1. Quel est le mécanisme physique fondamental du détachement de la couche de zinc ?
La couche de zinc et le substrat en acier ne sont pas simplement adhérés physiquement, mais une forte liaison métallurgique est obtenue grâce à la formation d'une couche d'alliage de fer-zinc. Lors d'une galvanisation à chaud normale-, lorsqu'une tôle d'acier propre est immergée dans du zinc fondu, les atomes de fer réagissent avec les atomes de zinc, formant séquentiellement une couche d'alliage dense de phases δ et ζ, la couche de zinc recouvrant la couche la plus externe.
Le mécanisme fondamental du détachement est la rupture de ce lien métallurgique. Cette dégradation peut se produire au sein de la couche d'alliage (par exemple, si la couche d'alliage est trop épaisse et cassante), à l'interface entre la couche d'alliage et le substrat (par exemple, en raison d'impuretés) ou entre la couche d'alliage et la couche de zinc pur. Une fois que la force de liaison interfaciale ne peut pas résister aux contraintes de flexion, d’impact ou de corrosion lors d’un traitement ou d’une utilisation ultérieure, la couche de zinc se décolle en flocons ou en poudre.
2. Comment les résidus sur la surface du substrat provoquent-ils le pelage de la couche de zinc ?
C’est la cause la plus fréquente de pelage sur la chaîne de production. Si une émulsion résiduelle, de l'huile de laminage, de la poudre de fer ou de la poussière reste à la surface de la bande laminée à froid et n'est pas complètement éliminée avant d'entrer dans le bain de zinc, ces contaminants agissent comme un « gel de protection », empêchant le contact direct entre le zinc fondu et le substrat de fer. Il en résulte des zones dans lesquelles une couche d'alliage ne peut pas se former ou dans lesquelles la couche d'alliage formée est extrêmement fine et discontinue.
Dans de telles zones, la couche de zinc semble être plaquée, mais elle est en réalité simplement enroulée mécaniquement autour des contaminants, avec une adhérence extrêmement faible. Lors de tests ultérieurs de redressage, d'emboutissage ou même de simples tests de pliage, la couche de zinc se décolle par plaques, exposant la surface grise du substrat, communément appelée « fer exposé ». Par conséquent, un processus complet de nettoyage avant-placage (lavage alcalin, nettoyage électrolytique, brossage) constitue la première ligne de défense contre le pelage.
3. Quels problèmes surviennent lorsque la surface du substrat est trop réactive ou présente une teneur anormale en silicium ?
Si la surface du substrat est trop réactive ou si la composition chimique de l'acier elle-même dépasse la plage normale, cela peut conduire à une autre -croissance excessive et désordonnée de la couche d'alliage, formant ce que l'on appelle "l'effet Sandelyn" ou une couche d'alliage ultra-épaisse.
Plus précisément, lorsque la teneur en silicium dans l'acier est comprise entre 0,05 % et 0,15 %, ou lorsque la teneur en silicium + phosphore atteint une plage spécifique, la réaction fer-zinc devient anormalement vigoureuse, générant une couche d'alliage à phase δ- à croissance rapide et lâche. Cette couche d'alliage est extrêmement fragile, présente de nombreux vides internes, une expansion volumique importante et une très faible résistance. Lorsque la bobine galvanisée subit une flexion ou un impact, des fissures s'initient et se propagent facilement dans cette couche d'alliage fragile, provoquant finalement le détachement fragile de la totalité de la couche de zinc, ainsi que d'une partie de la couche d'alliage. Ce détachement est souvent caractérisé par une couche de résidus d'alliage gris recouvrant encore la surface du substrat après le décollement de la couche de zinc.
4. Comment les contraintes lors de l'usinage provoquent-elles le détachement de la couche de zinc ?
Même avec une liaison métallurgique parfaite, un détachement se produira si la déformation mécanique ultérieure dépasse la limite de ductilité de la couche de zinc elle-même. La couche galvanisée est essentiellement un revêtement métallique présentant une certaine ductilité, mais bien inférieure à celle du substrat en acier.
Lorsque les bobines galvanisées subissent une courbure à petit-rayon, un emboutissage profond ou un redressement important, la surface extérieure de la tôle d'acier est étirée, tandis que la surface intérieure est comprimée. La couche de zinc pur peut se déformer dans une certaine mesure, mais la couche fragile d'alliage de fer-zinc (en particulier la phase δ près du substrat) n'a presque aucune ductilité. Une fois que la déformation en traction ou en compression dépasse la valeur critique de la couche d’alliage (généralement inférieure à 1 %), des microfissures apparaîtront d’abord dans la couche d’alliage. À mesure que la déformation s’intensifie, les fissures se propagent le long de l’interface et finissent par décoller toute la couche de zinc des bords des fissures. La gravité du détachement est positivement corrélée à l'épaisseur du revêtement : plus la couche de zinc est épaisse, plus la couche d'alliage a tendance à être épaisse et plus elle est facile à détacher pendant le traitement.
5. Comment les facteurs corrosifs présents dans l'environnement d'utilisation entraînent-ils un détachement tardif du revêtement de zinc ?
Même si l'adhérence est satisfaisante en usine, des environnements corrosifs défavorables pendant le stockage, le transport ou l'utilisation à long terme peuvent « ouvrir » le revêtement de zinc à partir des bords ou des défauts localisés.
Cela est principalement dû à deux mécanismes : la défaillance induite par l'hydrogène-et la décollement cathodique. Par exemple, dans les atmosphères industrielles ou marines humides contenant des sulfures, les milieux corrosifs peuvent pénétrer jusqu'à l'interface entre le revêtement de zinc et le substrat en acier, formant des micro-cellules de corrosion. Le substrat en acier, agissant comme l'anode, est lentement corrodé et la pression d'hydrogène qui en résulte s'accumule à l'interface, provoquant un « renflement » du revêtement de zinc du substrat, conduisant finalement à un détachement sur une grande surface. Un autre scénario est que le revêtement de zinc au bord coupé de la bobine galvanisée se corrode en premier et que les produits de corrosion expansés se décollent des revêtements de zinc intacts adjacents, créant un phénomène de « pelage ». Par conséquent, la protection contre l'humidité pendant le stockage et le transport, ainsi que la prévention d'une humidité élevée et d'une pollution élevée prolongées dans l'environnement d'utilisation, sont essentielles pour maintenir l'adhérence du revêtement de zinc à long terme.