Galvanisering

Den galvanisering er virkningen af en dækstykke af et lag zink for at beskytte mod korrosion . Behandlingen siges at være antikorrosiv . Ordet stammer fra navnet på opfinderen Luigi Galvani (1737-1798), italiensk fysiker og læge, der opdagede galvanisme den6. november 1780.

I industrien refererer dette udtryk i det væsentlige til " varmforzinkning " -processer   .

Introduktion

Historie

De første patenter til varmforzinkning (ved at dyppe alle elementerne) stammer fra 1840'erne . Den franske ingeniør Stanislas Sorel opnår patent på10. maj 1837til denne varmgalvaniseringsmetode. I 1837 opdagede den tyske fysiker og ingeniør russeren Moritz Hermann von Jacobi galvanisering i Sankt Petersborg . I 1854 oprettede industrien og kemikeren Léopold Oudry et elektrokemisk værksted i Auteuil i 10 rue Cuissard (i dag rue Félicien David). Han lykkes med holdbart at samle små dele, og ved at ændre sin proces opnår han rækkefølgen af galvanisk kobberbelægning af alle objekter og monumenter i støbejern i byen Paris og især flere springvand.

Kemisk princip

Princippet er katodisk beskyttelse ved offeranode  :

De forskellige processer

Flere industrielle processer kan bruges til at galvanisere en del:

Det skal bemærkes, at uanset den valgte proces, skal den del, der skal galvaniseres, først rengøres (af fedt, oxider, kalk , støv osv.), Ellers vil zinken blive dårligt (eller slet ikke) på delene. "beskidte" dele, hvilket gør galvanisering ineffektiv.

Varm forzinkning

Den varmgalvanisering , eller mere præcist "dip varmforzinkning" er en teknik af industrien metallurgi , der bruges til at beskytte mod korrosion et stykke stål med zink . Denne proces giver den beskyttende belægning vedhæftning, uigennemtrængelighed og mekanisk styrke. En del behandlet med galvanisering siges at være galvaniseret .

Kemiske principper

Varmgalvanisering involverer belægning og binding af stål med zink ved at nedsænke stålet i et bad af smeltet zink ved ca. 450  ° C.

Denne proces består ikke kun i at deponere zink over nogle få mikrometer på overfladen af ​​stålet. Zinkbelægningen kemisk bundet til basen stål, fordi der er en kemisk reaktion metallurgiske diffusion mellem zink og jern eller stål til 450  ° C . Når stålet fjernes fra zinkbadet, er der dannet flere lag zink-jernlegeringer på dets overflade, hvorpå det medrevne zink størkner. Disse forskellige lag af legeringer , som for nogle er hårdere end basisstål, har et stadig højere zinkindhold, jo tættere man kommer på belægningsoverfladen. Behandlingen skal overholde ISO 1461 (“Varmgalvaniserede belægninger på færdige støbejern og stålprodukter”).

I 2014 var der omkring 55 varmforsinkede industrianlæg i Frankrig. De galvaniserer omkring 600.000 tons stål om året, hvoraf 45% er beregnet til bygninger ( rammer , metalarbejde , gelænderelementer osv.). De andre anvendelser vedrører gademøbler ( offentlig belysning , skiltning , barrierer og kollisionsbarrierer ), energi, transport (inklusive køreledningsbærere ) og forskellige understøtninger, især i svømmehaller eller til søs, dvs. i en særlig grim fugt og / eller klor -holdige anlæg i vandrensningsanlæg eller rensningsanlæg eller husdyrbygninger i en sur atmosfære.

Den varme galvaniseringsproces på færdige produkter (kontrakt)

Anvendelsen af ​​en zinkbelægning ved galvanisering er ikke begrænset til nedsænkning af en ståldel i et bad af smeltet zink. Galvaniseringen af ​​færdige produkter finder sted i etaper.

Ansøgningsproces

Galvaniseringen af ​​færdige produkter består af 8 hovedtrin:

I gennemsnit tager det 60 til 70 kg zink for at beskytte et ton stål mod korrosion. Følgende figur repræsenterer de forskellige faser af galvanisering af færdige produkter.

Korrosionsbeskyttelse, der går ud over en simpel zinkaflejring

Varmgalvanisering handler ikke kun om deponering af zink på stålets overflade. Zinkbelægningen er metallurgisk bundet til basisstålet, fordi der opstår en metallurgisk diffusionsreaktion mellem zink og jern.

Når stålet fjernes fra badet, er der dannet flere lag zink-jernlegeringer på dets overflade, hvorpå det medrevne zink størkner. Disse forskellige lag af legeringer, der er hårdere end basisstålet, har et stadig højere zinkindhold, jo tættere man kommer på overfladen af ​​belægningen.

Således giver denne specificitet, der er knyttet til galvaniseringsprocessen, den beskyttende belægning med vedhæftning, uigennemtrængelighed og mekanisk modstand .

Derudover er tykkelsen af ​​denne belægning større end den, der opnås med andre beskyttelsesteknikker.

En teknik baseret på et relevant valg af stål

Belægningen af ​​en varmgalvaniseret del (tykkelse, struktur og udseende) varierer hovedsageligt alt efter stålets sammensætning. Dets silicium- og fosforindhold spiller en vigtig rolle i dets reaktivitet med hensyn til flydende zink.

Derfor er det vigtigt at vælge det rigtige stål, der skal galvaniseres. Standard NF A 35-503 (2008) definerer 3 kategorier af stål, der er egnede til galvanisering, afhængigt af indholdet af disse to elementer.

Kategori A og kategori B er normalt reaktive: efter galvanisering har de et smukt ensartet udseende med tykkelser mindst i overensstemmelse med standard NF EN ISO 1461.

AFNOR NF 35-503 Standard: Hvad skal man huske  :

Aspekt Belægningens mekaniske modstandsdygtighed Belægningsmasse brug
Kat. PÅ Fremragende Fremragende Standard, overholder minimumsstandarden Æstetisk og antikorrosionsforskning
Kat. B Godt godt Standard, generelt over minimumsstandarden Korrosionsforskning og korrekt udseende
Kat. VS Vej Gennemsnit Stærkere - til aggressive miljøer Optimal søgning efter beskyttelse

Disse elementer er rent vejledende.

Kategori C-stål er mere reaktive: deres udseende efter galvanisering er mere mat med mulighed for marmorerede eller ru grå områder uden konsekvens af modstandsdygtigheden mod korrosion. Tykkelserne når 120 til 200 mikron eller endnu mere. De kan overstige 200 mikron for dele, der kræver længere nedsænkningstider.

(*) Klassificering af stål efter deres silicium- og fosforindhold

Element% Kategori A Kategori B Kategori C
Ja ≤ 0,030 ≤ 0,040 0,14 ≤ Si ≤ 0,25
Hvis +2,5 s ≤ 0,090 ≤ 0,110 -
P - - ≤ 0,035

Efter aftale med ordren kan produktanalyse udføres.

Den industrielle galvaniseringsproces (kun til galvanisering af kontinuerlige stålspoler)

Skematisk diagram

Stripping

For at galvanisere en del skal den være upåklagelig og fri for snavs ( kalk , fedt ). For at syle det er der to hovedmetoder: Bejdsning med syre ( saltsyre eller svovlsyre ) og skudblæsning:

Galvanisering og konditionering (kun til kontinuerlig galvanisering)

Varmgalvaniserende kontinuerlige linjer består af følgende:

Karakteristik af varmgalvaniserede dele

Tykkelsen af ​​denne belægning er større end den, der opnås med andre beskyttelsesteknikker. For eksempel for EDF / SNCF-standarder i Frankrig er zinkovertrækstykkelsen 70 µm. EN ISO 1461-standarden pålægger mindst 55  µm for stål med en tykkelse mellem 1,5 og 3  mm , 70  µm for stål med en tykkelse mellem 3 og 6  mm og 85  µm for stål med en større tykkelse til 6  mm .

Galvaniseringens offeregenskab er en vigtig faktor i valget af denne proces. Faktisk, hvis metallet udsættes for en varmgalvaniseret del , sikrer reaktionen mellem jern (Fe + ) og zink (Zn - ), at den levende del vil blive helet ved aflejring af zinksalt.

Den amerikanske varmforzinkere Association giver korrosionsbestandighed af galvaniserede metaller:

Efter arbejde udført af Galvazinc- foreningen finder du de to tabeller, der angiver levetiden og den korrosionshastighed, der kan forventes i henhold til de forskellige miljøer, som galvaniseret stål kan udsættes for:

Kold galvanisering findes ikke

Det er en forkert betegnelse for elektrogalvanisering . Dette udtryk bruges ofte til aerosolmaling, der ofte indeholder aluminiumspulver eller zinkpulver i meget små mængder. Med dette system er der ingen oprettelse af en intermetallisk, dvs. en reaktion (blanding) mellem jern og zink. Andre industrier kan også bruge dette udtryk for zinkaflejringer via en elektrolytisk proces kaldet elektrogalvanisering.

Galvanisering ved centrifugering

Generel

Den varmgalvanisering har sådanne fordele, at dens anvendelsesområde fortsætter med at ekspandere. Flere og flere dele af små dimensioner (befæstelseselementer, skruer, gevindstænger osv.) Varmgalvaniseres.

Den teknik, der anvendes til denne type produktion er centrifugal galvanisering, også kaldet spin galvanisering.

Processer

I stedet for at blive hængt på samlinger eller ophængt under gynger placeres de dele, der skal galvaniseres, i portioner i kurve og centrifugeres ved udløbet af zinkbadet. Fordele ved centrifugering  :

Sherardisering

Den shérardisation er en metode opfundet af Sherard Cowper Cowles i begyndelsen af XX th  århundrede. Denne korrosionsbeskyttende termokemiske proces består af diffusion og penetration af zink i stålet. Sherardisering gør det muligt at opnå en belægning af jern-zink-legeringstypen i to lag jern-zink-legering, det delvist diffunderede gammalag, der indeholder 21 til 28% jern, og det kompakte delta-lag, der indeholder 8 til 10% jern.

Behandle

Under sherardisering opvarmes de faste fasedele fra 380 til 450  ° C i en lukket kasse animeret af en langsom rotation i nærvær af zinkpulver og et inaktivt materiale. Ulegeret kulstofstål, HR-stål, sintret materiale, jern og støbejern egner sig meget godt til sherardisering.

Flere efterbehandlinger kan udføres:

Ansøgninger

Sherardisering er en anti-korrosions- og anti-slidbehandling, den opfylder mange applikationer i industrien:

Fordele

Sherardisering har følgende fordele:

Miljømæssige aspekter

Ifølge Galvazinc Association (sammenslutning af Galvanizers), den økobalance af materialet er af interesse, fordi varmforzinkning, selvom forbruge energi og kemikalier, er "i forhold til andre korrosionshindrende processer såsom malinger, energisk to gange. Mere økonomisk, over en betragtes som en levetid på 60 år […] takket være den totale fravær af nødvendig vedligeholdelse på de behandlede dele, uden at der skal males igen hvert 15. år  ” .
Levetiden for galvaniserede dele ville også være længere, især i de mest aggressive miljøer. Fem parametre vil påvirke det - uundgåelige - korrosionsfænomen: temperatur, fugtighed, mængde nedbør, koncentration af forurenende stoffer (SO 2- type ) og klorniveau. "Afhængigt af placeringen kan atmosfærens aggressivitet halvere rummets levetid." En lokal behandling baseret på speciel dupleksmaling vil altid være mulig for at forlænge de eksponerede elementers levetid med ti år.

Kilder

Denne definition kommer fra stedet for den franske forening for udvikling af galvanisering af GALVAZINC ( ISO 1461- standard ) og fra stedet for en galvaniseringsspecialist Galva Union SA . Dette websted tilbyder også videoer om galvaniseringsprocesser, der er tilgængelige i webstedets mediebibliotek; se især videoen varmgalvanisering ved centrifugering . Se også PRESTIA-gruppesiden (medlem af Galvazinc) og Galva Atlantique (medlem af Galvazinc).

Noter og referencer

  1. Gallica, ”  Ny opdagelse patenteret i 15 år. : Sorel-proces til galvanisering af jern  ” , på gallica.bnf.fr (konsulteret den 20. februar 2020 ) .
  2. Batiactu, Galvanisering, en mere end hundrede år gammel industriel proces, men stadig relevant
  3. Hubert Demory, “  Monsieur Oudrys hemmeligheder  ” , på mapage.noos.fr (adgang til 19. februar 2020 ) .
  4. http://www.chardon-couchoud.fr/zinc_electrolytiques.html
  5. http://www.progalva.be/documents/bijlagen/tf-20-la-galvanisation-a-chaud-et-la-protection-cathodique.pdf
  6. http://galvazinc.com/la-galvanisation/le-zinc/technologies-et-proc%C3%A9d%C3%A9s.html
  7. http://www.arcelormittal.com/sections/fileadmin/redaction/pdf/Brochures/Galvanisation_FR.pdf
  8. "  Galvanisering ved centrifugering - GALVA UNION specialist i galvanisering  " , om galvanisering og pulverlakering GALVA UNION (adgang 15. august 2020 ) .
  9. Interview med Ludovic Néel (Galvazinc) af batiactu , juni 2012

Se også

Bibliografi

Relaterede artikler

eksterne links