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Préparation de surface

Préparation de surface

La préparation de surface est une application très courante dans le décapage par abrasion. Une étape supplémentaire au processus de nettoyage par projection d’abrasif, la préparation de surface implique la création de pics à la surface d’un objet pour favoriser l’adhérence du revêtement – ce que l’on appelle un profil d’ancrage.

Les travaux de peinture et de revêtement n’adhéreront pas correctement à moins qu’une préparation de surface adéquate ne soit appliquée. Cette technique est utilisée dans un large éventail d’applications de fabrication et de restauration.

Parfois, il est possible de nettoyer et de préparer une surface en un seul passage de sablage. La rouille et les contaminants sont faciles à éliminer des surfaces lorsqu’un média est destiné à créer une préparation de surface plutôt qu’à simplement nettoyer.

Qu’est-ce que la préparation de surface ?

La préparation de surface est la toute première étape de traitement d’une surface métallique (ou autre) avant l’application de tout revêtement. Elle consiste à nettoyer la surface de tout contaminant, comme l’huile, la graisse, la rouille non adhérente et autres calamines, puis à créer un profil adéquat sur lequel la peinture ou un autre revêtement fonctionnel pourra adhérer.

Elle est essentielle dans toute application de revêtement afin d’assurer une adhérence durable des revêtements de protection – que ce soit par pulvérisation, par trempage à chaud, etc. – et de prévenir la corrosion.

Schéma montrant une coupe transversale d’une surface avec un substrat bleu et, au-dessus, un profil de revêtement rouge. Un cercle agrandi met en évidence l’interface rugueuse entre les deux couches, étiquetée « Coating Profile » et « Substrate »..

Le décapage par abrasion est un procédé très efficace et économique, et possiblement la meilleure technologie de préparation de surface. Il consiste à projeter un média abrasif sur une surface métallique au moyen d’un système de sablage à haute pression afin de créer un profil de rugosité favorisant l’adhérence de la peinture ou d’un autre revêtement fonctionnel.

Sans une préparation de surface adéquate, un revêtement peut s’écailler ou se décoller lorsqu’il est exposé à des conditions sévères (froid, chaleur, frottement ou friction) et échouer. Le décapage par abrasion n’est pas nécessairement le seul procédé utilisé pour obtenir la propreté de surface requise. Dans certains cas, un nettoyage supplémentaire de la surface au solvant ou avec un autre produit chimique peut être nécessaire.

Applications

En général, il existe trois étapes où une surface métallique ou une structure en acier nécessite une préparation de surface avant l’application d’un revêtement :

  • Fabrication d’un produit métallique
  • Travaux d’entretien sur une structure en acier ou une surface métallique existante
  • Ébavurage des arêtes de pièces métalliques moulées sortant des alumineries, fonderies et forges, etc.

Le traitement de surface des produits nouvellement fabriqués se déroule généralement dans un environnement très contrôlé – que ce soit dans des cabines de sablage manuelles ou automatisées, ou dans une salle de sablage. De plus, diverses pièces et composantes de grandes structures peuvent être traitées individuellement avant l’assemblage sur le chantier. À cette étape précise, la préparation de surface et le procédé de revêtement sont essentiels pour assurer une longue durée de vie aux produits ou aux structures en acier.

Les travaux d’entretien sur des surfaces métalliques existantes peuvent être beaucoup plus complexes – surtout sur de grandes structures déjà assemblées, comme les navires, les ponts et les ouvrages de génie civil. Pour ces applications, un sableur portatif est généralement amené sur place et les opérateurs doivent composer avec des conditions météorologiques non contrôlées.

Comme mentionné précédemment, exposer des surfaces métalliques à l’humidité alors qu’elles ne sont pas encore revêtues peut entraîner une corrosion très rapidement. Par conséquent, la planification du projet en fonction de la météo peut devenir une tâche très difficile. Heureusement, certaines spécifications de revêtement n’exigent pas une surface métallique entièrement mise à nu pour assurer une bonne adhérence du revêtement subséquent. Parfois, le retrait de la première couche de revêtement peut suffire à assurer une adhérence adéquate.

Le sablage est une technique qui combine efficacité, performance et précision. Pour ces raisons, elle est largement utilisée dans une variété d’applications, des plus simples aux plus complexes.

Normes et exigences

Les fabricants de peinture et de revêtements précisent généralement les exigences minimales pour que leurs produits adhèrent correctement.

En préparation de surface, les mêmes normes que celles utilisées en décapage par abrasion s’appliquent quant au niveau de propreté de la pièce. Toutefois, l’exigence va plus loin avec l’ajout du profil d’ancrage – le niveau de rugosité de surface à atteindre. Le profil d’ancrage correspond essentiellement aux pics et aux vallées d’une surface donnée, observés à l’échelle microscopique.

Le profil s’exprime en millimètres, microns ou mils et se mesure par la profondeur des vallées par rapport à la surface moyenne. Il est extrêmement important de respecter les exigences indiquées dans les spécifications de revêtement du travail, car des surfaces imparfaites peuvent entraîner une défaillance prématurée de la peinture. À l’inverse, un profil d’ancrage trop agressif augmentera les coûts de production en exigeant davantage de produit de revêtement et plus de temps d’application.

Comment évaluer si la préparation de surface métallique répond aux exigences ?

Comme mentionné dans l’application décapage par abrasion, un test de chlorures et/ou une loupe sont utilisés pour évaluer si la surface respecte ou non les normes de nettoyage établies par la Society for Protective Coatings (SSPC) et la norme internationale NACE.

De plus, le profil d’ancrage et le niveau de « rugosité » d’une surface donnée peuvent être contrôlés afin d’optimiser l’adhérence des revêtements. Il existe plusieurs méthodes pour mesurer ou évaluer la distance entre les pics et les creux d’une surface décapée par abrasion. Les méthodes les plus courantes sont les plaques comparatrices, les comparateurs à cadran et les rubans de réplique.

Le pouce d’une personne appuie sur une empreinte circulaire sur une surface grise texturée divisée par des lignes droites, soulignant l’importance de la préparation de surface. Un appareil de mesure numérique orange et noir, idéal pour la préparation de surface, avec un affichage indiquant 90,2 µm et plusieurs boutons sous l’écran. La marque elcometer est visible au-dessus de l’affichage. Un petit contenant en plastique blanc avec une étiquette distribue une bandelette de test avec des sections colorées et des chiffres imprimés, couramment utilisée pour des tests chimiques ou de pH lors de la préparation de surface.
Plaque comparatrice Comparateur à cadran Ruban de réplique

La plaque comparatrice est très simple et facile à utiliser. Elle comporte généralement quatre segments présentant différents degrés de rugosité et un trou central. Il faut placer la plaque comparatrice sur une surface décapée, puis frotter le bout du doigt à la fois sur la surface décapée et sur la plaque comparatrice afin de comparer les deux surfaces. Des comparaisons visuelles et tactiles sont effectuées pour évaluer la qualité de la surface décapée.

Le comparateur à cadran utilise une jauge à aiguille étalonnée pour mesurer la profondeur des pics d’une zone donnée en effectuant une série de mesures (un échantillon) à différents endroits de la pièce. La moyenne des différentes mesures de l’échantillon correspond à la valeur du profil d’ancrage. Le nombre de mesures requises pour l’échantillon dépend des spécifications du fabricant de revêtement pour une application donnée.

Le ruban de réplique implique l’utilisation d’un film plastique à deux couches – une couche compressible et une couche de mousse incompressible de 50 µm d’épaisseur. La couche compressible est placée sur la surface d’acier décapée, puis frottée avec un outil à extrémité arrondie jusqu’à ce que la surface se conforme à celle de l’acier. Le ruban est ensuite retiré et mesuré à l’aide d’un comparateur à cadran.

Trois panneaux : 1) Le Mylar et la mousse compressible reposent sur l’acier rugueux lors de la préparation de surface. 2) Un outil polit la partie supérieure, comprimant la mousse dans les vallées de l’acier. 3) Un micromètre mesure la réduction des pics et des vallées sous les deux enclumes.

Médias abrasifs utilisés en décapage par abrasion pour la préparation de surface

Schéma montrant deux carrés étiquetés Angular Abrasive. Le carré de gauche (A) présente de grosses particules abrasives dentelées et des entailles de surface plus profondes, idéales pour une préparation de surface agressive. Le carré de droite (B) montre des particules plus petites pour une préparation de surface plus lisse et plus légère. Schéma montrant deux panneaux d’abrasifs sphériques impactant une surface. Le panneau A illustre des abrasifs à un angle plus élevé au-dessus de la surface, tandis que le panneau B démontre une approche plus parallèle — mettant en évidence différentes profondeurs de préparation de surface étiquetées A et B.
Abrasif angulaire Abrasif sphérique

La préparation de surface pour les revêtements épais ou à haut extrait sec, ou pour les revêtements métalliques projetés thermiquement, est généralement réalisée avec des médias abrasifs angulaires capables de pénétrer facilement la surface et de créer des pics. Les revêtements de peinture en film mince, en revanche, nécessitent une surface grenaillée avec des pics d’amplitude moins agressive – ce qui est généralement obtenu en utilisant des médias abrasifs sphériques.

Une vaste gamme de médias est disponible pour effectuer la préparation de surface – métalliques (grenaille d’acier, grit d’acier, acier inoxydable, etc.) ou non métalliques (scories, oxyde d’aluminium, grenat, olivine, etc.). Le type d’abrasif le plus approprié dépend de plusieurs facteurs :

  • Pièce à décaper – Les médias abrasifs utilisés en préparation de surface sont souvent plus durs que la surface à préparer. Sinon, le média se fragmentera simplement au contact de la pièce et se transformera en poussière, ce qui entraînera un procédé improductif et coûteux.
  • Type de revêtement subséquent – Les revêtements de peinture épais ou à haut extrait sec et les revêtements métalliques projetés thermiquement nécessitent un profil de surface angulaire grossier pour adhérer correctement, tandis que les revêtements de peinture en film mince, comme les apprêts de préfabrication, exigent une surface grenaillée.
  • Profil d’ancrage à atteindre – Si les pics sont trop profonds, cela exigera trop de revêtement et de temps. Toutefois, si les pics ne sont pas assez profonds, le revêtement pourrait échouer.
  • Équipement utilisé pour projeter l’abrasif – Les limites de l’équipement de sablage peuvent parfois imposer une sélection restreinte d’abrasifs. Par exemple, les systèmes à succion ne peuvent pas projeter des médias abrasifs plus lourds, comme le grit d’acier de grande taille MESH. En revanche, les systèmes à pression sont beaucoup plus puissants et peuvent gérer à peu près tous les médias disponibles sur le marché.
  • Système de récupération du média en place – Un système de récupération du média permet des économies importantes sur la consommation d’abrasif en triant les bons médias réutilisables de la poussière et des particules fines improductives. Lorsqu’un système de recyclage est en place, il est préférable d’utiliser des substrats métalliques – ils sont plus coûteux à l’achat, mais peuvent être réutilisés encore et encore. Au final, ils deviennent compétitifs en prix par rapport aux médias « jetables », qui ne peuvent être utilisés qu’une seule fois.

Voici les formes de médias les plus couramment utilisées pour la préparation de surface :

  • Grenaille d’acier
  • Grit d’acier
  • Oxyde d’aluminium
  • Grenat GMA
  • *JetMag
  • *Scorie de charbon

*JetMag et la scorie de charbon sont des médias à faible recyclabilité. Toutefois, ils sont relativement peu coûteux et offrent de bonnes performances. Ils sont généralement utilisés pour des applications extérieures ou lorsque le média abrasif n’est pas récupéré en raison d’une contamination croisée.

Consultez le guide Kresco Media Selection Guide afin de choisir le bon média pour votre application.