Fiche technique n° 18
La grande majorité des aciers peuvent être galvanisés conformément à la norme EN-ISO 1461. Cependant, des substances telles que le silicium et le phosphore contenus dans l’acier affectent les propriétés du revêtement de zinc, l’épaisseur du revêtement, la rugosité et l’aspect de l’acier galvanisé. D’autres éléments jouent également un rôle.
FORMATION ET COMPOSITION DE LA COUCHE DE GALVANISATION
Contrairement à la peinture et au revêtement par poudre, entre autres, la galvanisation à chaud forme la couche protectrice de zinc à partir d’un composé chimique de fer et de zinc. Pendant l’immersion dans le bain de zinc (à une température de 450°C), trois couches d’alliage fer-zinc (Fe-Zn) dures et gris foncé se forment à la surface de l’acier par un processus dit de diffusion.
Lorsque l’acier est retiré du bain de zinc, le zinc qui s’égoutte et se solidifie simultanément (figure 1) adhère à ces couches d’alliage. Ce zinc solidifié par refroidissement forme une couche argentée et brillante. Les épaisseurs minimales de la couche de zinc sont indiquées dans la norme internationale EN-ISO 1461.
RÉACTIVITÉ DE L’ACIER VIS-À-VIS DU ZINC FONDU
En principe, tous les aciers faiblement alliés peuvent être galvanisés à chaud. Toutefois, la composition chimique de l’acier peut influencer les propriétés suivantes de la couche de galvanisation à chaud : l’épaisseur du revêtement, l’aspect (brillance, uniformité, rugosité), la résistance aux dommages mécaniques locaux (résistance aux chocs) et la structure de la couche de galvanisation.
Dans le cas de certaines teneurs en silicium dans l’acier, la réaction entre le zinc liquide et l’acier est très intense. On parle alors d’acier réactif. Plus la réactivité est élevée, plus l’accrétion des couches d’alliage Fe-Zn est rapide. Pour les aciers réactifs, la proportion de couches d’alliage dans la couche de galvanisation totale est plus élevée que pour les aciers non réactifs ou moins réactifs. Dans certains cas, la couche de galvanisation se compose même exclusivement d’alliages Fe-Zn. Dans le cas des aciers réactifs, l’épaisseur de la couche de galvanisation est relativement importante et l’on risque d’obtenir un aspect moins attrayant en raison des taches gris clair et gris foncé. De nombreuses études ont montré que la teneur en silicium et (dans une moindre mesure) la teneur en phosphore influencent fortement la réactivité de l’acier
INFLUENCE DU SILICIUM (SI)
Lors de la fabrication de l’acier, on utilise du Si ou de l’Al (aluminium) pour éliminer l’oxygène de l’acier. C’est ce qu’on appelle la « trempe » de l’acier. Dans la pratique, le Si est principalement utilisé pour la trempe, de sorte qu’une certaine quantité de Si est toujours présente dans l’acier. Les aciers dont la teneur en Si augmente le taux d’accumulation de zinc sont réactifs. Ce phénomène a été étudié par Sandelin, qui lui a donné son nom. Comme le montre la figure 2, nous obtenons des épaisseurs de revêtement plus importantes pour des teneurs en Si comprises entre 0,03 % et 0,14 % et supérieures à 0,25 %. Les valeurs mentionnées ne sont pas absolues, différentes valeurs limites sont mentionnées dans la littérature (voir tableau 1). De plus en plus d’aciers calaminés à l’aluminium arrivent sur le marché. En général, ces aciers ont une très faible teneur en Si.
| CATEGORIE | TYPERENDE NIVEAUS VAN REACTIEVE ELEMENTEN % (GEW. PERCENTAGE | AANVULLENDE INFORMATIE | TYPERENDE EIGENSCHAPPEN VAN DE DEKLAAG |
|---|---|---|---|
| a | ≤ 0,03% Si en 0,02% P | Zie opmerking 1 en opmerking 4 | 4 De deklaag heeft een glanzend uiterlijk met een fijnere textuur. De buitenste zink-laag maakt deel uit van de structuur van deklaag. |
| b | ≥ 0,14% Si tot ≤ 0,25% Si | Andere elementen kunnen ook invloed hebben op de reactiviteit van staal Met name fosforgehaltes boven de 0,035% geven verhoogde reactiviteit. | Een deklaag kan een glanzend of mat uiterlijk hebben. Afhankelijk van de staalsamenstelling kan de buitenste zinkdeklaag deel uitmaken van de deklaagstructuur of kan een ijzer-zinklegering doorlopen tot het oppervlak van de deklaag,. |
| c | > 0,03% Si tot < 0,14% Si | Er kunnen zich buitensporig dikke deklagen vormen. | De deklaag heeft een donkerder uiterlijk met een grovere textuur. IJzer-/zinklegeringen domineren de deklaagstructuur en lopen vaak door tot aan het oppervlak van de deklaag, met verminderde weerstand tegen hanteringsschade. |
| d | d > 0,25% Si | De dikte van de deklaag neemt toe naarmate het siliciumgehalte hoger is. | |
| Opmerking 1: Staalsoorten met een samenstelling volgens de formule Si ≤ 0,03% en Si + 2,5P ≤ 0,09% hebben naar verwachting deze eigenschappen. Voor koudgewalst staal gelden deze eigenschappen naar verwachting ook, mits de samenstelling van het staal voldoet aan de formule Si + 2,5P ≤ 0,04 %. Opmerking 2: De aanwezigheid van legeringselementen (bijv. nikkel of aluminium) in het gesmolten zink kan grote invloed hebben op de eigenschappen van de deklaag, zoals aangegeven in deze tabel. De aanwijzingen in deze Tabel 1 zijn niet van toepassing bij hoge temperatuur verzinken (d.w.z. dompelen in gesmolten zink van 530 °C tot 560 °C). Opmerking 3: De staalsamenstellingen aangegeven in deze tabel verschillen onder invloed van andere factoren (bijv. warmwalsen) en de grenswaarden van elk bereik zullen daardoor verschillen. Opmerking 4: Staalsoorten met samenstellingen < 0,01% silicium en met een aluminiumgehalte > 0,035% kunnen een lagere reactiviteit vertonen, die kan resulteren in een deklaagdikte die minder is dan verwacht. Bij deze staalsoorten kan de deklaag een verminderde deklaagcohesie vertonen. Opmerking 5: Het ontwerp van het werkstuk dat zal worden verzinkt kan ook invloed hebben op de deklaagkenmerken. |
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INFLUENCE DU PHOSPHORE
Lorsque la teneur en Si de l’acier atteint 0,03 %, la teneur en P entre également en ligne de compte : Si + 2,5P doit alors être inférieur ou égal à 0,09 % pour limiter la réactivité de l’acier laminé à chaud. Pour les aciers à plus haute teneur en Si, les teneurs normales en P n’affectent pas la réactivité de l’acier. Quelle que soit la teneur en Si, la règle suivante s’applique : P < 0,035%.
L’INFLUENCE D’AUTRES ÉLÉMENTS DE L’ACIER
Outre les teneurs en Si et en P, la teneur en C (carbone) doit être inférieure à 0,25 % et la teneur en Mn (manganèse) inférieure à 1,35 %. L’aluminium (Al), le nickel (Ni) et le soufre (S) peuvent également influencer la formation des couches d’alliage. Ainsi, une teneur en Al supérieure à 0,045% combinée à des teneurs en Si inférieures à 0,02% augmentera la réactivité. En revanche, une teneur en Si inférieure à 0,01 % et une teneur en Al supérieure à 0,035 % risquent d’entraîner une épaisseur de couche (trop) faible. Si la teneur en manganèse est supérieure à 1,35 %, il est nécessaire de décaper les matériaux avant de les galvaniser.
COMMANDE D’ACIER
La composition de l’acier est donc très importante pour le résultat de la galvanisation.
EN-ISO 14713-2:2019 indique le résultat attendu d’un acier ayant une certaine teneur en Si ou en P.
Le tableau 1 est extrait de cette norme. Si vous achetez de l’acier, vous pouvez vous y fier, étant entendu qu’en raison des processus de laminage, les teneurs énumérées dans le tableau peuvent différer. La norme relative aux conditions techniques de livraison des aciers de construction non alliés (EN 10025-2:2019) fait également référence à la classification selon la norme EN-ISO 14713. Pour une apparence uniforme d’un projet, il est important de passer la commande d’acier auprès du même atelier sidérurgique. En outre, vous pouvez exiger dans votre commande que les pièces d’acier commandées proviennent du même lot ou, si cela n’est pas possible, qu’elles soient au moins équivalentes en termes de composition chimique. L’indication de la résistance de l’acier ne donne pas une bonne indication de la composition chimique de l’acier.
EN CONCLUSION
Bien que la procédure de galvanisation habituelle ait été appliquée, il peut arriver que l’épaisseur de couche de zinc prescrite, telle que décrite dans la norme EN-ISO 1461, ne soit pas atteinte pour un lot d’acier. Cela peut être dû, par exemple, à un acier très faiblement allié ou à un acier dont la rugosité de surface est très faible. Cela s’applique en particulier à l’acier de la catégorie des aciers de construction soudables à grain fin obtenus par laminage thermomécanique tel que défini dans la norme EN 10025-4. Dans ce cas, le client et l’entreprise de galvanisation doivent se concerter. Une épaisseur insuffisante de la couche de zinc obtenue après galvanisation de ces aciers ne constitue pas un motif de rejet.
EN ISO 1461
Revêtement galvanisé à chaud sur des objets en fer et en acier - Spécifications et méthodes d’essai.
EN ISO14713-2
Revêtements de zinc - Directives et recommandations pour la protection du fer et de l’acier dans les structures contre la corrosion - Partie 2 : Galvanisation à chaud
EN 10025-2
Produits de construction en acier laminés à chaud - Partie 2 : Exigences de conformité technique pour les aciers de construction non alliés
EN 10025-4
Produits de construction en acier laminés à chaud - Partie 4 : Conditions techniques de livraison pour les aciers de construction à grains fins soudables laminés thermomécaniquement
