Si vous travaillez dans le secteur de l'eau, vous avez peut-être entendu le terme « dézincification ». Bien que son apparition puisse sembler évidente d'un point de vue scientifique, son effet sur les raccords d'eau en laiton peut être très préjudiciable.
La dézincification pose des problèmes importants tant aux fabricants de raccords d'eau en laiton qu'aux utilisateurs finaux. Alors, de quoi s’agit-il exactement et que peut-on faire pour atténuer ses effets ?
Qu’est-ce que la dézincification ?
La dézincification est un processus qui provoque la dégradation des alliages de zinc, comme le laiton, dans l'eau au fil du temps. Le laiton est composé d'environ deux tiers de cuivre et d'un tiers de zinc, ainsi que de traces d'autres éléments d'alliage, tels que l'étain, le fer et le manganèse.
Lors de la dézincification, le zinc est involontairement éliminé de l'alliage de laiton par une réaction corrosive à l'eau ou à l'humidité.
Après une période de fonctionnement dans des conditions humides, suffisamment de zinc peut s'échapper de l'alliage de laiton pour compromettre l'intégrité d'un composant en laiton, laissant une structure en nid d'abeille affaiblie, impropre à son usage.
La dézincification fait-elle rouiller le laiton ?
Bien qu’il ne s’agisse pas de rouille au sens où nous l’entendons traditionnellement (seul le fer peut rouiller), la dézincification a un effet corrosif similaire sur les composants en alliage de laiton, compromettant leur structure interne et diminuant leur résistance.
Il peut être difficile de repérer le laiton dézincifié, contrairement à la rouille avec sa couleur et sa texture remarquables. Les composants en laiton dézincifié restent souvent inchangés à l’extérieur, mis à part une décoloration mineure, et conservent généralement leur forme et leurs dimensions d’origine.
Mais la porosité accrue de l’alliage de laiton et la réduction spectaculaire de la résistance mécanique du composant entraîneront souvent une défaillance catastrophique.
Pourquoi la dézincification provoque-t-elle la corrosion du laiton ?
Cette réactivité du laiton dans l’eau en surprendra plus d’un ; Les raccords en laiton sont très appréciés dans l'industrie de l'eau, alors pourquoi les utiliser si la dézincification est un problème ?
La vérité est que, même si la dézincification est une considération sérieuse lors du choix des raccords d’eau en laiton, certains facteurs environnementaux doivent être en jeu pour qu’elle se produise. Ceux-ci inclus:
- Eau légèrement acide dans le système
- Eau légèrement alcaline dans le système
- Faible aération de l'eau
- Températures de l'eau plus élevées
- Les effets des métaux nobles et de la série galvanique
Un bon exemple de ceci est celui des ballons d'eau chaude, où les raccords en laiton peuvent être soumis à des conditions et des températures d'eau variables. Pour cette raison, les raccords en laiton utilisés dans la construction des ballons d'eau chaude doivent être soigneusement sélectionnés afin de minimiser le risque de dézincification des composants vitaux.
La série galvanique et la corrosion galvanique (la partie scientifique)
La série Galvanic est un article à part entière, mais il vaut la peine de résumer ici ses effets car elle offre un aperçu de la façon dont la dézincification se produit et pourquoi elle provoque la corrosion des raccords d'eau en laiton.
La corrosion galvanique se produit lorsque deux métaux différents sont joints et immergés dans un électrolyte ; dans ce cas, les deux métaux différents sont le cuivre et le zinc (sous forme de laiton) et l'électrolyte est l'eau. Cette réaction galvanique est le même principe qui fait fonctionner les batteries, ou cellules de corrosion.
Dans une cellule de corrosion, il doit y avoir une anode, une cathode, un chemin métallique et un électrolyte. Le métal le plus noble fait office de cathode et le moins noble fait office d'anode, l'anode se corrodant de préférence à la cathode.
Le cuivre n'est pas particulièrement élevé sur l'échelle noble – en fait, il se situe plutôt au milieu. Le zinc, cependant, est presque le métal le moins noble, l'écart entre le cuivre et le zinc est donc important. Lorsqu'un composant en alliage de laiton est soumis à un électrolyte et forme un chemin métallique, l'élément en zinc devient l'anode et se corrode de préférence à la cathode en cuivre.
La réaction galvanique est accélérée si la cathode est plus grande que l'anode. Cela aggrave le problème de la dézincification des composants des ballons d'eau chaude en laiton, car le grand cylindre en cuivre, qui fait office de cathode, est nettement plus gros que les petits raccords en laiton contenant le zinc, qui sont les anodes.
Ajoutez à cela la température élevée de l'eau à l'intérieur du cylindre et vous obtenez les conditions parfaites pour la dézincification des raccords en laiton.
Pourquoi l'industrie de l'eau utilise-t-elle des raccords en laiton si la dézincification provoque leur corrosion ?
Malgré les problèmes liés à la dézincification, il existe de nombreuses bonnes raisons d'utiliser le laiton dans la fabrication de raccords d'eau. Le laiton a :
- L'une des meilleures propriétés d'usinage de tous les métaux
- Grande formabilité pour les emboutissages
- Rapport coût par application avantageux
- Un processus de production d’alliage relativement simple
La clé d’une application réussie du laiton est que le concepteur des composants comprenne parfaitement l’application finale des raccords.
Éliminer les effets de la dézincification
Pour éliminer les effets de la dézincification sur les raccords d'eau spécialisés en laiton, les éléments d'alliage du laiton peuvent être modifiés lors de sa production. Il s'agit d'un processus relativement peu coûteux qui améliore considérablement la résistance du laiton à la dézincification et augmente la longévité des composants lorsqu'ils sont utilisés dans des conditions chaudes et humides telles que les réservoirs d'eau chaude.
L’alliage résultant est appelé laiton de dézincification. Il est souvent appelé CZ132, laiton DZR ou CW602N.
Il existe deux manières de produire du laiton DZR :
- Utilisez une teneur en zinc >15 %. Cela empêche automatiquement la dézincification. Cependant, la teneur plus faible en zinc peut rendre l'alliage résultant impropre au composant prévu ou aux exigences de fabrication.
- Si une teneur en zinc plus élevée (généralement 35 %) est requise pour préserver les caractéristiques du laiton, d'autres éléments d'alliage peuvent être ajoutés en très petites quantités (généralement 0.2 à 2 %) pour empêcher la dézincification. Ces éléments sont souvent appelés inhibiteurs de dézincification et comprennent l'arsenic, le nickel, l'étain, le phosphore et l'aluminium.
Un autre facteur important pour empêcher la dézincification des raccords en laiton est la méthode choisie pour la fabrication des pièces. Si un procédé de forgeage, tel que l'estampage à chaud, est utilisé ou un autre procédé thermique, tel que le recuit, la résistance du composant à la dézincification est encore améliorée.
Cependant, une attention particulière doit également être accordée à ce qui convient à la conception du composant, à son application et aux processus d'usinage appropriés pour produire la pièce.
De nombreux facteurs doivent être pris en compte dans la production d'alliages de laiton, mais il s'agit ici d'un aperçu général du processus de dézincification et des principes de production de raccords en laiton DZR destinés à être utilisés dans l'industrie de l'eau.
En conclusion, si le concepteur du composant comprend l'application et spécifie l'alliage de laiton correct, les raccords en laiton obtenus devraient avoir une durée de vie longue et sans problème.
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