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Danièle QUANTIN : Coordination des Centres de recherche - Innovation Recherche et Développement Arcelor
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Le zinc est un des métaux les plus utilisés comme protection anticorrosion pour la galvanisation mais aussi pour l’électrozingage, la métallisation, les peintures riches en zinc, les dépôts en phase vapeur, la shérardisation.
Un revêtement par galvanisation à chaud assure, grâce au recouvrement de l’acier par le zinc, une double protection, d’une part 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, d’autre part 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.
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1. Protection anticorrosion des aciers par le zinc
La corrosion est la destruction des métaux sous l’effet d’un environnement agressif, ce qui correspond en fait au retour spontané d’un métal comme le fer, par exemple, à un état naturel de plus grande stabilité physico-chimique, c’est-à-dire l’état combiné (oxyde, hydroxyde...).
Le zinc est un des métaux les plus utilisés comme protection anticorrosion pour la galvanisation mais aussi pour l’électrozingage, la métallisation, les peintures riches en zinc, les dépôts en phase vapeur, la shérardisation.
Cela s’explique par deux phénomènes :
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les caractéristiques des produits de corrosion du zinc ;
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la protection sacrificielle apportée par le zinc aux substrats ferreux.
1.1 Zinc et produits de corrosion
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Propriétés physiques
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Symbole : Zn.
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Masse atomique : 65,38.
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Masse volumique : 7,14 g /cm3.
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Température de fusion : 419 oC.
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Température d’ébullition : 907 oC.
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Réactivité chimique
Le zinc est en lui-même un métal qui ne présente pas une grande stabilité thermodynamique. En présence d’agents oxydants, même peu violents, il s’oxyde très rapidement, libérant des ions Zn++ (Zn ® Zn++ + 2e–).
Cependant, les ions Zn++ ainsi émis peuvent en général précipiter pour donner avec d’autres espèces chimiques présentes des produits de corrosion peu solubles et ayant donc un rôle protecteur, comme :
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le carbonate de zinc, le plus compact, ZnCO3 ;
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un hydroxycarbonate, Zn5 (CO3)2(OH)6 ;
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l’hydroxyde de zinc, Zn (OH)2 .
On peut aussi avoir des oxy- ou hydrochlorures dont l’effet protecteur est plus faible.
La vitesse de corrosion, une fois cette couche de produits formée, sera fonction de la vitesse de diffusion des espèces réactives telles que l’oxygène au travers de la couche et de leur solubilisation éventuelle.
Les conditions atmosphériques, avec alternance de phases sèches et humides, permettent la formation des sels précédemment...
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