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RÉSUMÉ
Les revêtements électrolytiques présentent de nombreux avantages, tant par leurs vocations fonctionnelles, anticorrosion par exemple, que pour leurs propriétés esthétiques. Leur utilisation concerne des branches d'activités très diverses, à l'instar de l'industrie chimique, du bâtiment, de l'automobile, de l'aéronautique. Sous l'impulsion du secteur automobile, à la recherche de revêtements permettant d'assurer la garantie décennale contre la corrosion, des codépôts à base de zinc, plus performants que les revêtements de zinc pur, ont été mis au point. Dans la pratique, les principales formulations d'électrolytes, disponibles sur un marché très concurrentiel, concernent les systèmes zinc-nickel, zinc-cobalt et zinc-fer. L'électrodéposition à partir d'électrolytes bimétalliques demande cependant une grande maîtrise du procédé, souvent difficilement compatible avec les exigences de coût des donneurs d'ordre.
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Martine DEPETRIS-WERY : Ingénieur électrochimiste CNAM – Docteur en Chimie-Physique - Professeur à l'IUT d'Orsay – Université Paris XI
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Hassine Ferid AYEDI : Docteur ès Sciences - Professeur à l'École Nationale d'Ingénieurs de Sfax (Tunisie)
INTRODUCTION
Les revêtements électrolytiques présentent de nombreux avantages, tant par leurs vocations fonctionnelles, anticorrosion par exemple, que pour leurs propriétés esthétiques. Leur utilisation concerne des branches d'activités très diverses, à l'instar de l'industrie chimique, du bâtiment, de l'automobile, de l'aéronautique…
Dans le domaine de l'anticorrosion, les revêtements de cadmium et, dans une moindre mesure, ceux de zinc ont longtemps assuré la protection des aciers et des alliages légers ou cuivreux. Jusque dans les années 1970, le cadmiage était la solution la plus répandue dans tous les secteurs industriels et ce, en raison des qualités exceptionnelles de ces revêtements (excellente tenue à la corrosion, faible résistance de contact, propriétés mécaniques et tribologiques). Aujourd'hui, l'utilisation de composants à base de cadmium est fortement réglementée, compte tenu de sa toxicité reconnue sur l'environnement et sur la santé des personnes exposées. Interdits dans les équipements et les machines de nombreux champs d'activités, leur emploi subsiste néanmoins pour certaines applications spécifiques dans l'aéronautique, le domaine spatial, le nucléaire… qui exigent des niveaux de sécurité élevés.
Sous l'impulsion du secteur automobile, à la recherche de nouveaux revêtements permettant d'assurer la garantie décennale contre la corrosion, l'effort de recherche-développement a porté sur la mise au point de codépôts à base de zinc plus performants que les revêtements de zinc pur. Dans ce contexte, de nombreux travaux ont été consacrés aux systèmes alliés : zinc-nickel, zinc-nickel-fer, zinc-cobalt, zinc-fer, étain-zinc et zinc-manganèse. Dans la pratique et depuis 1970, les principales formulations d'électrolytes, disponibles sur un marché très concurrentiel, concernent les systèmes zinc-nickel, zinc-cobalt et zinc-fer. Elles permettent :
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d'élaborer des revêtements présentant une résistance à la corrosion comparable, voire supérieure, à celle de leur homologue en zinc pur ;
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de réaliser de bonnes finitions (phosphatation, cosmétique) à des fins d'applications spécifiques.
Au demeurant, même si les performances de ces codépôts sont supérieures, sinon égales, à celles de leur homologue en zinc non allié, l'électrodéposition à partir d'électrolytes bimétalliques est plus délicate et demande une grande maîtrise du procédé, souvent difficilement compatible avec les exigences de coût des donneurs d'ordre.
Ce dossier, dédié aux revêtements Zn-X, avec X = Fe, Co, Ni, Mn, Sn, traitera des bains d'électrodéposition, des caractéristiques des revêtements, de l'hydrogène récurrent à leur élaboration et, enfin, de leur tenue en service.
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8. Codépôts Zn-X et hydrogène
Les traitements de surface par voie humide sont générateurs d'hydrogène. L'hydrogène, issu de la réduction de l'eau (ou de l'ion hydronium), peut être produit, aussi bien lors de :
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traitements « chimiques » (décapage chimique, conversion…) mettant en œuvre des réactions d'oxydoréductions entre le matériau métallique à traiter et la solution ;
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traitements électrolytiques pour lesquels la pièce, en situation de cathode, est soumise à la seule réduction de l'eau (dégraissage cathodique par exemple) ;
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plusieurs réactions concomitantes (électrodéposition proprement dite où intervient une compétition entre la réduction de l'eau et celle des ions métalliques).
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Lors du processus électrochimique, une partie de l'hydrogène généré se recombine pour former du dihydrogène gazeux qui s'échappe dans la solution, alors qu'une infime partie, sous forme atomique ou ionique, diffuse dans le substrat [6]. Cet hydrogène occlus peut induire, lorsque le matériau considéré est l'acier et, tout particulièrement, les aciers à hautes résistances mécaniques, des dysfonctionnements importants pouvant aller jusqu'à la rupture différée de la pièce en situation d'usage. Afin d'y pallier, tout en conservant les propriétés initiales du substrat, il est d'usage, pour les pièces en acier électrozinguées, d'effectuer, après la séquence d'élaboration du revêtement, une désorption thermique, appelée communément « dégazage », à une température voisine de 200 oC durant plusieurs heures, suivant diverses procédures imposées par les donneurs d'ordre [3].
Cette procédure demeure valable pour les codépôts de zinc, même si certains d'entre eux semblent être moins fragilisants, comme le laisse paraître la pratique pour les revêtements de zinc-nickel. Il reste que, jusqu'à ce jour, peu d'études ont contribué à étayer ou à infirmer cet état de fait.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHASSAING (E.) - Alliages électrodéposés. - [M 1 620] (2006).
-
(2) - N'GUYEN (B.) - Electrodéposition en courants pulsés. - [M 1 627] (1998).
-
(3) - DEPETRIS-WERY (M.), AYEDI (H.F.) - Electrozingage. - [M 1 600] (2007).
-
(4) - GIGANDET (M.-P.), THIERY (L.) - Chromatation. - [M 1 558] (2004).
-
(5) - GIGANDET (M.-P.), THIERY (L.) - Traitements de conversion sans chrome hexavalent. - [M 1 559] (2004).
-
(6) - BRASS (A.M.), CHENE (J.), COUDREUSE (L.) - Fragilisation des aciers par l'hydrogène : étude et prévention. - [M 175] (2000).
ANNEXES
Références bibliographiques
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