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Auteur(s)
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Martine WÉRY : Ingénieur électrochimiste du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) - Docteur en chimie physique - Maître de conférences au département Chimie de l’IUT de Besançon-Vesoul
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Cet article traite de l’élimination par voie chimique des couches d’oxydes formées lors de traitements thermiques et/ou mécaniques antérieurs (décalaminage), ou l’activation de l’interface dans le cadre d’une séquence située entre le dégraissage et le traitement de surface proprement dit. Le décapage chimique des matériaux revêtus fera l’objet de l’article Traitements des matériaux revêtus .
Il ne s’agit pas toutefois de faire un inventaire exhaustif du décapage de l’ensemble des métaux ou alliages. On trouvera essentiellement le traitement des aciers et de quelques métaux ou alliages courants.
D’une manière générale, les oxydes métalliques présentent un caractère basique ou amphotère pour certains (cas de l’alumine par exemple). C’est la raison pour laquelle les solutions de décapage sont essentiellement acides et plus particulièrement composées d’acides minéraux, peu onéreux et faciles à retraiter.
Le décapage chimique procède par la dissolution acide/base de l’oxyde superficiel puis par la corrosion généralisée du métal sous-jacent. Toutefois, lorsque le matériau a subi antérieurement un traitement thermique oxydant, l’élimination du film superficiel résulte d’une suite d’étapes élémentaires fondées sur le développement d’un couplage rédox entre le métal de base (anode) et les oxydes non stœchiométriques (cathode). Un tel mécanisme peut être évoqué dans le cas du décapage des aciers doux, mettant en jeu le couplage calamines/acier ou dans celui du cuivre qui résulte d’un couplage rédox entre l’oxyde cuivreux (cuprite) et le cuivre.
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2. Aciers inoxydables
La surface d’un acier spécial, et en particulier d’un acier inoxy-dable, est encore plus complexe que les surfaces des aciers présentées dans l’article [M 1 455] Décapage des métaux, (§ 2.2). Si les causes pouvant être évoquées sont multiples, on peut cependant citer :
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leur composition dans laquelle interviennent de nombreux éléments chimiques (Cr, Ni, Mo...) ;
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les traitements thermiques, thermo-mécaniques qu’il est possible de leur faire subir.
Ainsi la couche superficielle, constituée essentiellement d’oxydes de chrome, peut montrer de grandes différences de composition en fonction de l’atmosphère du four, de la température et de la durée du recuit, etc.
Dans une atmosphère de four faiblement oxydante, il se forme une calamine de couleur brune peu adhérente et facilement soluble alors que, dans une atmosphère réductrice, se crée une calamine gris-bleuté uni difficilement soluble [43].
Les solutions décapantes employées pour éliminer les oxydes de fer ne conviennent donc pas pour le décalaminage des aciers inoxydables. Les formules adaptées sont constituées d’un mélange de divers acides (acides nitrique, fluorhydrique, sulfurique...) en proportions variables et employées à température ambiante ou à chaud (T » 50 à 60 C). La durée de décapage est variable et doit être adaptée à la composition et à la structure de l’acier traité ainsi qu’aux caractéristiques finales de la surface (aspect, rugosité...).
Le tableau 3 présente plusieurs solutions de décapage qui ont fait leurs preuves. On distinguera les milieux relatifs au traitement des aciers ferritiques et martensitiques au chrome et au chrome-molybdène de ceux destinés au traitement des aciers austénitiques et austénoferritiques.
L’utilisation d’acide chlorhydrique dans les solutions peut engendrer une corrosion par piqûres. Il est donc fortement recommandé d’ajouter dans ce cas des inhibiteurs de corrosion.
L’emploi du procédé nitrofluorydrique, bien que garantissant un bon état de surface final, présente de graves inconvénients liés aux produits de décomposition de l’acide nitrique : pollutions atmosphérique...
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