Comprendre la corrosion galvanique dans les assemblages de fixations
Tout assemblage mécanique combinant deux métaux différents en présence d’humidité comporte un risque caché. Lorsqu’une fixation fabriquée à partir d’un alliage repose contre un matériau de base fabriqué à partir d’un autre alliage, une réaction électrochimique peut tranquillement commencer. Cette réaction, connue sous le nom de corrosion galvanique, est l'une des principales causes de défaillance prématurée des fixations dans les structures extérieures, les raccords marins et même les assemblages intérieurs exposés à l'humidité.
La gravité de la réaction dépend de la distance entre les deux métaux sur l'échelle galvanique, de la quantité d'humidité présente et de la durée pendant laquelle l'assemblage est exposé à cette humidité. Une fixation qui semble identique à une autre sur l'étagère peut se comporter complètement différemment une fois installée, simplement en raison de ce qu'elle touche. C'est pourquoi comprendre la différence entre Acier inoxydable 18/8 et les fixations en acier au carbone sont bien plus importantes que la plupart des installateurs ne le pensent.
Une fixation n’a pas besoin d’être immergée pour se corroder galvaniquement. Une fine pellicule de condensation, de pluie ou même d’air humide suffit à démarrer le processus.
Que se passe-t-il réellement pendant la corrosion galvanique
La corrosion galvanique se produit lorsque deux métaux différents sont connectés électriquement et exposés à un électrolyte, tel que de l'humidité contenant des sels ou des minéraux dissous. Un métal fait office d’anode et perd progressivement de la matière, tandis que l’autre fait office de cathode et est protégé. Plus les deux métaux sont éloignés sur la série galvanique, plus cet échange devient rapide et agressif.
En termes de fixations, cela signifie qu'une vis en acier au carbone enfoncée dans un panneau en aluminium, ou un boulon non traité utilisé contre un solin en cuivre, se corrodera beaucoup plus rapidement que la même fixation utilisée sur un matériau compatible. Les fixations en acier inoxydable résistent à ce processus en raison d'une couche passive d'oxyde de chrome qui se forme naturellement à la surface, ce qui est discuté plus en détail ci-dessous.
Ce qui différencie l’acier inoxydable 18/8
La désignation 18/8 fait référence à une composition d'acier inoxydable austénitique contenant environ 18 pour cent de chrome et 8 pour cent de nickel. Cette composition est étroitement liée à ce qui est communément appelé acier inoxydable de type 304, et dans la plupart des catalogues de fixations commerciales, les deux termes sont utilisés de manière interchangeable, puisque 18/8 est essentiellement une manière simplifiée de décrire la famille d'alliages 304.
- La teneur en chrome forme une fine couche d'oxyde passive auto-réparatrice à la surface
- La teneur en nickel améliore la ductilité et la résistance à un large éventail d'environnements
- L'alliage résiste à la plupart des produits chimiques ménagers, à l'humidité et à une légère exposition extérieure.
- Il est amagnétique ou faiblement magnétique en fonction de l'écrouissage lors de la fabrication.
Grâce à cette couche passive, un Acier inoxydable 18 8 contre 304 la comparaison est en grande partie une question de terminologie plutôt que de différence matérielle réelle. Les deux termes décrivent généralement la même famille austénitique, et les fixations ainsi marquées sont largement utilisées pour la quincaillerie de meubles, l'assemblage d'appareils électroménagers et la construction générale où une résistance modérée à la corrosion est requise.
Il convient de noter que l’acier inoxydable 18/8 n’est pas à l’abri de tous les environnements corrosifs. Dans des conditions riches en chlorures, telles que l'air côtier ou l'exposition aux sels de déglaçage, une qualité plus élevée en molybdène peut surpasser la norme 18/8. Cependant, pour la plupart des applications intérieures et extérieures modérées, le 18/8 offre un bon équilibre entre durabilité, apparence et coût.
Fixations en acier au carbone : forces et limites
Les fixations en acier au carbone restent largement utilisées car elles offrent une résistance mécanique élevée à un coût de matériau inférieur. Contrairement à l'acier inoxydable, l'acier au carbone n'a pas de couche passive inhérente, ce qui signifie qu'il repose entièrement sur des revêtements de surface, tels que le zingage ou les traitements au phosphate, pour résister à la rouille et à la corrosion.
| Propriété | Acier inoxydable 18/8 | Acier au carbone (revêtu) |
|---|---|---|
| Résistance à la corrosion de base | Élevé | Faible sans revêtement |
| Résistance à la traction relative | Modéré à élevé | Élevé |
| Coût par unité | Élevéer | Inférieur |
| Meilleur environnement d'utilisation | Humide, extérieur, lavage | Charpente sèche, intérieure et structurelle |
| Dépendance au revêtement | Non requis | Nécessaire pour la longévité |
Une fois que le revêtement protecteur d'une fixation en acier au carbone est rayé, percé ou usé, l'acier exposé devient presque immédiatement vulnérable, en particulier s'il est en contact avec un métal plus noble. Il s'agit d'un mode de défaillance courant dans les projets de terrasses, de clôtures et de parements où une tête de vis en acier au carbone est exposée aux intempéries après l'installation.
Tableau des séries galvaniques : lecture de la compatibilité des métaux
La série galvanique classe les métaux du plus actif, ou anodique, au plus noble, ou cathodique. Les métaux rapprochés sur le graphique peuvent généralement être utilisés ensemble avec un risque minimal. Les métaux éloignés les uns des autres doivent être séparés par une barrière non conductrice ou évités tout contact direct.
| Poste | Groupe de métal ou d'alliage | Comportement relatif |
|---|---|---|
| 1 (le plus anodique) | Magnésium et alliages de magnésium | Corrode d'abord, sacrificielle |
| 2 | Zinc, acier galvanisé | Élevély active, common coating metal |
| 3 | Alliages d'aluminium | Actif, commun dans les revêtements et les boiseries |
| 4 | Acier au carbone, fonte | Actif, nécessite un revêtement pour la protection |
| 5 | Plomb, Étain | Légèrement actif |
| 6 | Laiton, Bronze, Cuivre | Assez noble |
| 7 | Acier inoxydable passif (type 18/8) | Noble, protégé par une couche d'oxyde |
| 8 (le plus cathodique) | Titane, Graphite | Très noble, se corrode rarement |
Ceci est parfois appelé un tableau des séries galvaniques , et constitue la base de la plupart des directives de sélection des fixations dans les spécifications de construction et de fabrication. En règle générale, maintenir la fixation et le matériau de base à deux ou trois positions l'un de l'autre sur cette échelle réduit considérablement le risque de corrosion accélérée.
Tableau de compatibilité galvanique pratique pour les associations de fixations courantes
Le tableau suivant simplifie la série galvanique en une référence pratique pour les combinaisons courantes de fixations et de substrats. Ce type de tableau de compatibilité galvanique est utile pour évaluer rapidement les risques avant le début d'un projet, sans avoir besoin de mémoriser le classement complet des métaux.
| Matériau de fixation | Substrat en aluminium | Substrat en acier au carbone | Substrat en cuivre ou en laiton |
|---|---|---|---|
| Acier inoxydable 18/8 | Passable, utiliser une barrière si humide à long terme | Bon | Bon |
| Acier au carbone (revêtu) | Mauvais, éviter le contact direct avec l'eau | Bon | Pauvre |
| Acier zingué | Foire | Bon | Pauvre |
| Fixation en aluminium | Bon | Pauvre | Pauvre |
Lorsqu'une évaluation montre une mauvaise compatibilité, l'approche recommandée consiste soit à passer à un matériau de fixation plus compatible, soit à introduire une couche d'isolation non conductrice, telle qu'une rondelle polymère ou un scellant, entre les deux métaux.
Conseils spécifiques à l'application : vis à métaux et vis pour panneaux d'aggloméré
vis à métaux sont généralement utilisés dans des trous pré-taraudés ou avec des écrous, ce qui les rend courants dans les boîtiers, les panneaux, les assemblages électriques et les boîtiers de machines. Étant donné que ces applications impliquent souvent des panneaux métalliques différents, tels que des boîtiers en aluminium ou des borniers en laiton, la sélection d'un matériau de vis mécanique résistant à la corrosion est particulièrement importante lorsque l'assemblage est exposé à l'humidité ou au lavage.
vis pour panneaux d'aggloméré , en revanche, sont des fixations autotaraudeuses conçues principalement pour les panneaux à base de bois tels que les panneaux de particules, le MDF et le contreplaqué. Ceux-ci sont largement utilisés dans l’assemblage de meubles, les armoires et la construction légère. Bien que le bois lui-même ne provoque généralement pas de réactions galvaniques, les vis pour panneaux d'aggloméré entrent fréquemment en contact indirect avec des supports métalliques, des charnières ou des connecteurs, ce qui réintroduit les mêmes problèmes de compatibilité évoqués précédemment.
Vis autotaraudeuses pour panneaux d'aggloméré conçues pour l'assemblage de panneaux de particules et de MDF
Pour les meubles d'extérieur, la quincaillerie de terrasse ou tout assemblage à base de panneaux de particules exposé aux intempéries, une option en acier inoxydable 18/8 est généralement le choix le plus sûr à long terme, car elle évite le problème de dépendance au revêtement que présentent les fixations en acier au carbone une fois installées et exposées.
Sélection de fixations non corrosives pour la construction extérieure
Les projets de construction extérieure, notamment les terrasses, les clôtures, les pergolas et les garnitures extérieures, présentent certaines des conditions les plus exigeantes en matière de performance des fixations. Les précipitations, les variations de température et, dans certaines régions, l'air chargé de sel accélèrent tous la corrosion, en particulier au niveau des têtes de fixation exposées aux éléments.
Lors de la spécification fixations non corrosives et général vis de construction extérieure pour ces projets, les facteurs suivants comptent généralement plus que le coût initial :
- Si la tête de fixation restera exposée après l'installation ou sera fraisée et scellée
- Si le substrat est du bois traité, qui peut contenir des conservateurs chimiques corrosifs
- Conditions climatiques locales, y compris l'humidité, l'exposition au sel et les cycles de gel-dégel
- Si la fixation entre en contact avec des solins, des supports ou des connecteurs métalliques différents
Le bois traité mérite particulièrement une attention particulière, car de nombreux produits de préservation du bois modernes contiennent des composés à base de cuivre. Le cuivre occupe une place relativement élevée dans la série galvanique, ce qui signifie que les fixations en acier au carbone non traité enfoncées dans le bois traité peuvent se corroder beaucoup plus rapidement que dans le bois non traité. Il s’agit de l’une des causes les plus courantes et sous-estimées de défaillance prématurée des fixations des terrasses extérieures.
Un processus de décision simple pour la sélection des matériaux de fixation
Plutôt que de mémoriser toute la série galvanique, la plupart des projets peuvent être guidés à travers un court processus de décision pour parvenir à un choix de fixation approprié.
Ce flux de travail est intentionnellement simplifié, mais il reflète la façon dont la plupart des prescripteurs de fixations abordent la sélection des matériaux dans la pratique : commencez par les conditions d'exposition, puis affinez en fonction du contact physique avec la fixation une fois installée.
Comparer la valeur à long terme, pas seulement le prix unitaire
Une erreur courante dans la sélection des fixations consiste à comparer uniquement le prix unitaire de l’acier inoxydable par rapport aux options en acier au carbone. Dans les environnements sujets à la corrosion, la comparaison du coût total doit inclure le coût de la main-d'œuvre et des matériaux nécessaires au remplacement des fixations défaillantes, les dommages potentiels aux matériaux environnants dus aux taches de rouille et le risque de desserrage structurel si une fixation s'affaiblit avec le temps.
| Considération | Acier inoxydable 18/8 | Acier au carbone |
|---|---|---|
| Coût initial | Élevéer | Inférieur |
| Durée de vie prévue dans des conditions humides | Longue | Court à modéré |
| Exigence d'entretien | Minime | Inspection périodique nécessaire |
| Risque de tacher les matériaux environnants | Faible | Élevéer, especially with rust bleed |
Pour les projets où les fixations sont difficiles d'accès après l'installation, comme la charpente structurelle derrière le revêtement, le coût initial plus élevé de l'acier inoxydable est souvent compensé par la main-d'œuvre de remplacement évitée pendant la durée de vie de la structure.
Foire aux questions
Q1 : Une comparaison entre l'acier inoxydable 18 8 et l'acier inoxydable 304 est-elle significative, ou s'agit-il du même matériau ?
Concrètement, les aciers inoxydables 18/8 et 304 font essentiellement référence à la même famille d'alliages austénitiques. L'étiquette 18/8 décrit la teneur approximative en chrome et en nickel, tandis que 304 est la désignation formelle de qualité. La plupart des attaches vendues sous l’un ou l’autre nom fonctionnent de manière similaire en usage général.
Q2 : Les fixations en acier au carbone et en acier inoxydable peuvent-elles être utilisées ensemble en toute sécurité ?
Ils le peuvent, dans des environnements intérieurs secs où l’humidité n’est pas un facteur, car la corrosion galvanique nécessite un électrolyte pour se produire. Dans toute application exposée à la pluie, à l'humidité ou au nettoyage par lavage, le contact direct entre les deux doit être évité ou isolé avec une barrière non conductrice.
Q3 : Pourquoi certaines options de vis en acier inoxydable coûtent-elles beaucoup plus cher que leurs équivalents en acier au carbone revêtu ?
Les alliages d'acier inoxydable contiennent un pourcentage plus élevé de chrome et de nickel, qui sont tous deux des matières premières plus coûteuses que l'acier au carbone ordinaire. Le coût supplémentaire reflète à la fois la composition du matériau et la résistance à la corrosion qui ne dépend pas d’un revêtement externe.
Q4 : Les vis pour panneaux d'aggloméré doivent-elles être en acier inoxydable pour l'assemblage de meubles d'intérieur ?
Généralement non. L’assemblage de meubles d’intérieur dans des conditions sèches ne nécessite généralement pas d’acier inoxydable, et les vis pour panneaux de particules revêtus standard fonctionnent correctement. L’acier inoxydable devient plus important pour les meubles d’extérieur, les armoires de salle de bain ou toute application exposée à une humidité constante.
Q5 : Comment puis-je savoir si une défaillance d’une fixation a été causée spécifiquement par une corrosion galvanique ?
La corrosion galvanique montre généralement des piqûres concentrées ou une perte de matière au point de contact entre deux métaux différents, plutôt qu'une rouille superficielle uniforme sur l'ensemble de la fixation. Si la corrosion est la plus importante exactement là où deux métaux différents se touchent, l'action galvanique est probablement un contributeur.
