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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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4. Fragilisation par l’hydrogène
Nous avons fait apparaître clairement dans les paragraphes précédents que le décapage en milieu acide est un traitement générateur d’hydrogène. Le mécanisme d’évolution de l’hydrogène se produit en plusieurs étapes successives : une réaction qui fait apparaître l’espèce adsorbée (M Hads), suivie d’une désorption chimique ou électrochimique (suivant la nature du métal) qui conduit à la production d’hydrogène moléculaire. Une quantité variable d’hydrogène adsorbé peut diffuser dans le métal et y être absorbé (Hads ® Habs). La pénétration de l’hydrogène dans le matériau métallique peut donc affecter voire modifier certaines de ses propriétés physiques. Cette modification peut s’accompagner d’effets néfastes, le plus souvent lorsque le métal traité est sollicité mécaniquement, connus sous le terme de fragilisation par l’hydrogène [56][57][58][59]. Ces dégradations sont d’autant plus accentuées que l’hydrogène est présent en grande quantité dans le matériau.
La sensibilité d’un matériau vis-à-vis de l’hydrogène dépend de nombreux paramètres intrinsèques au matériau ou liés à son environnement. Ainsi, la nature chimique du métal et par conséquent la présence de certains éléments d’alliages jouent un rôle important. Les facteurs métallurgiques, tels que l’état superficiel ou la micro-structure par exemple, doivent être également considérés. On convient généralement que la sensibilité à l’hydrogène diminue, dans l’ordre, suivant les microstructures : martensite ® bainite ® perlite globulaire [59].
Le comportement de l’interface contribue à la sensibilité du matériau à l’hydrogène. Ainsi, la présence d’une couche de calamine semble favoriser l’absorption d’hydrogène [60]. Enfin si la fragilisation peut se déclencher en présence ou en l’absence de contraintes appliquées, le phénomène est sensible à l’existence de contraintes résiduelles superficielles ou internes.
Les autres paramètres gouvernant l’introduction d’hydrogène sont la durée du traitement et les facteurs liés à l’environnement (nature du milieu, température...). S’il semble...
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