Guide de la passivation : comment arrêter la rouille et protéger votre acier

La rouille, également appelée corrosion, peut endommager des pièces coûteuses et empêcher une machine entière de fonctionner. C'est pourquoi je veux vous parler de passivation. Il s'agit d'une méthode de nettoyage spéciale effectuée sur l'acier inoxydable. Elle aide l'acier à mieux lutter contre la corrosion. Cet article vous montrera tout ce que j'ai appris sur le processus de passivation. Vous apprendrez comment il fonctionne et pourquoi il est si important. Vous apprendrez également comment vous pouvez savoir avec certitude qu'il a été fait correctement. Savoir cela peut vous faire économiser beaucoup de temps et d'argent. C'est toujours une bonne chose.

Qu'est-ce que la passivation, vraiment ?

Permettez-moi de l'expliquer simplement. En bref, la passivation est un processus de nettoyage chimique. C'est une sorte de finition de métal. Elle est utilisée pour aider un matériau, le plus souvent l'acier inoxydable, à mieux lutter contre la corrosion. Vous pourriez l'entendre appeler un processus de finition pour prévenir la corrosion. Le mot « passif » vous donne un indice. Le but principal de la passivation est de rendre la couche supérieure de l'acier moins réactive. Nous appelons cela être passif. Elle aide une couche protectrice à se former qui arrête la rouille avant même qu'elle ne commence.

Certaines personnes pensent que la passivation n'est qu'une sorte de nettoyage spécial. C'est bien plus que cela. C'est un traitement chimique. Elle modifie la partie supérieure de la surface métallique. Ce processus est similaire à certains autres traitements. Mais la passivation est spéciale. Elle n'ajoute pas de revêtement. Au lieu de cela, elle améliore encore la capacité naturelle de l'acier à résister à la corrosion. Pour cette raison, les bons effets de la passivation durent très longtemps. Une passivation appropriée est une étape très importante pour s'assurer que toute pièce en acier inoxydable a une longue durée de vie.

L'idée derrière la passivation de l'acier inoxydable est de créer quelque chose que nous appelons un film passif. Il s'agit d'une couche très mince et invisible à la surface qui fonctionne comme un bouclier. Vous pouvez le considérer comme une armure pour votre acier. Cette couche d'oxyde ou film de passivation est la raison pour laquelle l'acier inoxydable est si bon pour arrêter la rouille. Le processus de passivation aide à rendre ce bouclier solide et uniforme. C'est une étape de passivation très importante dans la fabrication de choses.

Pourquoi la passivation de l'acier inoxydable est-elle si importante ?

J'ai vu cela arriver plusieurs fois. Un atelier reçoit une nouvelle machine brillante qui est pleine de pièces en acier inoxydable. Mais si ces pièces n'ont pas été correctement passivées, elles peuvent commencer à montrer de petites taches de rouille. Pourquoi cela arrive-t-il ? Les gens pensent que l'acier inoxydable n'est pas capable de rouiller. Eh bien, l'acier inoxydable résiste naturellement à la corrosion, mais ce n'est pas de la magie. Lorsque vous fabriquez des choses en coupant, en pliant ou en façonnant de l'acier inoxydable, de très petits morceaux de fer se répandent sur la surface. C'est un gros problème pour les pièces en acier inoxydable après l'usinage.

Ce fer libre est un grand type de contaminant. Il perturbe la couche protectrice naturelle de l'acier inoxydable. Ces minuscules taches de fer sont l'endroit où la corrosion commence. Le processus de passivation est si important car son travail principal est d'enlever ce fer libre de la surface. En nous débarrassant de ce contaminant, nous laissons l'acier inoxydable construire sa défense naturelle. Sans passivation, vous laissez vos pièces en acier coûteuses ouvertes à l'attaque. La passivation des pièces en acier inoxydable n'est pas quelque chose que vous pouvez choisir de sauter. C'est un incontournable.

Pensez-y de cette façon. Vous construisez une belle maison mais laissez les portes et les fenêtres ouvertes lors d'une mauvaise tempête. C'est comme utiliser de l'acier inoxydable sans passivation. Vous avez un excellent matériau, mais il n'est pas entièrement protégé. L'offre de passivation est claire : un peu de travail maintenant arrête beaucoup de corrosion coûteuse plus tard. Cette passivation fait une énorme différence dans la durée de vie de l'acier.

Comment le processus de passivation fonctionne-t-il réellement ?

C'est là que la partie scientifique entre en jeu, mais je vais faire en sorte que ce soit facile à comprendre. La partie spéciale de l'acier inoxydable est un matériau appelé chrome. Cet alliage a une bonne quantité de chrome mélangé à l'acier. Le chrome a peu ou pas de réactivité chimique par rapport au fer. C'est ce manque de réactivité chimique que nous voulons utiliser. Le processus de passivation est une méthode de dissolution chimique. Cela signifie qu'il utilise un bain d'acide pour faire fondre les « mauvaises » choses et laisser les « bonnes » choses derrière.

Lorsque nous mettons une pièce en acier inoxydable dans un bain de passivation, l'acide se met au travail. Cet acide est généralement de l'acide nitrique ou de l'acide citrique. La première chose que cette solution acide fait est de ronger tous les morceaux de fer libre qui sont collés à la surface. Il les nettoie complètement. Une fois le fer disparu, la vraie magie commence à opérer. Le chrome qui fait partie de l'alliage d'acier inoxydable est maintenant à découvert. Il peut toucher l'oxygène dans le bain et dans l'air.

Être à découvert provoque une réaction chimique. Le chrome se connecte à l'oxygène et forme une couche mince, solide et stable d'oxyde de chrome. Cette couche est la couche d'oxyde protectrice. Nous l'appelons également le film passif. Elle scelle le dessus de l'acier. Cela protège le fer à l'intérieur de l'alliage de jamais toucher l'air et l'eau, ce qui provoque la rouille. La passivation elle-même est ce qui aide à la formation de la couche d'oxyde.

Quelle est la différence : acide nitrique ou acide citrique pour la passivation ?

Pendant longtemps, la façon normale de faire la passivation était avec de l'acide nitrique. J'ai fait beaucoup de travail de passivation en utilisant un bain d'acide nitrique. Il est très bon dans son travail et fonctionne bien. L'immersion de l'acier inoxydable dans l'acide nitrique élimine rapidement les contaminants ferreux. Elle aide également à former un excellent film d'oxyde. Parfois, un produit chimique connu sous le nom de dichromate de sodium est ajouté. Cela rend l'acide nitrique encore plus fort.

Mais, il y a de mauvaises choses à propos de l'utilisation de l'acide nitrique. C'est un produit chimique fort et il peut produire de la fumée nocive. De plus, si du dichromate de sodium est utilisé, il peut produire un composé de chrome hexavalent toxique. C'est très mauvais pour les gens et pour la nature. C'est pourquoi, au cours des dernières décennies, de nombreuses personnes sont passées à la passivation à l'acide citrique. L'utilisation de l'acide citrique pour le processus de passivation est maintenant très courante.

L'acide citrique est beaucoup plus sûr à utiliser. C'est un acide naturel que vous pouvez trouver dans les fruits comme les citrons et les oranges. Il fait le même travail que l'acide nitrique. Il enlève le fer libre. Mais il fait ce travail sans les effets secondaires dangereux. Il est meilleur pour la nature et pour les personnes qui font le travail de passivation. Dans de nombreux cas, l'acide citrique fonctionne aussi bien que l'acide nitrique concentré. Parfois, il fonctionne même mieux.

Voici un tableau simple pour les comparer :

Pouvez-vous passiver tous les types d'acier ?

C'est une question que j'entends souvent. La réponse facile est non. Le processus de passivation dont je parle est fait juste pour l'acier inoxydable. Vous ne pouvez pas prendre un morceau d'acier au carbone ordinaire, le mettre dans un bain d'acide et penser qu'il deviendra résistant à la rouille. Cela ne fonctionnera tout simplement pas comme ça. En fait, mettre de l'acier ordinaire dans cet acide ne ferait que lui nuire.

La raison pour laquelle la passivation fonctionne sur l'acier inoxydable est à cause de ce dont il est fait. Comme je l'ai dit auparavant, l'acier inoxydable est un alliage. Il contient beaucoup de chrome. L'acier ordinaire n'a pas beaucoup de chrome. Sans le chrome, il n'y a rien pour faire la couche protectrice d'oxyde de chrome. Le bain de passivation rongerait simplement l'acier ordinaire.

Donc, vous devriez vous rappeler que la passivation est un traitement juste pour l'acier inoxydable et d'autres métaux qui ont cette capacité de se guérir eux-mêmes. Pour d'autres types d'acier, il existe différentes façons d'arrêter la corrosion. Ceux-ci incluent la peinture, la galvanisation ou l'application d'un revêtement de conversion. Mais c'est une histoire différente pour une autre fois. La passivation dont nous parlons consiste à améliorer encore les pouvoirs naturels de l'acier inoxydable.

Comment savoir si mon travail de passivation a réussi ?

C'est la question la plus importante de toutes. Après avoir fait tout le travail, comment savez-vous si la passivation a bien fonctionné ? Vous ne voulez pas simplement croiser les doigts et espérer que cela a fonctionné. Il existe des tests que vous pouvez faire pour vérifier si l'efficacité du processus était bonne. Une pièce en acier inoxydable qui a été correctement passivée devrait avoir une surface propre avec peu ou pas de réactivité chimique.

Pour une vérification facile, vous pouvez utiliser un liquide de sulfate de cuivre. Si vous mettez une goutte sur la surface et qu'elle prend une couleur cuivrée, cela signifie qu'il y a encore du fer libre là. Cela vous indique que la passivation n'a pas fonctionné. Un meilleur test auquel vous pouvez faire confiance est le test au brouillard salin. Dans ce test, les pièces passivées sont placées dans une boîte spéciale. Elles sont pulvérisées avec une brume salée pendant de nombreuses heures. Cela accélère beaucoup le processus de corrosion. Si les pièces ressortent sans aucun signe de rouille, la passivation a été un succès.

Ces tests sont faits pour prouver que le film passif protecteur est solide et couvre tout. Si vous ne testez pas, vous ne faites que deviner. Je dis toujours aux gens de tester, surtout pour les pièces en acier inoxydable très importantes. Ce sont des pièces qui seront utilisées dans des endroits où les conditions sont difficiles. Une bonne passivation réussira toujours ces tests.

Que se passe-t-il si vous ne passivez pas les pièces en acier inoxydable ?

J'ai vu ce qui se passe lorsque les gens ne font pas l'étape de passivation, et ce n'est pas une belle vue. Disons que vous obtenez un nouvel équipement. Il est fait d'acier inoxydable brillant. L'entreprise qui l'a fabriqué voulait économiser un peu d'argent, alors elle n'a pas fait la passivation. Au début, tout semble correct. Mais ensuite, après quelques semaines ou quelques mois, de minuscules taches de rouille commencent à apparaître sur la surface en acier inoxydable.

Cette rouille est causée par les particules de fer qui ont été laissées sur la surface lors de la fabrication de la pièce. Cette contamination de surface est le point de départ de la corrosion. La corrosion peut commencer profondément dans les joints de grains de surface de l'acier. Au fil du temps, ces petites taches de rouille peuvent grossir. Elles peuvent rendre l'acier plus faible et lui donner une mauvaise apparence. Cela peut être un très gros problème dans des endroits comme les usines alimentaires ou les hôpitaux, où les choses doivent être très propres. Un contaminant comme la rouille n'est pas acceptable.

Donc, ce qui se passe est facile à voir : vous perdez la principale bonne chose à propos de l'utilisation d'acier inoxydable coûteux. Votre matériau résistant à la corrosion commence à se corroder. Cela peut entraîner la panne de la machine, des réparations coûteuses et de nombreux problèmes. La passivation est un petit coût qui protège un investissement beaucoup plus important. La passivation est un processus post-fabrication que vous ne devriez jamais, jamais sauter.

La passivation est-elle un processus dangereux ?

Chaque fois que vous travaillez avec des produits chimiques, vous devez être prudent. Le processus de passivation n'est pas dangereux en soi, mais les choses que vous utilisez peuvent l'être. Le processus de passivation utilise des acides forts, donc la sécurité est ma principale préoccupation. Lorsque vous travaillez avec un bain d'acide, en particulier un bain d'acide nitrique concentré, vous avez besoin de la bonne formation et de l'équipement de sécurité. Cela signifie que vous devez porter des gants, des lunettes de sécurité et des vêtements qui vous protègent.

Vous devez également avoir de l'air frais qui circule. Lorsque l'acier est mis dans un bain d'acide nitrique, il peut dégager de la fumée qui n'est pas bonne à respirer. Vous devez vous assurer que la pièce a une bonne circulation d'air pour empêcher cette fumée de s'accumuler. Le processus de passivation implique de travailler avec ces produits chimiques, vous devez donc être très prudent.

Mais, comme je l'ai dit auparavant, c'est une grande raison pour laquelle l'acide citrique est si populaire maintenant pour la passivation. Il est beaucoup plus sûr à utiliser. Il n'a pas les mêmes problèmes pour la nature ou pour la santé des personnes. Mais même lorsque vous utilisez de l'acide citrique, vous devez toujours suivre les règles de sécurité de base. La réaction chimique avec le métal de base doit être contrôlée. Pour le dire simplement, la passivation peut être effectuée de manière très sûre si vous suivez les règles et êtes prudent avec les produits chimiques.

Quelles sont les étapes clés d'un bon processus de passivation ?

Pour obtenir d'excellents résultats à chaque fois, vous devez suivre une liste claire d'étapes. Je dis toujours qu'une bonne passivation est comme faire un gâteau. Vous ne pouvez pas manquer une étape et penser toujours que cela se passera bien. Le processus, qui est un processus de finition de métal pour prévenir la rouille, peut être divisé en trois parties principales.

Tout d'abord, vous devez nettoyer très bien les pièces en acier inoxydable. Ce n'est pas juste un essuyage rapide. Vous devez enlever toute la graisse, l'huile, la saleté et tout autre contaminant de la surface. Vous pourriez également devoir enlever la calamine d'oxyde de la soudure. Si la pièce n'est pas parfaitement propre, la solution de passivation ne peut pas atteindre la surface de l'acier pour faire son travail. Une surface propre est très importante pour encourager la formation d'oxygène plus tard.

La deuxième est le bain de passivation proprement dit. C'est là que les pièces sont complètement immergées dans le bain d'acide, soit de l'acide nitrique, soit de l'acide citrique. Les pièces tremperont dans ce bain pendant la bonne quantité de temps. C'est généralement environ 20 à 30 minutes. Le temps exact et la chaleur du bain dépendent du type d'acier inoxydable et de l'acide que vous utilisez. C'est la partie où le fer libre est fondu.

Enfin, les pièces doivent être rincées complètement. C'est une étape très importante. Vous devez rincer les pièces avec de l'eau très propre pour éliminer chaque morceau d'acide. Si de l'acide reste sur la surface, cela peut causer des problèmes plus tard. Après le rinçage, les pièces sont séchées. La couche de passivation est ensuite entièrement formée lorsque le chrome sur la surface propre se mélange à l'oxygène de l'air.

• Étape 1 : Nettoyer très bien : Enlever la graisse et nettoyer les pièces pour éliminer toutes les huiles et la saleté.
• Étape 2 : Passiver : Mettre les pièces propres dans le bain d'acide pendant la bonne quantité de temps.
• Étape 3 : Rincer et sécher : Rincer les pièces plusieurs fois avec de l'eau propre, puis les sécher complètement.

Quels sont les standards courants pour la passivation de l'acier ?

Lorsque vous faites du travail de passivation pour des endroits comme les compagnies aériennes ou les hôpitaux, vous ne pouvez pas simplement deviner quoi faire. Vous devez suivre des règles très claires. Nous appelons ces règles des spécifications de passivation. Ces règles garantissent que la passivation est effectuée correctement et de la même manière à chaque fois. Elles vous donnent une recette complète pour l'ensemble du processus.

Les règles les plus courantes avec lesquelles j'ai travaillé proviennent de groupes comme l'ASTM (American Society for Testing and Materials) et la SAE (Society of Automotive Engineers). L'une des règles les plus utilisées est l'AMS 2700. Cette règle provient de la SAE et est beaucoup utilisée dans l'industrie aéronautique. L'AMS 2700 vous dit tout ce que vous devez savoir. Elle vous dit quel type d'acide utiliser pour différentes qualités d'acier inoxydable. Elle vous dit également quelle doit être la force de l'acide, quelle doit être la chaleur du bain et combien de temps laisser les pièces dedans.

Suivre une règle comme l'AMS 2700 signifie que vous n'avez pas à deviner lorsque vous faites la passivation. Elle garantit que la pièce passivée aura la meilleure résistance à la corrosion possible. Si vous faites faire du travail de passivation pour vous, vous devriez toujours demander s'il est fait selon une norme connue. C'est votre promesse que c'est de bonne qualité. Ces normes affectent considérablement la qualité de l'acier inoxydable d'une bonne manière.

Ce qu'il faut retenir

Je vous ai donné beaucoup d'informations sur la passivation. Voici les choses les plus importantes que je veux que vous vous souveniez :

• La passivation est un processus de nettoyage chimique qui élimine le fer libre du dessus de l'acier inoxydable.
• Elle est très importante car ce fer libre est la principale raison de la rouille et de la corrosion sur les pièces en acier inoxydable.
• Le processus fonctionne en laissant le chrome dans l'acier créer une couche d'oxyde de chrome solide et protectrice.
• L'acide citrique est un choix plus récent, plus sûr et plus respectueux de la nature que l'ancienne façon d'utiliser l'acide nitrique.
• La passivation est uniquement pour l'acier inoxydable et d'autres alliages comme lui ; elle ne fonctionne pas sur l'acier au carbone ordinaire.
• Testez toujours les pièces après la passivation pour vous assurer que le processus a bien fonctionné et que les pièces sont vraiment à l'abri de la corrosion.
• Suivre les règles de l'industrie comme l'AMS 2700 est la meilleure façon d'être sûr d'obtenir une passivation de haute qualité et digne de confiance.