Passivation (phosphatation) métal rouillé

[Alain0623]

Bonjour à tous,
Je viens vous voir pour avoir si possible une explication du résultat que j'ai eu en voulant passiver une tête de hache rouillée.
J'avais une tête de hache presque totalement rouillée (hormis le tranchant) sur laquelle j'ai réalisé une passivation à l'acide phosphorique (phosphatation). L'opération doit convertir la rouille en phosphate de fer, procurant ainsi une légère protection au métal.
Sauf erreur de ma part, la surface du métal aurait dû devenir presque noire.
En pratique, j'ai "peint" d'une légère couche d'acide phosphorique 75% la tête de hache. Le lendemain, la conversion avait eu lieu, mais sur l'ensemble de la surface il y avait encore des zone non converties (encore rouillée). Je n'ai pas pris de photo à ce stade, mais la tête de hache avait un aspect noir - rouillée assez homogène.
Vu que tout n'était pas noir, j'ai repassé une légère "couche" d'acide phosphorique. Le lendemain : surprise :
Comme on peut le voir, certaines zones sont noires et d'autres blanches. Je ne m'attendais pas du tout a ce résultat. Par contre toute la rouille a disparue.
Quelqu'un pourrait-il me dire quel est ce dépôt blanc? Est-ce le processus normal ? Ai-je mal fait quelque chose?

Cordialement
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[f6bes]

Bjr à toi, Reste à savoir sur quelle "épaisseur" de rouille a agit ton acide ?
Il peut ya avoir des "surépaisseurs" de rouille qui fasse que l'acide ne pénétre pas suffisamment profond.
Pour bien faire il aurait peut etre fallu désagréger la rouille qui tient peu (brosse métallique ) et ensuite seulement
aplliquer l'acide phophorique.
Bonne journée

[40CDV20]

Bonjour à tous,
Je viens vous voir pour avoir si possible une explication du résultat que j'ai eu en voulant passiver une tête de hache rouillée.
J'avais une tête de hache presque totalement rouillée (hormis le tranchant) sur laquelle j'ai réalisé une passivation à l'acide phosphorique (phosphatation). L'opération doit convertir la rouille en phosphate de fer, procurant ainsi une légère protection au métal.

Bjr,
Eh bien non ! ce que vous avez fait se limite à une simple "désoxydation" phosphorique de l'acier. Rien de plus, rien de moins.
Pour être complète, cette opération doit se faire en présence de tensioactifs et d'inhibiteurs de corrosion. Ceci fait, on laisse en l'état sans pratiquer de rinçage. Composition, telle Bondérite 670 d'Henkel ex Déoxydine 670 de CFPI. Possiblement les solutions vendues en GSB, mais je n'ai jamais vérifié
A ce stade, on ne peut même pas parler de "phosphatation-passivation" et encore moins de "phosphatation" (amorphe ou cristalline)
Nous sommes en tout début de WE, aussi je vous fais grace des mécanismes réactionnels
Cdt

[40CDV20]

Les tensioactifs on pour fonction de parfaire la mouillabilité des surfaces et donc de réduire les "effets d'épargne ou d'écran", quant aux inhibiteurs, nulle besoin d'explication

[A voir en vidéo sur Futura]

[FC05]

Pour moi c'est de la "phosphatation blanche" qui se forme quand on laisse l'acide phosphorique trop longtemps (il faut rincer avant que ça sèche totalement).

[40CDV20]

Bjr,
C'est la même histoire qui se répète quand une opération électrochimique (car s'en est une), est insuffisamment ou non documentée. Après coup, soit on classe l'affaire en "cold case" et on passe à autre chose, soit on en fait une question personnelle et on tente de reproduire au plus près l'opération.
Ce type d'outil (hâche, bêche, merlin, fourche, croc, faucille,...) présente la particularité d'utiliser un acier basique, mais fibrage oblige un passage à la forge, lequel n'est pas toujours réalisé dans les conditions opératoires requises, principalement pour raison de séries modestes. Une bêche, un louchet, durent la vie du jardinier soigneux dixit Nicolas de Rustica !

La résultante, remarquablement démontrée par Evans est une sensibilité à la corrosion par piles locales, initiée par des inclusions.
C'est ici que la présence d'inhibiteurs incorporés au soluté décapant prend toute sa place. Il va s'agir de réduire la vitesse du processus de corrosion et réguler les réactions locales tant anodiques que cathodiques par adsorption ou précipitation de films moléculaires. Or, si on en croit Alain0623, des inhibiteurs il n'y en a pas.

Quid de cette "phosphatation blanche (*)", pris au sens premier il s'agirait donc de la formation d'une couche minérale hétérogène de phosphate. Mais de quel phosphate ? En procédés usuels de phosphatation (Zn, Ni, Mn,...), on pense immédiatement au "seul blanc sale" possible, dans une véritable phosphatation, le phosphate trizincique, mais d'où sort le zinc ? On pensera possiblement au cation calcium (Ca3(PO4)2), mais d'où sortirait il ?

(*) perso, jamais entendu parler, tout au plus de tâches résiduelles résultant d'une préparation de surface insuffisante (effet de masque) et/ou de l'utilisation d'eau calcaire. On note il est vrai quelques rares curiosités d'appellation, comme la "rouille blanche" des spécialistes d'essais de corrosion, et c'est à peu près tout,.....
Quand une désoxydation phosphorique est bien conduite et suivie d'un simple égouttage, il est bien exact qu'au bout de quelques jours, la surface traitée laissée à l'air apparaît gris anthracite à noir avec un rendu vernissé.

Il n'est pas inutile de rappeler quelques règles qui régissent un process de phosphatation contrôlée :

Le milieu réactionnel : T°C >/= +60°C et pH 1.5-2.5
-solution phosphorique diluée
-accélérateurs oxydants boostant une cinétique "assoupie"
-dihydrogénophosphate de quelque chose, Zn, Ni, Mn,...
et c'est tout !
Il en résulte au contact d'une pièce d'acier dûment préparée, introduite
-attaque acide régulière et maîtrisée du substrat
-déplacement des équilibres d'hydrolyse, formation de phosphates trimétalliques insolubles et leur lente précipitation en surface
Tout ceci prenant de 30 à 40 mn

Un autre axe de réflexion ? mais on s'éloigne sérieusement du contexte "façon coup de pinceau" la "passivation phosphatée" telle celle appliquée par les constructeurs automobiles des années 70, dont la durabilité est passée à la postérité !
Par contre, les conditions changent radicalement et se situent dans l'intervalle pH 5-6, avec présence obligée de phosphates alcalins.
Ici, il y a bien formation in fine de phosphate II de fer hydraté Fe3(PO4)2, 8 H20 de couleur blanc bleuté, ou plus exactement d'un mix phosphate II/oxyde Fe2O3 rouge brun à noir
Tout ceci s'avère très compliqué à décrire et entre phosphophyllite, hopéite, et autre vivianite il faudrait l'expertise de l'excellent T-K du forum géologie pour s'y retrouver !
Cdt

[40CDV20]

Ou pour faire ultra-court et ne pas rester sur un échec, un coup d'émeri à la disqueuse, un dégraissage soigneux et une couche au pinceau de la potion magique de M.Julien
https://www.peinturesjulien.fr/nos-p...eur-de-rouille

[Alain0623]

Bonjour à tous,

Merci de vos retours.
Les explications sont très techniques, et j'avoue n'en comprendre qu'une partie.

Néanmoins entre temps, j'ai re-badigeonné la tête de hache de la solution d'acide phosphorique : l'élément blanc-crême redevient couleur "rouille" dès que je badigeonne. Je referais une photo, mais les zone blanches semble être moins grandes.
En fait, la couleur ressemble beaucoup à la photo disponible sur wikipédia (tas de poudre en haut à droite) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Orthophosphate_de_fer

Une remarque de @FC05 : effectivement, je laisse la solution agir une journée entière. Je badigeonne le soir, et quand je reviens le lendemain soir en sortant du boulot, la solution a séchée est est de couleur blanc-crême.

Par ailleurs, par rapport à ce qu'il est dit sur l'article wikipedia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Phosphatation
Il est écrit :

Le décapage d'une surface d'acier à l'aide d'une solution diluée et chaude d'acide phosphorique provoque la formation de phosphate de fer, qui assure une passivation et améliore la tenue à la corrosion des revêtements de peinture.

Je n'avais pas fait attention, dans mon cas, la solution badigeonnée était à température ambiante. Je ne l'ai pas fait chauffée.

Cordialement