Réaction de galvanisation

1.1 - Zinc et produits de corrosion
1.2 - Protection électrochimique

2 - Réaction de galvanisation

2.1 - Formation des alliages interfaciaux
2.2 - Diagrammes d’équilibre. Caractérisation des phases

Tableau 1
2.3 - Paramètres de la réaction

3 - Étapes principales d’une opération de galvanisation

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Auteur(s)

Danièle QUANTIN : Coordination des Centres de recherche - Innovation Recherche et Développement Arcelor

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INTRODUCTION

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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-cor1530

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Étapes principales d’une opération de galvanisation

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2. Réaction de galvanisation

Le revêtement galvanisé n’est pas un simple dépôt de zinc à la surface de l’acier comme pourrait l’être par exemple une peinture. Il s’agit réellement d’une réaction métallurgique de double diffusion entre le zinc et le fer.

Cette diffusion conduit à la formation de couches d’alliages Fe-Zn composés intermétalliques.

Le revêtement galvanisé est donc composé :

d’une ou plusieurs couches de composés intermétalliques dépendant de la nature du bain (présence d’aluminium en particulier) et du procédé technologique ;
d’une couche finale de zinc externe, zinc entraîné au retrait de la pièce par capillarité.

2.1 Formation des alliages interfaciaux

Lorsque l’on plonge un élément en acier dans un bain de zinc en fusion, différents phénomènes se produisent plus ou moins conjointement :

le mouillage de l’acier par le zinc lié à la composition superficielle de l’acier, à sa propreté, à sa rugosité d’une part et aux caractéristiques du bain (composition et température) d’autre part ;
une attaque du fer par le bain avec dissolution ;
des réactions de diffusion conduisant à la formation d’alliages intermétalliques, dépendant du bain et des conditions opératoires (temps – température), de type Fe-Zn ou Fe-Al.

Les règles de formation de ces couches sont liées à deux aspects.

Un aspect thermodynamique : les diagrammes d’équilibre Fe-Zn et Fe-Zn-Al donnent les possibilités de combinaison des deux éléments (ou des trois éléments) 2.2 .

On identifie :
- pour un bain de zinc pur ; les phases Γ, δ₁ , ζ, η (figure 3) ;
- pour un bain Zn + (0,1 à 0,2 %) Al : les phases Fe₂Al₅ et η , en général (figure 4).