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PREPARATION M Cote, 02/2009. 2 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Le dégraissage se pratique Le dégraissage se pratique.

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1 PREPARATION M Cote, 02/2009

2 2 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Le dégraissage se pratique Le dégraissage se pratique : - dans lindustrie de transformation des métaux (après usinage ou déformation à froid ou à chaud, avant et après traitements thermiques, avant soudage...) - dans un atelier de traitements de surface proprement dit (avant galvanisation, dépôts métalliques, émaillage, conversions chimiques ou électrolytiques) - dautres applications plus marginales telles que le nettoyage avant réparation ou assemblage de pièces électroniques ou électrotechniques complexe et très vaste Le sujet est complexe et très vaste chaque application imposant des conditions particulières de traitement Impossible de traiter le dégraissage dans son intégralité Choix : Etape pour la préparation de linterface métallique pour TdS voie humide Quel dégraissage choisir ? Que fait-on durant le dégraissage ? Comment contrôler son efficacité ? CHOIX DEGRAISSAGE

3 3 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Quand ? Définition générale du dégraissage : « dégraissage = Traitement chimique ou électrolytique qui a pour rôle de rendre la surface physiquement propre afin dassurer le bon déroulement des opérations ultérieures et par là même, de garantir la qualité du produit fini. » Avant de subir un Traitement de Surface, un matériau métallique est généralement oxydé et couvert dhuiles ou de graisses. le dégraissage a une double vocation : - assainir linterface métallique en éliminant les pollutions superficielles - assurer la mouillabilité (à leau) de la surface et donc conférer au métal lhydrophilie requise pour les TdS ultérieurs. Car le dégraissage est une opération-clef dans le procédé de fabrication Pourquoi ? CHOIX DEGRAISSAGE

4 4 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Comment choisir le dégraissage approprié ? 1. Sachant apprécier la nature exacte de linterface métallique donc connaître - lhistoire amont du matériau dune part - les conditions aval du TS 2. Prenant en compte le coût du traitement, les contraintes environnementales CHOIX DEGRAISSAGE

5 5 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Nature des polluants de surface -une zone perturbée par divers phénomènes physiques (laminage…) ou chimiques (oxydation interne, …) - une zone transformée, constituée par un mélange doxydes divers -une zone contaminée caractérisée par la présence de couches physisorbées et chimisorbées de molécules organiques ou dautres composés issus de latmosphère ambiante (contamination organique). CHOIX DEGRAISSAGE

6 6 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface La phase de dégraissage se subdivise en 2 grandes classes : un prédégraissage aux solvants un dégraissage chimique suivi ou non dun traitement électrolytique, réalisés en milieu aqueux et destinés à détruire le résidu huileux de faible épaisseur. qui contribue à éliminer lessentiel des polluants organiques (à diminuer !) TYPES DE DEGRAISSAGE

7 7 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Les solvants : Avantages : Traite la majorité des matériaux métalliques (alliages ferreux et cuivreux) mais posent quelquefois des problèmes avec les alliages légers. Ex : le trichloréthylène chaud se décomposer sous leffet de la lumière ou par un chauffage prolongé (à 125°C). Il se forme alors de lacide chlorhydrique qui peut conduire à la corrosion des pièces traitées. utiliser des solutions de trichloréthylène stabilisées par des additifs (généralement des amines ou des polyphénols) qui annihilent la décomposition. Inconvénients : environnement DEGRAISSAGE SOLVANTS

8 8 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Quel choix de solvant ? Sélectionner un solvant pour le dégraissage industriel, cest choisir : -un produit ininflammable, possédant des propriétés dissolvantes importantes vis-à-vis des graisses -Un produit naltérant pas le substrat - dune grande stabilité chimique - dun bas prix de revient - dun recyclage facile mais surtout présentant des garanties quant à son innocuité vis-à- vis de lhomme et de son environnement. -Tenir compte de la facilité avec laquelle lélimination de la couche adsorbée de solvant sur la surface métallique se fera au profit dun composé minéral par exemple. DEGRAISSAGE SOLVANTS

9 9 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Après un dégraissage solvant mouillabilité faible de la surface métallique Problèmes pour TdS après par voie humide difficile de trouver un solvant qui réponde à toutes les exigences solvant approprié Pas de bon et de mauvais solvant on parle de solvant approprié compromis entre efficacité et réglementation solvants chlorés ont beaucoup été utilisés pour le dégraissage des métaux ex : (1,1,1) trichloroéthane DEGRAISSAGE SOLVANTS

10 10 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Dégraissage chimique réalisé après pré-dégraissage solvant Dégraissage chimique permet le film huileux résiduel et confère un caractère hydrophile à la surface Encore plus que dans le cas du dégraissage solvant, le choix du milieu dépend de la nature des polluants organiques, de linterface, … Pas daction de dissolution (différent du dégraissage solvant) Deux mécanismes se distinguent : -la détergence : décoller les souillures graisseuses -la saponification : décomposition de la pellicule graisseuse DEGRAISSAGE CHIMIQUE

11 11 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface 4 groupes distincts : anioniques, cationiques, non ionique ou amphotères Attention au pouvoir moussant élevé sous forte agitation Les liquides possèdent des tensions superficielles très différentes eau = 70 mN.m -1 eau-huile = EH Ex : surface métallique souillée par des gouttes huile et immergée dans un liquide de nettoyage Si ES grand étalement de la goutte angle petit Si on souhaite une solvatation agir sur le milieu diminuer ES ajout de tensioactifs Action des tensioactifs : Mécanisme de détergence DEGRAISSAGE CHIMIQUE

12 12 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Action dun tensioactif anionique : stéarate de sodium : CH 3 (CH 2 ) 16 COONa Action des tensioactifs : Mécanisme de détergence DEGRAISSAGE CHIMIQUE

13 13 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Réaction en présence dune base forte, exothermique Equation bilan : Produits : glycérine et un sel alcalin dacide gras (savon), soluble dans leau Vieillissement du bain propice à un meilleur dégraissage fabrication de savon Attention à la corrosion de certains métaux en milieu alcalin La saponification : DEGRAISSAGE CHIMIQUE

14 14 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Dans un bain de dégraissage, on trouve donc : -Les composés alcalins : NaOH (pouvoir saponification + conductivité) autres composés alcalins (carbonate de Na, les silicates, …) -Les tensioactifs : Lauryl sulfate de sodium (SDDS), …. - Les chélatants ou sequestrants : polyphosphates (tripolyphosphate Na 5 P 3 O 10 Tendent à éviter les problèmes de rinçage imputables à la qualité de leau En TdS, utilise leau dont il dispose donc pas forcément douce Pb Leau contient des alcalino terreux (Ca et Mg) et forme avec savon des composés insoluble qui se dépose sur le surface Eliminer ces alcalino terreux = rôle des chélatants Ex : avec Na 5 P 3 O 10 CaP 3 O (aq) et de MgP 3 O (aq) Pb eutrophisation Remplacé par citrate de sodium C 6 H 5 O 7 3- CaC 6 H 5 O 7 - (aq) et MgC 6 H 5 O 7 - (aq) DEGRAISSAGE CHIMIQUE

15 15 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Solubilité dans leau Pouvoir moussant faible (ou contrôlé) Respect des surfaces traitées (corrosion des métaux faible) Traitement des effluents aisé Agressivité faible vis-à-vis de lhomme et de lenvironnement Réserve dalcalinité pour maintien du pH constant Prix de revient compétitif... Les principales caractéristiques dun dégraissant chimique : DEGRAISSAGE CHIMIQUE

16 16 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Formulation des bains sensiblement identique à ceux de dégraissage chimique Généralement utilisé comme finition Puissance de lattaque dépend de la nature de la solution (pH, halogénures, …) et de lintensité du courant Conjugue effet de la polarisation + action détergente Effet mécanique si placé hors domaine de stabilité Cathode siège de réduction et anode oxydation à lanode : 2OH - 1/2 O H 2 O à la cathode : 2H 2 O H 2 + 2OH - réaction globale H 2 O H 2 + 1/2 O 2 DEGRAISSAGE ELECTROCHIMIQUE

17 17 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Lagitation est donc un paramètre important dans le dégraissage par immersion. Son but est daméliorer la qualité, lhomogénéisation et la rapidité de dégraissage Mais dans de nombreux cas et particulièrement lorsque les pièces à nettoyer sont de petites dimensions ou de profils compliqués, les résultats obtenus avec une agitation mécanique ou par bullage dair sont insuffisants et difficilement reproductibles Lutilisation des ultrasons permet de palier ce problème US = ondes ultrasonores, dont la fréquence est supérieure à 15 kHz et plusieurs mégahertz Les fréquences utilisées dans les cuves de nettoyage sont comprises entre 20 kHz et 100 kHz les ultrasons engendrent des ondes harmoniques qui deviennent audibles lorsque léquipement fonctionne Phénomènes mécaniques, chimiques ou cavitation DEGRAISSAGE ELECTROCHIMIQUE

18 18 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Cette opération occupe une grande place dans les TdS Les Pb viennent souvent de la qualité de leau de rinçage Ils ont une double vocation : - débarrasser les pièces de leur pellicule dentraînement du bain après immersion ; - jouer le rôle de barrière antipollution entre deux opérations consécutives. But : diluer la pellicule de solution restante sur le matériau dans les eaux de rinçage cette pellicule dépend des caractéristiques de la solution (concentration, viscosité, température, tension superficielle, …) rinçage souvent assisté dune agitation mécanique ou par air comprimé Objectif : Limiter les quantités deau utilisée RINCAGES

19 19 Plating Training – M Cote, Feb 2009 Cours : Les traitements de surface Plusieurs structures de rinçages sont exploitées en pratique : - le rinçage statique = souvent un prérinçage (rinçage mort) : sert à retenir une partie de la pollution en provenance du bain de traitement - le rinçage simple courant : inconvénient consomme deau et donc nécessite un débit deau élevé pour assurer un rapport de dilution satisfaisant (Q = R *q où q est le débit dentraînement par les pièces et les montages, en L·h -1, et Q le débit dalimentation deau des rinçages) ; - le rinçage multiple en série (cascade) = la configuration la plus fréquemment rencontrée Larrivée deau se situe dans la dernière cuve de rinçage et traverse en cascade les différentes cuves de rinçages jusquà la première. Leau brute circule donc à contre-courant du transfert des pièces rincées. Le débit deau est égal à Q=q*R 1/n : où n est le nombre de cuves de rinçages - le rinçage par aspersion : permet daméliorer la qualité du rinçage grâce à leffet hydromécanique RINCAGES


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