Traitements des métaux : origine, procédés et applications

Les traitements des métaux sont présents dans chaque petite activité de notre quotidien, du lever au coucher. Notre lit est fabriqué avec des structures ou des composants en acier durci, par exemple ; le réfrigérateur et tous les appareils électroménagers et ustensiles qui stockent et nous préparent ce que nous prenons au petit-déjeuner sont faits de métaux recouverts de peinture ou d’autres matériaux pour résister à la rouille ou à la corrosion ; tout moyen de transport que nous utilisons (d’un avion ou train à une voiture ou un vélo) possède une infinité de métaux traités dans sa structure et son extérieur ; notre bâtiment lui-même ne tiendrait pas sans poutres et colonnes en acier galvanisé pour les protéger contre la corrosion et maintenir leur intégrité structurelle.

Il existe une quantité de traitements des métaux proportionnelle à leurs applications, qui sont presque infinies. Au sein de l’usinage, de la soudure ou de la galvanisation, il existe de nombreux types, comme le fraisage, le tournage, le perçage, la soudure à l’arc ou par points, ou la galvanisation à chaud ou l’électrogalvanisation. Dans cet article, nous expliquerons en quoi consistent les plus répandus.

Origine du traitement des métaux

Comme nous pouvons l’imaginer, le traitement des métaux remonte à des temps anciens dans différentes parties du monde, avec des méthodes qui variaient selon la culture et les ressources disponibles. Nous parlons du forgeage, qui était utilisé pour donner forme à des métaux comme le fer et le bronze pour fabriquer des outils et des armes, ou l’alliage de métaux comme le bronze en Égypte pour créer des objets durables. Des techniques de traitement thermique étaient également employées pour améliorer la dureté des métaux, le ciselage et la gravure sur métaux précieux pour créer des bijoux et des objets décoratifs. On pratiquait même déjà un type de galvanisation primitive, la galvanoplastie, pour recouvrir le cuivre d’argent dans la Rome antique, ce qui améliorait l’apparence et la résistance à la corrosion des objets.

Pourquoi recourt-on aux traitements des métaux ?

Les métaux nécessitent des traitements de différentes natures car généralement dans leur état « pur » (si tant est que cet état existe réellement, étant donné que dans la nature, leur état est combiné avec d’autres éléments), leurs propriétés ne seraient pas aussi satisfaisantes en termes de durabilité, maniabilité, résistance, etc. Certains des objectifs du traitement des métaux sont :

• Protection contre la corrosion : de nombreux métaux s’oxydent (se corrodent) car leur composition chimique les rend susceptibles de réagir avec l’oxygène, et la rouille provoque leur affaiblissement et la perte de leur intégrité structurelle. C’est pourquoi un traitement comme la galvanisation ou le zingage, l’anodisation ou le revêtement de peinture est souvent nécessaire pour créer une barrière protectrice entre le métal et l’oxygène.
• Amélioration de leurs propriétés mécaniques : certains traitements sont effectués pour améliorer des propriétés comme la résistance, la dureté et la ténacité des métaux, comme la trempe ou le revenu.
• Amélioration de leurs qualités esthétiques : certains métaux non traités ne sont pas aussi attrayants que ceux qui sont soumis à des traitements comme le polissage ou la finition de surface, habituelle dans des applications comme la décoration et l’architecture.
• Facilitation du traitement et de la fabrication : il est difficile de produire des composants et des pièces métalliques sans traitements comme la fonte ou l’extrusion, qui permettent de donner forme aux métaux de manière efficace et économique.

Métaux les plus traités au niveau industriel

Les métaux qui sont traités le plus fréquemment au niveau industriel coïncident avec les plus utilisés en général, étant donné que rarement les métaux sont utilisés sans aucun type de traitement (seulement dans des applications où la simplicité est essentielle, comme les clous ou les agrafes, ou dans des usages artistiques ou scientifiques, entre autres). Certains d’entre eux sont :

• Acier : comme nous l’avons déjà expliqué dans des articles comme celui-ci, l’acier est le roi de l’industrie depuis des siècles, pour sa combinaison unique de résistance, durabilité et polyvalence à des prix abordables. En étant traité, sa résistance à la corrosion est améliorée et ses propriétés mécaniques sont ajustées pour des applications spécifiques.
• Aluminium : dans ce blog, nous avons consacré plusieurs articles au rôle de l’aluminium dans la transition énergétique dans les prochaines années, ce qui en fait l’un des métaux avec le plus de potentiel. L’aluminium est l’un des métaux traités par excellence, car dans son état pur, il est relativement mou et doit améliorer sa résistance et sa durabilité.
• Cuivre : parler de cuivre, c’est souvent parler de sa conductivité électrique, en fait, probablement la première chose qui nous vient à l’esprit quand nous pensons à ce métal, ce sont les câbles électriques. Le cuivre est traité avec des processus de purification et d’alliage pour améliorer sa conductivité et sa résistance à l’oxydation, pour obtenir une performance optimale dans des applications électriques et électroniques.
• Fonte : la fonte est utilisée pour des applications comme la fabrication de moteurs, de machinerie lourde et d’ustensiles de cuisine, pour lesquelles elle doit passer par des traitements comme la trempe, le revenu, le revêtement de peinture époxy ou l’alliage avec d’autres métaux, pour améliorer sa résistance à l’usure et sa capacité à supporter des températures élevées et maintenir son intégrité structurelle.
• Titane : le titane est un matériau très utilisé dans l’industrie aérospatiale et la médecine, en particulier dans les implants osseux. L’un de ses inconvénients est son coût élevé et sa difficulté de traitement, c’est pourquoi son utilisation n’est pas généralisée à plus d’applications. Certains des traitements auxquels il est soumis pour améliorer sa facilité de travail et sa résistance à la corrosion sont l’alliage avec d’autres métaux et des traitements thermiques spécifiques.
• Zinc : plus qu’un métal traité, le zinc est un métal avec lequel on traite habituellement d’autres métaux, par exemple, dans des processus de galvanisation pour les protéger contre la corrosion, en particulier l’acier et le fer. Dans cet article, nous parlons de la galvanisation et du zingage.
• Laiton et bronze : ces métaux sont utilisés pour des applications ornementales pour leur brillance attrayante et leur couleur distinctive. Certains des traitements auxquels ils sont soumis sont le polissage, le laquage et le patinage pour améliorer leur apparence et leur résistance à l’usure et à l’oxydation.

Traitements des métaux les plus courants

Maintenant que nous avons vu les avantages des traitements des métaux et ceux qui passent le plus habituellement par ces traitements, nous citons en quoi consistent certains d’entre eux :

• Forgeage : par ce processus, le métal est déformé au moyen de coups ou de pressions, et ainsi des propriétés mécaniques comme la résistance sont améliorées. C’est habituel dans la fabrication d’outils, de pièces de machinerie et de composants structurels.
• Fonderie : ce traitement permet de créer des pièces complexes et de grande taille en faisant fondre le métal et en le versant dans un moule avec la forme désirée, où il se solidifie. La fonte, l’aluminium et le bronze sont des métaux qui passent généralement par un traitement de fonderie.
• Usinage : dans ce blog, nous avons parlé de nombreuses fois de l’usinage, et nous rappelons qu’il s’agit d’éliminer des copeaux de pièces métalliques pour leur donner forme ou finition, avec des opérations comme le tournage, le fraisage ou le perçage. C’est habituel pour des métaux comme l’acier, l’aluminium ou le titane.
• Soudage : par ce traitement, deux pièces de métal sont unies par la fusion de leurs bords. C’est essentiel dans la fabrication de structures métalliques et de composants soudés.
• Trempe et revenu : il s’agit de processus thermiques, et leur fonction est d’altérer les propriétés mécaniques des métaux, comme la dureté et la ténacité, en chauffant le métal à des températures élevées puis en le refroidissant rapidement dans le cas de la trempe, ou en le chauffant à des températures plus basses après la trempe.
• Laminage : ce traitement est habituel pour les tôles et plaques d’acier et consiste à faire passer le métal entre deux rouleaux pour réduire son épaisseur et obtenir une surface plus uniforme.
• Extrusion : si nous imaginons comment fonctionne un tube de dentifrice, nous saurons comment fonctionne l’extrusion, il s’agit d’un processus par lequel le métal est forcé à passer à travers un orifice pour obtenir une section transversale constante, très utilisé avec l’aluminium.
• Galvanisation : comme nous l’avons indiqué précédemment dans cet article, chez Ferros Planes, nous avons déjà parlé plusieurs fois de ce traitement. Il s’agit de protéger un métal contre la corrosion en lui appliquant une couche d’un autre métal, comme le zinc, sur sa surface.
• Anodisation : ce traitement est spécifique pour l’aluminium, et consiste à utiliser un traitement électrochimique pour former une couche très fine et contrôlée d’oxyde sur la surface, qui protège le métal et lui apporte de la couleur. Dans cet article, tout le processus est expliqué.
• Polissage et finition de surface : c’est habituel pour des objets qui esthétiquement doivent être attrayants, pour améliorer leur apparence, leur texture et leur résistance à la corrosion, au moyen de techniques comme le polissage mécanique ou le revêtement de chrome.

Ferros Planes, fournisseur de tubes avec traitements

Ferros Planes est fournisseur de tubes métalliques traités avec différents procédés pour répondre aux exigences de fabrication de secteurs comme l’automobile, la construction, le mobilier ou l’ingénierie aérospatiale, ainsi qu’aux normes et standards les plus répandus.

Photo par Mona Miller sur Unsplash