réseau solide tridimensionnel expansé au travers du milieu liquide. Le système est alors dans l'état gel. Ces gels dits humides sont ensuite transformés en matière sèche amorphe par évacuation des solvants par simple évaporation sous pression atmosphérique (xérogel)

22. Le procédés sol-gel Principe : Le procédé sol-gel se fait en deux étapes :hydrolyse puis polycondensation. Les précurseurs moléculaires utilisés sont des alcoxydes M(OR)z où M est un métal, z sa valence et R un groupement alkyl, dans notre étude M=Si). * L’hydrolyse est une une substitution nucléophile d’un ligand OH à un ligand OR. On crée la fonctionnalité du précurseur vis à vis de la polycondensation. SiR’z(OR)4-z + H2O  SiR’z(OR)3-z(OH) + ROH * La polycondensation : Si-OH + RO-Si  Si-O-Si + ROH Puis sèchage : évaporation du solvant • Pour durcir le film sol-gel et augmenter le nombre de liaisons déjà présentes, on ajoute un agent de réticulation qui permet de former des liaisons supplémentaires entre l’oxygène et le silicium. (Réticulants = les zirconates, les silicates, les titanates) • Il existe plusieurs méthodes pour l’application des revêtements sol-gel : • par trempage (ou dip-coating) où le substrat est plongé dans une solution, puis retiré à vitesse constante, • par centrifugation (ou spin-coating) où la solution est déposée au centre du substrat puis s’étale par la force centrifuge, • par pulvérisation, par ménisque…

23. Voiehumide : Procédé générique Traitement de surfaces

24. Finition et Sèchage Polissage Rinçage Rinçage Rinçage Rinçage Dégraissage chimique et ou électrolytique Décapage Dépôts Phases d’un traitement de galvanoplastie L’élaboration d’un revêtement peut se schématiser en effet selon les quatre stades suivants :

25. Phases d’un traitement de galvanoplastie STADE A : Métal de base On s’intéresse dans un premier temps au métal de base dont les caractéristiques de ce dernier sont fondamentales et sont relatives à : a) sa composition. La gamme de préparation peut évoluer de manière très différente. b) Un traitement thermique dont la qualité influe sur le résultat final (contrôle de l’atmosphère protectrice et des atmosphères de traitement) c) Des traitements thermochimiques de diffusion comme la cémentation, la nitruration, la carbonitruration, … qui conditionnent le pouvoir couvrant et l’adhérence. STADE B : Préparation Pour obtenir une surface à rugosité adaptée et contrôlée, on utilise soit 1 polissage par voie mécanique (sablage, usinage et polissage, grenaillage, …), soit par voie électrolytique. On procède ensuite à la protection des partie à ne pas traiter (par cires ou vernis, par caches métalliques ou plastiques)

26. Phases d’un traitement de galvanoplastie STADE C : Traitement Traitement = phase de dégraissage et décapage sans ou sous courant Le but = éliminer les graisses et les oxydes de surface par saponification et destruction de la couche d’oxyde. Puis mise au bain, la durée est fonction à la fois de l’épaisseur à déposer et des caractéristiques propres du métal support ou métal de base. STADE D : Finition On trouve en fonction des besoins les opérations suivantes : - la finition sommaire : élimination des films de protection et nettoyage de la pièce • Opérations mécaniques, soit par simple polissage-calibrage, soit par usinage selon la nature du métal déposé. - Traitements thermiques du type simple dégazage (150-200°C pendant 4-5 heures maximum) pour éviter la fragilisation par l’hydrogène occlus,

27. ATELIER DE GALVANOPLASTIE Exemple type d’une ligne industrielle de traitement de surface (revêtement électrolytique)

28. Atelier de Galvanoplastie : Préparation Dans la gamme de traitement, nous pouvons distinguer des opérations pour : éliminer les éléments gênants ajouter des éléments bénéfiques (dépôts et revêtement divers). Ainsi défini, le groupe des préparations de surfaces est constitué : par les dégraissages, par les décapages, par les polissages. • la préparation de surfaces est • - une finition • -une mise en condition de réception de la surface pour un revêtement. • La même opération peut donc avoir des objectifs différents et les critères de jugement de la quantité de la préparation seront différents. • Une surface propre que l’on peut tenter de définir comme débarrassée de toutes substances : • - inadhérentes qui peuvent être de nature identique ou différente au matériau • - occlues en surface ou incorporées composé du matériau ou non

29. Atelier de Galvanoplastie : Préparation Ces substances à éliminer peuvent être de plusieurs types : - des particules métalliques comme des copeaux - des particules métalloïdiques comme le graphite - des sels alcalins, métalliques, … - des oxydes ou hydroxydes comme la rouille - des sulfures, phosphures, carbures - des corps gras - ou encore tout autre comme les colles, vernis, peintures, … De cette diversité de matériaux à éliminer résulte la diversité des préparations de surface. • L’état de surface et l’origine de ces substances tient le plus souvent de l’historique métallurgique du matériau : • - élaboration (fonderie, …) • - déformation plastique (étirage, laminage, …) • - usinage (tournage, meulage, découpage, …) • - traitement thermique (recuit, trempe, …) • - stockage (corrosion, …) • - manipulations (traces de doigt, …)

30. Atelier de Galvanoplastie : Préparation On distingueclassiquement deux opérations : le dégraissage et le décapage. Le dégraissage consiste à éliminer les pollutions superficielles d’origine organique dont l’hydrophobie pénalise les opérations ultérieures réalisées en phase aqueuse par exemple. Le décapage procède à l’enlèvement : - des oxydes superficiels formés lors de traitements thermiques et/ou mécaniques antérieurs ; - ou des hydroxydes éventuellement engendrés au cours de la phase précédente.

31. La surface idéale ? La description d’un état fait intervenir des facteurs : Géométriques , Chimiques , Physiques ou structuraux On agit sur : - la rugosité pour les facteurs géométriques, - la mouillabilité, - sur la dureté, - les contraintes superficielles pour les facteurs physiques, - et la nature des composés superficiels pour les facteurs chimiques. La définition de l’état de surface idéal = complexe car dépendante de plusieurs domaines de la physique.

32. La surface idéale ? Propriété 1 : la réactivité et la résistance à la corrosion • la pérennité de l’objet manufacturé doit être assuré sa résistance à la corrosion. • Pour la plupart des matériaux celle-ci est insuffisante  traitement de surface où la préparation favorisera l’adhésion de la couche ou des éléments anticorrosion. Les préparations modifient considérablement la réactivité du métal. les solvants organiques donnent des surfaces non mouillables relativement inertes, les solutions aqueuses trop concentrées révèlent les effets des hétérogénéités de composition chimique de la surface durant l’étape suivante de dépôt.

33. La surface idéale ? Propriété 2 : une bonne base d’adhérence Les forces de liaison peuvent être d’origine électrostatique, chimique ou mécanique. - Les liaisons électrostatiques ont toutes en commun de s’affaiblir rapidement avec la distance, et d’être contrecarrées par l’interposition d’un corps diélectrique. - Les liaisons chimiques, beaucoup plus fortes, nécessitent une mise en contact intime des corps ayant par ailleurs une affinité chimique. - Les liaisons mécaniques (dites « joints à crochets »), par exemple créées lors de l’imprégnation d’une matrice poreuse Propriété 3 : l’aspect Pour les applications où l’aspect a de l’importance, il faut tenir compte de la transmission des états de surface : un revêtement ne peut pas toujours masquer les imperfections du métal de base

34. La surface idéale ? Propriété 4 : enlèvement de matière La couche superficielle de métal doit parfois êtredéplacée pour éliminer les contraintes superficielles ou encore une contamination. Contrôle des états de surfaces Il existe une différence entre les labo de RD et les entreprises Dans l’atelier, le contrôle de la préparation de surface fait appel à des méthodes plus « rustiques ». • La qualité d’un nettoyage s’apprécie par : - la mouillabilité de la surface, - l’homogénéité de teinte d’un film de buée (de respiration par exemple), - par l’absence de salissures entraînées par essuyage avec un chiffon. La rugosité s’apprécie à l’œil ou par comparaison avec des étalons.

35. La surface idéale ? Contrôle des états de surfaces En labo : • Rugosimètre • brillance-mètre, • analyses chimiques diverses, • métallographie.

36. Le dégraissage Le dégraissage se pratique : - dans l’industriede transformation des métaux (après usinage ou déformation à froid ou à chaud, avant et après traitements thermiques, avant soudage...) - dans un atelierde traitements de surface proprement dit (avant galvanisation, dépôts métalliques, émaillage, conversions chimiques ou électrolytiques) • d’autres applications plus marginales telles que le nettoyage avant réparation ou assemblage de pièces électroniques ou électrotechniques • Le sujet est complexe et très vaste : chaque application imposant des conditions particulières de traitement • Impossible de traiter le dégraissage dans son intégralité • Choix : Etape pour la préparation de l’interface métallique pour TTS voie humide • Quel dégraissage choisir ? Que fait-on durant le dégraissage ? Comment contrôler son efficacité ? • Définition générale du dégraissage : • « dégraissage = Traitement chimique ou électrolytique qui a pour rôle de rendre la surface physiquement propre afin d’assurer le bon déroulement des opérations ultérieures et par là même, de garantir la qualité du produit fini. »

37. Pourquoi ? Car le dégraissage est une opération-clef dans le procédé de fabrication • Avant de subir un TS, un matériau métallique est généralement oxydé et couvert d’huiles ou de graisses. • le dégraissage a une double vocation : • assainir l’interface métallique en éliminant les pollutions superficielles • assurer la mouillabilité (à l’eau) de la surface et donc conférer au métal l’hydrophilie requise pour les TS ultérieurs. Le dégraissage Quel dégraissage ? 1. Sachant apprécier la nature exacte de l’interface métallique cad connaître l’histoire amont du matériau d’une part les conditions aval du TS 2. Prenant en compte le coût du traitement, les contraintes environnementales

38. un dégraissage chimique suivi ou non d’un traitement électrolytique, réalisés en milieu aqueux et destinés à détruire le résidu huileux de faible épaisseur. Dégraissage : Nature des polluants de surface Nature des polluants de surface - une zone perturbée par divers phénomènes physiques (laminage…) ou chimiques (oxydation interne, …) - une zone transformée, constituée par un mélange d’oxydes divers • une zone contaminée caractérisée par la présence de couches de molécules organiques ou d’autres composés issus de l’atmosphère ambiante (contamination organique). La phase de dégraissage se subdivise en 2 grandes classes : un pré-dégraissage aux solvants qui contribue à éliminer l’essentiel des polluants organiques (à diminuer !)

39. Dégraissage solvents Les solvants : Avantages : Traite la majorité des matériaux métalliques (alliages ferreux et cuivreux) mais posent quelquefois des problèmes avec les alliages légers. Ex : le trichloréthylène chaud se décomposer sous l’effet de la lumière ou par un chauffage prolongé (à 125°C). Il se forme alors de l’acide chlorhydrique qui peut conduire à la corrosion des pièces traitées.  utiliser des solutions de trichloréthylène stabilisées par des additifs (généralement des amines ou des polyphénols) qui annihilent la décomposition. Inconvénients : environnement Sélectionner un solvant pour le dégraissage industriel, c’est choisir : un produit ininflammable, possédant des propriétés dissolvantes importantes vis-à-vis des graisses Un produit n’altérant pas le substrat d’une grande stabilité chimique d’un bas prix de revient d’un recyclage facile mais surtout présentant des garanties quant à son innocuité vis-à-vis de l’homme et de son environnement. Tenir compte de la facilité avec laquelle l’élimination de la couche adsorbée de solvant sur la surface métallique se fera au profit d’un composé minéral par exemple.

40. Dégraissage solvents Après un dégraissage solvant  mouillabilité faible de la surface métallique  Problèmes pour Traitement de Surfaces après par voie humide  difficile de trouver un solvant qui réponde à toutes les exigences Pas de bon et de mauvais solvant  on parle de solvant approprié  compromis entre efficacité et réglementation solvants chlorés ont beaucoup été utilisés pour le dégraissage des métaux ex : (1,1,1) trichloroéthane

41. Dégraissage chimique  Dégraissage chimique réalisé après pré-dégraissage solvant  Dégraissage chimique permet le film huileux résiduel et confère un caractère hydrophile à la surface  Encore plus que dans le cas du dégraissage solvant, le choix du milieu dépend de la nature des polluants organiques, de l’interface, … • Pas d’action de dissolution (différent du dégraissage solvant) • Deux mécanismes se distinguent : • la détergence : décoller les souillures graisseuses • la saponification : décomposition de la pellicule graisseuse

42. Dégraissage chimique Action des tensioactifs : Mécanisme de détergence • 4 groupes distincts : anioniques, cationiques, non ionique ou amphotères • Attention au pouvoir moussant élevé sous forte agitation • Les liquides possèdent des tensions superficielles très différentes • eau = 70 mN.m-1 • eau-huile = EH Ex : surface métallique souillée par des gouttes huile et immergée dans un liquide de nettoyage Si ES grand  étalement de la goutte  angle petit Si on souhaite une solvatation  agir sur le milieu  diminuer ES  ajout de tensioactifs

43. Dégraissage chimique La saponification : • Réaction en présence d’une base forte, exothermique • Equation bilan : Produits : glycérine et un sel alcalin d’acide gras (savon), soluble dans l’eau  Vieillissement du bain propice à un meilleur dégraissage  fabrication de savon • Attention à la corrosion de certains métaux en milieu alcalin

44. Dégraissage chimique • Dans un bain de dégraissage, on trouve donc : - Les composés alcalins : NaOH (pouvoir saponification + conductivité), autres composés alcalins (carbonate de Na, les silicates, …) • Les tensioactifs : Lauryl sulfate de sodium (SDDS), …. • Les chélatants ou sequestrants : polyphosphates (tripolyphosphate Na5P3O10 Tendent à éviter les problèmes de rinçage imputables à la qualité de l’eau En Galvanoplastie , utilise l’eau dont il dispose donc pas forcément douce  Pb L’eau contient des alcalino terreux (Ca et Mg) et forme avec savon des composés insolubles qui se déposent sur les surfaces. Eliminer ces alcalino terreux = rôle des chélatants • Les principales caractéristiques d’un dégraissant chimique :

45. Dégraissage électrolytique • Formulation des bains sensiblement identique à ceux de dégraissage chimique • Généralement utilisé comme finition • Puissance de l’attaque dépend de la nature de la solution (pH, halogénures, …) et de l’intensité du courant • Conjugue effet de la polarisation + action détergente • Effet mécanique si placé hors domaine de stabilité • Cathode siège de réduction et anode oxydation à l’anode : 2OH-1/2 O2 + + H2O à la cathode : 2H2O  H2 + 2OH- réaction globale H2O  H2 + 1/2 O2

46. Effets des ultrasons • L’agitation est donc un paramètre important dans le dégraissage par immersion. • Son but est d’améliorer la qualité, l’homogénéisation et la rapidité de dégraissage • Mais dans de nombreux caset particulièrement lorsque les pièces à nettoyer sont de petites dimensions ou de profils compliqués, les résultats obtenus avec une agitation mécanique ou par bullage d’air sont insuffisants et difficilement reproductibles • L’utilisation des ultrasons permet de palier ce problème • US = ondes ultrasonores, dont la fréquence est supérieure à 15 kHz et plusieurs mégahertz • Les fréquences utilisées dans les cuves de nettoyage sont comprises entre 20 kHz et 100 kHz • les ultrasons engendrent des ondes harmoniques qui deviennent audibles lorsque l’équipement fonctionne • Phénomènes mécaniques, chimiques ou cavitation

47. Cette opération occupe une grande place dans les TTS • Les Pb viennent souvent de la qualité de l’eau de rinçage • Ils ont une double vocation : - débarrasser les pièces de leur pellicule d’entraînement du bain après immersion ; - jouer le rôle de barrière antipollution entre deux opérations consécutives. • But : diluer la pellicule de solution restante sur le matériau dans les eaux de rinçage • cette pellicule dépend des caractéristiques de la solution (concentration, viscosité, température, tension superficielle, …) • rinçage souvent assisté d’une agitation mécanique ou par air comprimé • Objectif : Limiter les quantités d’eau utilisée Dégraissage électrolytique : Rinçages

48. Dégraissage électrolytique ; Rinçages • Plusieurs structures de rinçages sont exploitées en pratique : - le rinçage statique = souvent un prérinçage (rinçage mort) : sert à retenir une partie de la pollution en provenance du bain de traitement -      le rinçage simplecourant : inconvénient consomme d’eau et donc nécessite un débit d’eau élevé pour assurer un rapport de dilution satisfaisant (Q = R *q où q est le débit d’entraînement par les pièces et les montages, en L·h-1 , et Q le débit d’alimentation d’eau des rinçages) ; -      le rinçage multiple en série (cascade) = la configuration la plus fréquemment rencontrée L’arrivée d’eau se situe dans la dernière cuve de rinçage et traverse en cascade les différentes cuves de rinçages jusqu’à la première. L’eau brute circule donc à contre-courant du transfert des pièces rincées. Le débit d’eau est égal à Q=q*R1/n : où n est le nombre de cuves de rinçages - le rinçage par aspersion : permet d’améliorer la qualité du rinçage grâce à l’effet hydromécanique

49. Le décapage • En galvanoplastie, c’est la deuxième grande étape • après dégraissage et avant le traitement proprement dit • nécessité d’adapter le décapage à l’objectif fixé : • Préparation d’une surface oxydée avant revêtement ; • ou rénovation de matériaux revêtus. Différents types de décapage : • Mécanique • Chimique • Electrolytique Décapage mécanique: • Le plus souvent utilisation d’abrasif • Opération qui consiste à éliminer les oxydes principalement : • par frottements répétés des pièces en contact d’abrasifs maintenus dans ou sur un système approprié et animé d’un mouvement de rotation • Par arrachement grâce aux multiples impacts de petites particules abrasives, projetées avec une énergie cinétique suffisante.

50. Le décapage Décapage chimique : • But : éliminer les oxydes par dissolution ou éclatement de la couche sans que le métal sous-jacent ne soit affecté • On utilise le plus souvent le mode par immersion soit en milieu acide, soit en milieu alcalin, selon le métal à traiter, la nature des composés à enlever, les dimensions des pièces • Il est d’usage d’associer acide au mot décapage, bien que le décapage alcalin s’utilise fréquemment comme par exemple pour les alliages d’aluminium • Les oxydes passent normalement à leur degré de valence supérieur, ce qui provoque les fissurations dans la couche et une plus grande facilité de décollement lors des traitements ultérieurs • Composition des bains : Un acide ou une base prédomine généralement ; divers additifs sont associés afin de rendre le constituant principal plus efficace. • Si on prend l’exemple d’un bain acide, le décapage se traduit selon : Oxyde + acide  sel + eau • Il faut donc éviter la réaction : Métal + acide  sel + hydrogène • Le meilleur moyen d’empêcher cette dernière est d’annihiler la production de gaz grâce à des inhibiteurs de décapage encore appelés limiteurs, modérateurs… • les avantages sont les suivants : -    limitation de la perte de métal , -    réduction de la consommation d’acide , -    absence de fragilisation , -    production de surface moins rugueuse, • -    diminution du dégagement gazeux irritant • Exemple d’inhibiteurs organiques : • -    aldéhydes : le formaldéhyde est bien connu • -    composés sulfonés • -    composés nitrés : dérivés de la pyridine