TraitEment de Surface

 

 

SOMMAIRE

INTRODUCTION INTRODUCTI ON ........................................................................................................................ .......................................................................................................................................... .................. 3

L'EAU.................................................................. L'EAU ........................................................................................................................................... ........................................................................................... .................. 4 RATIONALISATION RATIONA LISATION DES RINCAGE RINCAGES S ...................... ............................................ ............................................ ............................................ .......................................... ........................................ ......................... ..... 4 CALCUL THEORIQUE DU DEBIT D’EAU ....................... ............................................. ............................................. .............................................. .......................................... ........................................ ....................... 7

EAUX DE REFROIDISSEMENT REFROIDISSEMENT.................................................................... ........................................................................................................................... .............................................................. ....... 7 FACTEURS HUMAINS........................... HUMAINS.................................................................................................. ...................................................................................................................... ............................................... 7 CONTROLE DES CONSOMMATIONS D'EAU DE NETTOYAGE A L'AIDE D'UN CALCUL THEORIQUE DES VOLUMES NECESSAIRES ..................... ............................................ ............................................. ............................................ .......................................... ...................... 7

LES DECHETS............................................................................................................................................................................. 8  REDUCTION DE DE LA CON CONSOMMATI SOMMATION ON DE PRODUITS POLLUANT POLLUANTS.. S............................. ....................................................... .................................................... ............................ .... 8 AUGMENTATION AUGMEN TATION DE L LA AD DUREE UREE D DE E VIE DU BAIN ...................... ............................................. .............................................. ........................................... ....................................... ..................... 8 REDUCTION DE LA CONSOMMATION DES PRODUITS PAR UNE BONNE GESTION DES BAINS............................. BAINS................................................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................ ...................................... ......................................... ....................... .. 10 UTILISATION UTILISATIO N DE PRODUITS MOINS TOXIQUES ......................... .................................................... ...................................................... ............................................. ................................. ............... 11 VALORISATION VALORISA TION DES PERTES ...................... ............................................ ............................................ ............................................ .......................................... ......................................... ......................................... ...................... .. 12 LES TECHNIQUES TECHNIQUES DE REC RECUPERATION UPERATION NON ELECT ELECTROLYTIQUE............................................... ROLYTIQUE............................................................................. .................................... ...... 12 TECHNIQUES DE RECUPERATION ELECTROLY ELECTROLYTIQUES..... TIQUES............................ .............................................. .............................................. .......................................... ........................ ..... 14

LES EFFLUENTS GAZEUX............................................................................................ GAZEUX......................................................................................................................... ............................. 17 LAVAGE DES COMPOSES ORGA LAVAGE ORGANIQUES NIQUES VOLATIL VOLATILS S ................... ......................................... ............................................ ............................................ ........................................ .......................... ........ 17 TECHNIQUE PERMETTANT LA DESTRUCTION DES COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS VOLATIL S AVEC RECUPERATION D’ENERGIE D’ENERGIE...................... ............................................. .............................................. .............................................. ........................................ ............................. ............ 17

 NOUVELLES  NOUVELLE S TECHNOLOGIES TECHNOLOGIES MOINS MOINS POLLUANTES POLLUANTES ....................................................................... ......................................................................... .. 18  TECHNIQUES DE SECHAGE........... SECHAGE................................. ............................................ ............................................ ............................................ ......................................... ....................................... .................................... ................ 18 TECHNIQUES DE NETTOYA NETTOYAGE GE .................... ......................................... ........................................... ........................................... .......................................... .......................................... ......................................... ...................... .. 18 TECHNIQUES DE DECAPAGE.... DECAPAGE.......................... ............................................ ............................................ ............................................ .......................................... ........................................ ....................................... ................... 19 TECHNIQUES DE REVETEMENT........................ REVETEMENT.............................................. ............................................ ............................................ .......................................... ......................................... .................................... ............... 20 TECHNIQUES DE DURCISSEMENT....................... DURCISSEMENT............................................. ............................................ ............................................ ........................................... ......................................... ................................ ............ 23 PEINTURES..................................... PEINTURES............... ............................................ ............................................ ............................................ ......................................... ........................................ ......................................... ........................................ .................... 23

CONCLUSION......................................................................................... CONCLUSIO N............................................................................................................................................... ...................................................... 25

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INTRODUCTION

 Les Technologies Propres utilisées dans l'industrie permettent de réduire significativement le niveau d'impact sur l'environnement et l'importance des traitements de dépollution. Une technologie propre peut être une optimisation, une modification ou un changement radical de procédé. Une technologie propre intervient à titre préventif et en amont dès le stade de la production, à la différence de l'opération classique de dépollution qui intervient en aval de ceest processus (traitement des eaux, des effluents gazeux, des solides); l'objectif de réduire les consommations d'eau, de matières  premières, d'énergie et de générer gé nérer le l e minimum mini mum d'effluents et de déchets. dé chets. En général, une technologie propre permet de faire des économies ce qui conduit à des temps de retour sur investissements plus courts. Tous ces facteurs se traduisent par des gains de productivité qui augmentent la rentabilité et la compétitivité. Pourquoi utiliser les technologies propres dans l'industrie du traitement de surface ?  Les problèmes liés à l'environnement en traitement de surface se situent surtout au niveau des eaux et des déchets souvent toxiques voire dangereux  pour l'environnement. Au sens llarge, arge, le traitement de surface comprend c omprend les enlèvements chimiques, électrochimiques ou mécaniques de matière, les revêtements par ajout de matière sans réaction avec le substrat et les traitements de conversion par modification physico-chimique de la couche superficielle. Les traitements de surface ont pour but de faire acquérir à des surfaces métalliques ou plastiques de nouvelles propriétés par un traitement superficiel du matériau. Les objectifs visés peuvent être nombreux : tenue à la corrosion, protection thermique, résistance à l'usure, qualité de  frottement, adhérence pour un revêtement ultérieur, conductivité, effet décoratif, élimination d'éléments indésirables...  L'eau est utilisée en grande quantité comme eau de rinçage ou eau de refroidissement. Dans les bains de traitement, on retrouve des polluants de deux natures. D'une part, les constituants des bains comme les cyanures, les  fluorures, le phosphore, les acides, les bases, les sels métalliques, les métaux en solution provenant des anodes, les additifs ... D'autre part, les  pertes provenant des pièces traitées comme les huiles, les graisses, les salissures lors des opérations de nettoyage, les métaux lors des décapages...  Dans la plupart des cas ces polluants sont d'une toxicité très élevée. © ARIST Bourgogne 1995

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L'eau Principalement utilisée pour des traitements en phase aqueuse  aqueuse  (voie humide) et les bains de rinçage, l'eau est un poste important dans l'industrie des traitements de surface.  Aujourd'hui, le prix élevé de l'eau et de son traitement obligent à une diminution des consommations.

RATIONALISATION DES RINCAGES Les étapes de rinçage interviennent entre chacune des fonctions de traitement. Leur objectif est d'éviter la contamination des bains les uns par les autres. De ce fait, la  pellicule liquide qui recouvre la pièce à la sortie d'un bain doit être remplacée par un film dilué dont la concentration en éléments indésirables est satisfaisante pour le traitement suivant. Il existe plusieurs méthodes de rinçage, certaines plus économes en eau que d'autres.  Rinçage simple courant Cette méthode est la plus simple et se compose d'une seule cuve de rinçage courant après le bain de traitement (fig.cette 1). Inconvénient majeur, quantité d'eau que nécessaire est très élevée. De ce fait, technique ne peut la être envisagée si les entraînements sont très réduits ou les bains peu chargés.

 Rinçage multiple en parallèle Chaque cuve de rinçage est alimentée séparément et en parallèle (fig.2). Même si la qualité de rinçage est bonne, ce type de rinçage est rarement utilisé dans l'industrie car il consomme énormément énormément d'eau.

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 Rinçage multiple en série

Ce rinçage, appelé également rinçage en cascade est le plus employé par l'industrie du traitement de surface. L'eau circule à contre-courant du transfert des pièces rincées (fig.3). L'économie d'eau obtenue grâce à l'augmentation du nombre des cuves de rinçage est importante.

 Rinçage statique

Un rinçage statique est un pré-rinçage (fig.4). Il réduit la concentration du liquide entraîné et donc diminue le débit du rinçage qui suit. Il n'est pas alimenté en continu mais périodiquement renouvelé.

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   Rinçage ECO

Le rinçage 'ECO' (économique) est un rinçage statique, les pièces sont immergées avant et après le bain de traitement (fig.5). Le bain n'est pas alimenté en eau et n'est  jamais vidangé. Sa concentration se stabilise à la moitié de celle du bain de traitement. La concentration des entraînements est donc réduite de moitié et, de ce fait, on réalise des économies sur l'eau de rinçage.

 Rinçage par aspersion

Ce type de rinçage est très efficace tout en consommant très peu d'eau grâce à un effet hydromécanique. Il existe différentes manières de mettre en oeuvre le rinçage  par aspersion : - le rinçage par aspersion dans une cuve vide, - le rinçage par aspersion en combinaison avec un rinçage par trempage, - le rinçage par aspersion au-dessus d'un bain de traitement chaud. Cette dernière méthode a l'avantage de compenser des pertes par évaporation.

 Réutilisation de l'eau de rinçage

Dans certains cas, l'eau de rinçage peut être réutilisée pour une deuxième fonction de rinçage compatible avec la première. L'objectif est de diviser de moitié la consommation d'eau.

EXEMPLE

Erreur !  Sans traitement

L'eau du deuxième rinçage, après le dégraissage non cyanuré, peut être réutilisée  pour le rinçage après un décapag décapagee acide (métaux ferreux) ou alcalin (aluminium), ou l'inverse. L'eau du rinçage, après l'activation, la  passivation ou la neutralisation, peut être réutilisée pour un des rinçages nécessaires en pré-traitem pré-traitement. ent.

Après traitement

Les effluents convenablement épurés, c'est-à-dire neutralisés, clarifiés et filtrés, sont compatibles avec plusieurs rinçages utilisés en pré-traitement. Ils peuvent être utilisés aussi pour les usages annexes comme les lavages de sols ou de matériel.

L'eau du rinçage, après la passivation chromique du zinc ou du cadmium, peut être réutilisée pour un des rinçages après le chromage, sauf pour le rinçage final.

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  CALCUL THEORIQUE DU DEBIT D'EAU Après avoir fixé la qualité souhaitée du rinçage, exprimée par le rapport de dilution Rd = Co/Cn, et si on connaît l'entraînement des pièces, on peut calculer le débit d'eau de rinçage qui est nécessaire. Dans cette formule, Co est la concentration de la pellicule à la sortie du bain de traitement précédent le rinçage et Cn celle à la sortie du dernier stade de rinçage avant le traitement suivant.

EAUX DE REFROIDISSEMENT Les eaux de refroidissement, quand elles ne sont pas réutilisées en circuits ferrnés,  peuvent être employées pour des rinçages en pré-traitement ou pour des usages annexes.

FACTEURS HUMAINS Une bonne gestion de l'eau passe par la sensibilisation des salariés, notamment par le  biais d'une formation ou de l'établissement de consignes écrites. En affichant les consommations d'eau dans les salles de production, on pourra prendre conscience des quantités réellement consommées.

CONTROLE DES CONSOMMATIONS D'EAU DE NETTOYAGE NETT OYAGE A L'AIDE D'UN CALCUL THEORIQUE DES VOLUMES NECESSAIRES Il est aussi possible de réaliser un calcul théorique de consommation qui permet de connaître les volumes nécessaires au nettoyage d'une machine. En mesurant en  permanence les volumes réels, on peut les conformer aux volumes théoriques en tenant compte des dérives.

 Résultats probants obtenus avec des moyens mo yens simples à mettre en oeuvre Une surveillance attentive des nettoyages et quelques mesures élémentaires permettent de réduire la consommation d'eau : - Contrôler le débit du robinet : un débitmètre donne les quantités d'eau utilisées et permet de déceler l'origine d'éventuelles anomalies. - Equiper les robinets de systèmes de fermeture automatique. - Rinçer à l'eau chaude ce qui permet d'obtenir la même qualité de rinçage mais avec moins d'eau. - Veiller à la qualité de l'eau, c'est un facteur important mais souvent sous-estimé qui peut pourtant réduire la consommation d'eau. - Laver les cuves et les sols par nettoyage à haute pression au lieu du simple jet d'eau (fort consommateur d'eau) est un moyen plus efficace et économe en eau. Une réduction des diamètres des tuyaux peut aussi aider à économiser. - Eviter des alimentations non justifiées des bains de rinçage hors l'usage des bains de traitement.  L'installation d'électrovannes d'électrova nnes commandées automatiquement peut servir de contrôle.

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Les déchets Pour restreindre les nuisances de l'industrie du traitement de surface, il ne faut pas rêver à la "solution miracle". Cependant, nombre de "petites solutions" peuvent être mises en place tant pour abaisser la consommation des produits polluants que la production de déchets.

REDUCTION DE LA CONSOMMATION DE PRODUITS POLLUANTS Les procédés de dégraissage (élimination des films de graisse déposés sur les  pièces), de décapage (élimination des couches superficielles oxydées) et de revêtement sont trois traitements fortement utilisateurs de produits polluants. p olluants. Des actions simples peuvent être menées pour diminuer leur consommation et réduire les pertes au minimum minimum..

AUGMENTATION DE LA DUREE DE VIE DU BAIN  Modification de gamme opératoire Ajouter un pré-dégraissage ou un pré-décapage avant le procédé de dégraissage ou de décapage permet de réduire la fréquence des vidanges. Au moment de la vidange du de traitement, bain de pré-nettoyage est renouvelé contenu du bain de bain nettoyage. Celui-cileest reconstitué en produit neuf. On avec peut lealors obtenir une économie de produit non négligeable par rapport à un nettoyage dans une seule cuve. L'ajout d'un rinçage mort, derrière le nettoyage chaud, permet de compenser les  pertes par évaporation car le contenu du bain de rinçage est réintroduit dans le bain de nettoyage.  Epuration en continu des bains de nettoyage Le principe de l'épuration en continu consiste à soutirer en permanence une certaine quantité de fluide, à la soumettre à une épuration et à réintroduire le fluide épuré dans le bain de traitement. Les avantages de l'épuration en continu des bains sont multiples; l'espacement des vidanges des bains augmente, la consommation en  produits diminue et la qualité des bains reste consta constante. nte. L'entrainement d'huiles vers les bains de rinçage est aussi fortement réduit ce qui  permet de rincer avec moins moins d'eau.

 Le bain de dégraissage  Différentes techniques techn iques p pour our limiter l'augmentation de la teneur en huile et en matières décantables sont  possibles: - La flottation est une technique pour séparer des liquides dispersées ou des solides en suspension dans des liquides. On peut utiliser une simple flottation éventuellement précédée par une coalescence pour rassembler l'huile en gouttes lorsque la phase est trop dispersée. - La séparation des phases aqueuses et huileuses peut aussi être obtenue sous l'action de la force centrifuge. - Une régénération du bain en continu par ultrafiltration donne les meilleurs résultats. Le coût d'exploitation est très faible mais l'investissement est onéreux. L'ultrafiltration permet de recycler les lessiviels et les solvants des bains de dégraissage et de séparer les huiles. Le volume des rejets est considérablement réduit. On obtient un concentrat d'huile très concentrée (80 à 90 %) et par conséquence plus facile à traiter De plus, si le système est entièrement automatisé il ne réclame que peu de maintenance.

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 Le bain de décapage  Les bains de décapage s'enrichissent progressivement een n métal. Différentes techniques, présentées à la  fin  de ce dossier, telles que l'électrolyse, l'électro-électrodialyse, l'échange d'ions, l'extraction liquide / liquide des métaux lourds, la précipitation de produits par cristallisation ou encore l'incinération oxydante (pulvérisation du bain dans un four à haute température avec récupération de produits)  permettent de les épurer en continu.

 Réduction des rejets de décapage Un décapage mal maîtrisé provoque une attaque importante du support. Afin d'optimiser le décapage, on peut utiliser des inhibiteurs d'attaque ; ils permettent une attaque des oxydes sans dommages pour le support. De ce fait, la pollution en métaux lourds provenant des pièces 'surdécapées' va être réduite. r éduite. On peut aussi surveiller des paramètres (concentration en acide, température du bain, concentration en fer dissous) qui influencent la vitesse de décapage afin d'éviter une attaque trop forte du support. Cette méthode est plus propre que l'ajout d'inhibiteurs.

 Réduction des pertes Il est possible de diminuer la consommation des produits polluants en remplaçant des vidanges périodiques, fondées sur l'expérience et qui prennent souvent mal en compte les variations de charge, par des vidanges basées sur des critères plus scientifiques tels que l'analyse des concentrations des bains. L'installation de pontages entre le bain de traitement et le bain de rinçage peut éviter des pertes de produits sur le sol lors du transfert des pièces. Le pontage doit être construit de façon à ce que les pertes s'écoulent vers la cuve de traitement. C'est une façon de réduire les ajouts réguliers de produits. On peut également limiter ces ajouts en réduisant le volume des entraînements. Aucune technique ne permet de le réduire à zéro, mais des mesures peuvent diviser ce volume de 2 à 5 et la consommation d'eau de rinçage sera aussi diminuée en  proportion identique.

 Le volume d'entraînement dépend de divers facteurs: - Les caractéristiques physico-chimiques du bain Une diminution. de la viscosité du bain facilite l'égouttage et minimise les pertes.  La température influence  la viscosité et par conséquence le volume d' entraînement.  Des faibles doses de tensioactif diminuent la tension superficielle du bain et favorisent l'égouttage. - Les montages  La forme de construction des montages doit minimiser la surface immergée.  Des montages hydrophobes ont l'avantage d'offrir un volume d'entraînement plus faible.  Les pièces peuvent être traitées suspendues à des supports (cadres) ou mises en vrac dans des ttonneaux. onneaux.  Dans le premier cas, la position des pièces sur les montages et leur forme influencent l'entraînement. Dans le cas du revêtement par le système des tonneaux, leur mise en rotation au dessus des bains influence l'entraînement. - Le temps d'égouttage  Le volume de l'entraînement diminue lorsque lo rsque la durée d'égouttage augmente. a ugmente.

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   Eviter l'évaporation des produits Des boules de plastique flottantes sur le bain ou l'utilisation de certains additifs chimiques permettent de limiter les pertes par évaporation. En dehors des périodes de travail, l'emploi d'un couvercle est encore plus efficace.

 Récupération des produits évaporés Il existe plusieurs procédés de récupération. Chacun présente des avantages différents, mais leur performance dépend surtout de l'installation et des produits évaporés. - Récupérateur par voie sèche Les pertes dûes à l'évaporation peuvent être récupérées en utilisant des dévésiculeurs. Les vapeurs, une fois condensées, sont directement réinjectées dans le  bain. En utilisant des d es installations totalement hermétiques qui fonctionnent en circuit fermé, la consommation de solvant est du même coup réduite. - Récupération par adsorption Le procédé consiste à filtrer des effluents gazeux chargés en composés organiques volatils (COV) sur un matériau adsorbant. L'adsorbant le plus employé est le charbon actif. Lorsque celui-ci est saturé, il est désorbé par un chauffage modéré ou mieux avec de la vapeur d'eau à basse pression. La désorption permet la régénération et la réutilisation du matériau adsorbant. La récupération des produits désorbés peut s'avérer rentable si leur concentration dépasse 5 g/m3. -L'effluent Récupération par absorption gazeux et le liquide d'absorption circulent à contre-courant dans une colonne de lavage. La régénération du liquide absorbant se fait en continu par distillation sous vide ou par stripping à la vapeur. Le liquide absorbant est réutilisé après refroidissement et les composés organiques volatils peuvent être récupérés. - Récupération par condensation La condensation des composés organiques volatils présents dans un effluent gazeux  permet de les récupérer. Le condenseur à surface et le condenseur à contact direct sont les deux types de condenseurs habituellement habituellement utilisés. Dans le cas des condenseurs à surface, l'agent de refroidissement n'entre pas en contact avec l'effluent gazeux à traiter. Les condensats peuvent être récupérés et l'agent de refroidissement peut être réutilisé. Des températures assez basses sont nécessaires pour avoir une bonne condensation. Dans le cas des condenseurs à contact direct, l'agent de refroidissement est pulvérisé dans l'effluent gazeux. De grandes quantités d'eau sont nécessaires et celles-ci sont ensuite inutilisables. Cette importante consommation d'eau rend les condenseurs à contact direct moins intéressants même s'ils sont parfois plus pl us efficaces.

REDUCTION DE LA CONSOMMATION DES PRODUITS PAR UNE BONNE GESTION DES BAINS Une bonne gestion des bains permet d'économiser les produits de décapage. Une augmentation de concentration des bains n'est pas toujours synonyme d'un meilleur décapage. L'usage d'analyses permet d'éviter que des ajouts de produit fassent augmenter des concentrations au-delà des valeurs choisies.

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UTILISATION DE PRODUITS MOINS TOXIQUES Les chlorofluorocarbures (CFC) et certains organo-chlorés sont très appréciés dans le domaine des traitements de surfaces en raison de leur prix avantageux et de leur efficacité. Mais ils sont nocifs pour la couche d'ozone et devront tôt ou tard être remplacés par des produits moins polluants.

Organo-chlorés autorisés par les réglementations relatives à la protection de la couche d'ozone Il est possible d'employer des solvants comme le perchloréthylène ou le trichloréthylène, qui tout en étant moins nocifs pour la couche d'ozone et non visés  par le protocole de Montréal, ont des qualités comparables aux chlorofluorocarbures. chlorofluorocarbures. Mais, ce ne peut être qu'une solution partielle car ces solvants ont d'autres inconvénients. Plusieurs d'entre eux sont considérés comme cancérogènes ou mutagènes. D'autres sont très volatils et contribuent à la formation de brouillards enfumés. Il est donc probable que ces produits soient à leur tour interdits un jour.

 Hydrochlorofluorocarbures L'utilisation de ces produits est une solution provisoire au remplacement des chlorofluorocarbures. Les hydrochlorofluorocarbures ne sont pas stables dans l'atmosphère et par conséquent leur nocivité pour la couche d'ozone est réduite de 90 à 98 % par rapport à celle des chlorofluorocarbures. Une certaine nocivité subsiste malgré tout.

Terpènes Ces solvants d'origine naturelle sont biodégradables, non toxiques et inoffensifs pour la couche d'ozone. Ce sont certainement les plus respectueux de l'environnement et de plus, leur pouvoir de dégraissage est bon. Mais, ils ont aussi quelques inconvénients: certains élastomères sont mal nettoyés par les terpènes, leur point d'éclair est bas, de l'ordre de 50°C et par conséquent, on ne peut que les utiliser à froid, et enfin, il est difficile de les recycler car leur distillation pose des problèmes de sécurité.

 Autres solvants  Nettoyage aqueux aqueux Pour le nettoyage des pièces, il est possible de remplacer les solvants organiques volatils par des solutions lessivielles composées d'eau, de détergents et d'agents tensioactifs. Un circuit fermé peut être utilisé pour recycler l'eau.

 Nettoyage semi-aqueux semi-aqueux On peut effectuer un nettoyage semi-aqueux avec des solvants à base d'alcools modifiés, comme le 'Primaclean 160l' de Dow Chemical, particulièrement destinés au dégraissage des métaux ou par certains hydrocarbures oxygénés comme 'Axarel 52', 'Axarel 6100' et 'Axarel 9100' de Du Pont. Ces derniers sont, comme les terpènes, facilement inflammables, mais à l'opposé des terpènes, ils sont recyclables car leur distillation ne pose pas de problème, p roblème, 'Axarel 52' est un mélange d'hydrocarbures, d'agent tensioactif et d'inhibiteur de rouille. Ce produit est compatible avec la plupart des plastiques et des élastomères. La toxicité et l'odeur de 'Axarel 52' sont faibles. L'émission dans l'air est minimisée et il n'y a pas de danger pour la couche d'ozone.

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VALORISATION DES PERTES Les bains de traitement sont à l'origine de bon nombre des pertes. Pour récupérer les  produits coûteux contenus contenus dans les effluents, on concen concentre tre l'effluent et on le recy recycle. cle. Une partie des produits contenus dans les bains de traitement est, malgré tous les efforts de prévention, entraînée par les pièces vers les eaux de rinçage. Les bains de rinçage ne représentent en somme qu'une image diluée du bain amont. Une autre partie des pollutions est directement engendrée par les bains de traitement car leur réutilisation est limitée. Des vidanges des bains sont nécessaires lorsqu'ils ne contiennent plus suffisamment d'éléments d'éléments actifs ou lorsqu'ils sont saturés en éléments indésirables.

LES TECHNIQUES DE RECUPERATION NON ELECTROLYTIQUE  L'amélioration de la structure de rinçage C'est la solution la plus simple et la moins coûteuse. Pour limiter les effluents de l'atelier, les eaux de rinçage peuvent être réintroduites dans le bain de traitement afin de compenser son évaporation et de récupérer les substances nobles. Une réintroduction intégrale est possible si le débit de l'eau de rinçage devient inférieur au débit d'évaporation du bain de traitement. Une vérification systématique est néanmoins nécessaire pour tester la compatibilité de cette réintroduction, En effet, les produits nobles récupérés sont souvent accompagnés par des impuretés de toutes sortes.

 L'échange d'ions Les résines échangeuses d'ions peuvent être utilisées dans le domaine du traitement de surface pour la récupération des métaux (Ni, Zn, Cu), de l'acide chromique, l'épuration des bains de chromage ou le recyclage des eaux de rinçage. Ces résines sont des polymères sur lesquels on a fixé des groupements fonctionnels ionisés qui vont donner à la résine ses caractéristiques chimiques d'échange. Les résines échangeuses d'ions sont capables d'échanger leurs ions mobiles avec les ions de même signe contenus dans les solutions avec lesquelles elles sont mises en contact. On distingue quatre grands groupes d'échangeurs d'ions: les échangeurs de cations fortement ou faiblement acides et les échangeurs d'anions fortement ou faiblement  basiques. Chaque groupe possède des propriétés spécifiques. On constate que cette technique est remarquablement adaptée à l'épuration de faibles concentrations en solution (< 10 mg/l). Une résine échangeuses d'ions est surtout utilisée pour le traitement final d'un flux contaminé. Dans le cas du traitement de solutions fortement chargées, cette technologie est à déconseiller car les résines sont très rapidement saturées ce qui entraîne une régénération fréquente et onéreuse.

 La cémentation La cémentation consiste en une réaction d'oxydoréduction classique qui se déroule entre les ions métalliques dissous dans l'effluent et un métal réducteur (et de moindre valeur) présent sous la forme d'une phase solide. Comme métal réducteur, on utilise généralement du fer. © ARIST Bourgogne 1995

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Les ions métalliques qu'on veut récupérer précipitent et le métal réducteur se dissout. Le fer solubilisé est ensuite récupéré par précipitation de son hydroxyde. Les métaux (Cu, Ni, Cr VI) présentant un potentiel Redox inférieur à celui du métal solide utilisé (Fe) peuvent être récupérés par cémentation. Malheureusement cette technique ne permet pas d'atteindre les normes de rejet fixées  par la législation. Toutefois elle peut être utilisée pour réduire r éduire rapidement la teneur en certains métaux lourds dans des effluents fortement concentrés. Il faut noter que cette technique conduit à la formation de boues hydroxydes résultants du traitement des ions ferreux.

 La technique de précipitation précipit ation

Cette méthode fait appel aux principes classiques de la chimie des solutions. Le  phénomène utilisé est celui de la précipitation des hydroxydes métalliques métalliques par l'ajout de soude, de carbonate de sodium ou de lait de chaux. Le traitement des effluents par  précipitation des hydroxydes est encore fréquemment utilisé malgré les inconvénients de cette technique. Les opérations de filtration sont longues et les séparations effectuées ne sont qu'imparfaites à cause de l'existence de réactions concurrentes et de phénomènes d'adsorption. L'épuration d'un effluent par une technique de précipitation ne conduit pas à une diminution effective de la pollution mais au transfert d'une pollution liquide vers une pollution solide.

 L'osmose inverse

La technique de l'osmose inverse à introduire une solution contenant un solvant (normalement de l'eau) et unconsiste soluté dans un compartiment. Ce compartiment est séparé d'un second compartiment par une membrane. L'osmose inverse utilise des membranes denses, c'est-à-dire des membranes sans porosités. Le transport s'effectue  par des mécanismes de solution et de diffusion. En appliquant dans le premier compartiment une pression supérieure à la pression osmotique, le solvant coule d'une solution concentrée vers une solution diluée. On provoque alors une migration forcée du solvant à travers la membrane, créant de ce fait une augmentation de la concentration dans la solution. Dans le domaine du traitement de surface, cette technique est actuellement limitée à la récupération du nickel dans les bains de galvanoplastie.

 L'ultrafiltration

Dans le cas de 1'ultrafiltration, on utilise les membranes asymétriques et composites  pour les séparations basées sur le principe du 'tamisage'. 'tamisage'. La taille des molécules ou groupe de molécules retenues par une membrane d'ultrafiltration est plus grande que dans le cas d'osmose inverse. Le solvant, ainsi que les petites particules d'un poids moléculaire inférieur à 500 à 1000 migrent à travers la membrane. Les grosses molécules en solution ou en suspension, pigments, huiles et émulsifiants, y sont retenues et concentrées. Dans la mesure où la pression osmotique est plus faible que  pour l'osmose inverse, la pression appliquée en ultrafiltration est également plus faible. L'électrophorèse est une technique qui peut faire appel à 1'ultrafiltration. L'électrophorèse est utilisée par les constructeurs automobiles pour la protection des carrosseries. Elle fait migrer et fixe des granules de pigment sous l'effet d'un champ électrique. Le dépôt de peinture par électrophorèse est une technique relativement coûteuse puisque les pertes par entrainement lors du retrait des pièces peuvent représenter jusqu'à 20% de la consommation totale de peinture.

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L'ultrafiltration intervient dans le procédé d'électrophorèse pour concentrer les  peintures contenues dans dans les bains de rinçage consécutifs à l'électrophorèse. l'électrophorèse. Le concentrat, qui renferme les substances récupérées, a un taux qui permet un recyclage des pigments de peinture. Il est réintroduit dans le bain d'électrophorèse, et est utilisé pour alimenter les rinçages suivants. La récupération des solvants et des lessives à l'aide de 1'ultrafiltration et la réutilisation de ces produits dans les bains de dégraissage est possible (voir  Epuration en continu des bains de nettoyage).

 La microfiltration La microfiltration est, comme 1'ultrafiltration, une séparation qui est fondée sur l'effet de tamisage au travers de pores. Elle connaît actuellement un certain succès  pour la récupération des bains de dégraissage. Cette technique de microfiltration s'applique également au traitement d'eaux de rinçage chargée en nickel.

 L'évaporation L'opération d'évaporation consiste à concentrer une solution. On élimine un solvant d'une solution de manière à augmenter la proportion de soluté. Le procédé d'évaporation est assez énergivore, mais permet d'obtenir des concentrations élevées en soluté. Ainsi, on peut le réintroduire en totalité dans le  bain de traitement. L'eau de rinçage est évaporée et condensée puis sert à alimenter le rinçage. Plusieurs techniques existent pour diminuer la consommation d'énergie - l'évaporation sous vide Cette technique est parmi les plus utilisées en traitement de surface. L'évaporation sous vide permet d'effectuer les traitements à plus basse température, ce qui évite des dégradations de produits et diminue les problèmes de corrosion. L'évaporation sous vide est particulièrement bien adaptée aux bains qui produisent un effet Joule important. L'effet Joule apporte l'énergie nécessaire à l'évaporation. - l'évaporation à effets multiples La vapeur d'évaporation peut être utilisée pour chauffer une autre évaporation. On  peut ainsi associer en série un grand nombre d'évaporation- La consommation de vapeur est alors réduite. - l'évaporation utilisant une compression mécanique de vapeur Cette technique a l'avantage d'être très performante d'un point de vue énergétique. Elle permet le recyclage quasi total de la vapeur d'évaporation.

TECHNIQUES DE RECUPERATION ELECTROLYTIQUES Les procédés électrochirmiques permettent d'apporter des réponses pratiques et économiques aux problèmes que posent les rejets d'eaux usées industrielles chargés des métaux. Contrairement à l'approche classique de la neutralisation et de la  production de boues toxiques, les techniques électrochimiques peuvent être appliquées à la source et produisent des matières secondaires valorisables en remplacement des déchets toxiques, ce qui permet de limiter la quantité de déchets nécessitant un stockage en décharges classées. Il n'existe pas de technologie unique pour résoudre la variété des problèmes.

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Les différents procédés ont tous une contribution spécifique à apporter dans la résolution des problèmes posés dans ce domaine.

 L'électrolyse L'industrie de traitement de surface utilise l'électrodéposition pour être en règle par rapport aux normes de rejets. La récupération des métaux par électrolyse s'effectue en faisant circuler le bain à traiter sur une cellule d'électrolyse. Cette technique, particulièrement adaptée au traitement d'effluents chargés en métaux lourds (cadmium, chrome, plomb, zinc, nickel, cuivre, ... ) ou en métaux  précieux (or, argent, palladium) permet aussi de réduire le volume des boues chargées en métaux lourds. Le métal récupéré à la cathode peut être aisément purifié et recyclé dans le procédé. Le coût énergétique est fonction de l'état initial de la solution (conductivité, concentration de l'élément à l'électrolyser, présence d'éventuels inhibiteurs de réaction) et de la concentration finale à atteindre. L'énergie dépensée est souvent importante pour les quantités récupérées.

 Différentes   applications de l'électrolyse existent dans le domaine du  traitement de surface   Dans le cas de la récupération des métaux dans le rinçage statique, une cellule  placée dans le circuit du rinçage mort permettra de prolonger la durée de vie de celui-ci. La pollution entrainée par les pièces rincées est plus faible, d'où une diminution de la teneur en métaux lourds en sortie d'usine. De plus, une économie conséquente peut être ainsi réalisée sur la consommation d'eau. Une unité d'électrodéposition placée en amont d'une installation de dépollution par résines échangeuses d'ions permet de réduire notablement le coût de fonctionnement des systèmes échangeurs.  La régénération du chrome III en chrome VI peut être effectué en continu dans un bain sulfochromique d'attaque de matières plastiques.  L'opération inverse peut être réalisée pour réduire en continu le chrome VI en chrome III, beaucoup moins toxique, sans ajout de produit chimique.  La récupération par électrodépositio électrodéposition n des métaux précieux dans d des es eaux de rinçage  permet leur dépôt sur les cathodes qui sont ensuite réutilisées comme anodes dans la chaine de galvanisation.  La récupération du cuivre par électrolyse, est possible dans des bains de décapage sulfurique des pièces en cuivre.

 L'électrodialyse

L'électrodialyse est un procédé électrochimique qui concentre les espèces ioniques contenues dans une solution. Un champ électrique provoque la migration des ions présents dans la solution. Cette migration est entravée par la présence de membranes sélectives placées  perpendiculairement à l'axe du champ électrique orienté. Les membranes peuvent être anioniques (elles sont perméables aux anions et imperméables aux cations) ou cationiques (elles sont perméables aux cations et imperméables aux anions). Si ces membranes sont alternées, un phénomène de concentration et de dilution se  produit.

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  Un électrodialyseur est généralement constitué de plusieurs dizaines de compartiments séparés alternativement par une membrane cationique et une membrane anionique.

 Les applications de l'électrodialyse l'électrodialyse au traitement de surface  Le traitement des bains de galvanoplastie (cuivre, nickel, fer, zinc, cyanures) est  possible. L'électrodialyse conduit à la production d'un concentrat qui doit être remonté dans le bain deprésentent traitement.une Elle est bien adaptée à laCette récupération des électrolytes chauds qui évaporation naturelle. évaporation naturelle aide à concentrer la solution. Sur une chaîne qui comporte un bain de dépôt, un bain de rinçage statique et  plusieurs bains de rinçage courant, on peut intégrer avec bénéfice une unité d'électrodialyse entre le bain de dépôt et le rinçage statique consécutif. Elle  permet d'extraire des électrolytes, sels, acides ou bases, présents dans le rinçage, de les concentrer et de les réintroduire dans le bain de dépôt. Le  procédé permet de maintenir le bain de rinçage à une faible concentration en métal et diminue ainsi très sensiblement l'entrainement. Cette technique est capable de diminuer la quantité des rejets par dix.

 L'electro-électrodialyse L'électro-électrodialyse combine les effets de l'électrodialyse et de l'électrolyse. A la migration des ions à travers une membrane sélective (anionique ou cationique) sous l'effet d'un champ électrique, s'ajoutent des réactions d'oxydation et de réduction aux électrodes. Le choix du type de membrane, dépend de la nature de l'espèce à faire migrer.

 L'application de l'électro-électrodialyse au traitement de surface  La régénération de l'acide chromique par traitement des bains de rinçage en galvanoplastie est l'une des applications de ce procédé. La membrane utilisée dans ce cas est une membrane anionique qui autorise la migration des ions CrO2   4 Les réactions couplées à ce transfert ionique sont d'une part l'oxydation du chrome III en chrome VI à l'anode et d'autre part l'élimination du chrome III et des impuretés métalliques présentes dans le compartiment cathodique par réduction à la cathode.  L'unité d'électro-électrodialyse est placée entre le bain de chromage et le rinçage statique consécutif, ce qui permet un maintien de l'efficacité du bain de galvanisation, en veillant à une injection régulière de la solution reconcentrée et épurée dans le bain de chromage.

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  Les effluents gazeux

LAVAGE DES COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS

Le traitement des émissions par lavage consiste en un transfert du produit de la phase gazeuse vers la phase liquide. Cette méthode présente des inconvénients non négligeables tels que l'élimination des liquides de lavage usagés et le prix élevé de la neutralisation. En effet, cette technique n'est qu'un transfert d'une pollution gazeuse vers une  pollution liquide.

TECHNIQUE PERMETTANT LA DESTRUCTION DES COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS AVEC RECUPERATION D'ENERGIE Des installations d'incinération thermique et catalytique sont aptes à détruire les composés organiques volatils.  Incinération thermique Cette technique est une réaction d'oxydation à haute température, de l'ordre de 600 à 2000°C selon les composés orgamiques volatils en présence. Elle est utilisée pour des débits d'air variant de 750 à 100 000 Nml/h. La réaction, dans les conditions idéales, transforme les composés organiques volatils en dioxyde de carbone et en eau. De plus, la réaction est exotherme et de ce fait l'installation de combustion thermique est équipée d'un système de récupération de calories. Cela augmente le coût d'investissement mais diminue celui d'exploitation. L'incinération thermique des solvants chlorés nécessite un traitement des gaz d'échappement pour enlever les gaz acides formés pendant le procédé pr océdé d'oxydation.

 Incinération catalytique Les principes de combustion sont similaires, mais le catalyseur amorce la réaction d'oxydation à un niveau thermique plus bas, entre 300 et 450°C. Cette technique est 3 utilisée pour des débits d'air variant de 100 à 100 000 Nm /h. La combustion catalytique engendre des températures maximales qui ne dépassent pas 500°C. Les températures restent très inférieures aux gradients thermiques requis pour la formation de NOx.

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NOUVELLES TECHNOLOGIES MOINS POLLUANTES

TECHNIQUES TECHNIQUE S DE SECHAGE  Le séchage des pièces par des chlorofluorocarbures après nettoyage peut être remplacé par un séchage à air chaud, aspiration sous vide, infrarouge ou plasma. pl asma.

TECHNIQUES DE NETTOYAGE  Bombardement par billes de glace ou par pellets de gaz carbonique carbonique congelés Le système de nettoyage par billes de glace ou par pellets de gaz carbonique congelé s'avère être la solution de remplacement des chlorofluorocarbures comme des  produits organiques volatils. On applique ce procédé pour des nettoyages fins et difficiles de pièces unitaires. La technique consiste à projeter sous haute pression de  petites billes de glace ou des pellets de gaz carbonique congelé sur la surface à nettoyer. La combinaison de la pression et du froid 'coagule' les déchets avant de les éliminer. Ce procédé est propre à condition que l'eau, issue de la fonte des billes de glace, soit ensuite épurée par filtration ou centrifugation, et qu'on récupère les déchets. Dans le cas de nettoyage de surface par pellets de gaz carbonique congelé, le résidu gazeux, issu de la sublimation du gaz, doit être filtré. Cette méthode ne nécessite aucun séchage et ne laisse pas de traces de solvants sur les pièces.  Billes de glace  Le champ d'application d'a pplication du traitement par billes de glaces ne se limite pas au dégraissage. Il  peut remplacer le procédé de dégraissage suivi d'un décapage sulfurique utilisé pour la  préparation de l'acier avant un chromage dur .  Il peut aussi se substituer à un sablage (fort  producteur de déchets) utilisé pour le décapage des surfaces calaminées comme des culasses de moteurs.  L'élimination de l'oxydation et de la corrosion sur des ailettes de turbine par des billes de glaces est tout à fait possible. Cette technique est également efficace sur les composites pour éliminer des agents de démoulage avant peinture. C'est une opération qui est appliquée en aéronautique et qui nécessite traditionnellement un ponçage à l'alumine et à l'eau.

Pellets de gaz carbonique congelés Ce traitement s'apparente à un sablage doux. Il n'engendre aucune rugosité ni corrosion sur la surface traitée. Cette méthode est également employée pour décaper les moules de fondérie.  En jouant sur la pression d'éjection des pellets de dioxyde de carbone, on peut traiter des surfaces fragiles comme le verre ou le plexiglas.

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 Bain lessiviel agité par ultrasons ultrasons Le nettoyage par produits lessiviels n'utilise pas de solvants organiques. En revanche, il  provoque des rejets d'eaux usées qu'il faut épurer. On peut traiter ce mélange d'eau, de détergent et d'huile par ultrafiltration. L'ultrafiltration permet de réutiliser une partie de la lessive et de récupérer des huiles qui sont très concentrées et donc plus faciles à retraiter. De plus, cette technique est beaucoup mieux adaptée à l'enlèvement des salissures inorganiques, comme les résidus de polissage, que le nettoyage par solvant organique. Mais attention, à cause de la tension superficielle de l'eau, qui est beaucoup plus grande que celle des solvants organiques, le séchage après le nettoyage sera plus difficile. Quand le procédé qui succède au nettoyage ne tolère pas d'eau, une étape supplémentaire de séchage est nécessaire pour enlever l'eau résiduelle. Traitement par plasma Le plasma réactif d'oxygène peut être utilisé pour le nettoyage des surfaces ou la transformation de surfaces des polymères. Traitement par laser La désoxydation et le décapage par laser sont so nt des opérations économiques et propres. Le nettoyage classique par solvants, lessives, bases ou acides nécessite un traitement des  bains après usage, le traitement par laser permet d'éviter cette contrainte, d'autant mieux qu'il est capable d'agir sur des types de salissures très variés. Le laser décolle les saletés, y compris les oxydes, en provoquant des microondes de chocs, même dans les endroits les plus inaccessibles, et ce sans altérer le métal de base. La couche superficielle à enlever (polluants organiques, graisses, huiles, peintures, oxydes) est pulvérisée en fines  particules et éjectée dans l'atmosphère. Comparé à d'autres méthodes, la quantité d'effluents à traiter est réduite et se limite strictement à une poudre qui sera ensuite aspirée et recueillie par des filtres adaptées. La technique du laser est appliquée dans l'enlèvement des peintures sur les avions. Le  procédé est propre puisque seules les particules de vieilles peintures doivent être récupérées et éliminées. Hormis l'aéronautique, cette application reste limitée au traitement d'objets complexes de forte valeur ou à la décontamination nucléaire.

TECHNIQUES DE DECAPAGE  Décapage de peinture par projection d'amidon de blé L'industrie aéronautique s'est intéressée à cette technologie et l'utilise pour décaper les carlingues des avions. L'amidon de blé est projeté sur la surface à nettoyer et arrache la peinture, le mélange formé par l'amidon et la peinture est ensuite immédiatement aspiré et filtré; l'amidon est récupéré d'un côté, la peinture de l'autre. Il est ensuite possible de réutiliser l'amidon ou de le brûler. Il n'y a donc pas de  poussière dans l'atelier. La projection d'amidon de blé n'altère pas les supports en matériaux composite ou en aluminium. Le procédé est également capable d'enlever sélectivement une couche de peinture. Le décapage de la peinture par bombardement de billes plastique est actuellement en  phase de test. Le plasma réactif de fluore ou de chlore le plus souvent utilisé pour le décapage des métaux.

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TECHNIQUES DE REVETEMENT Techniques de dépôt chimique et de dépôt physique en phase vapeur Ces deux techniques sont basées sur une déposition des couches à partir d'une phase gazeuse (vapeur métallique). Les techniques de dépôt sous s ous vide en phase vapeur font toutes intervenir trois étapes distinctes dans le processus d'élaboration d'une couche mince.

ETAPE 1: CREATION DE VAPEUR METALLIQUE. On distingue deux techniques: 1. DEPOT PHYSIQUE EN PHASE VAPEUR (PVD: physical vapour deposition) (fig.6 page suivante) Le dépôt physique en phase vapeur est conduit sous basse pression (10 -2 à 10-4  mbar). La  production de la phase vapeur est assurée par deux mécanis mécanismes mes basés sur des phénomènes phénomènes  physique:: la pulvérisation ccathodique  physique athodique et l'é l'épuration. puration. Pulvérisation cathodique Cette technique résulte du bombardement d'une surface cible par des particules énergétiques qui sont généralement des ions positifs (argon, néon) accélérés d'un plasma gazeux. La cible est dans ce cas portée à un potentiel négatif (la cathode) d'où son nom de pulvérisation cathodique. Evaporation La vaporisation des substances à déposer peut être obtenue à partir d'un matériau que l'on peut chauffer par effet Joule, induction, faisceau laser, arc électrique, faisceau d'électrons, plasma, électrodes, rayonnement, résistance, ou décharge au gaz 2. DEPOT CHIMIQUE EN PHASE P HASE VAPEUR (CVD: chernical vapour deposition) La production de la phase vapeur est basée sur une réaction chimique. Les atomes du métal sont libérés du composé par suite de cette réaction, Le procédé est conduit sous pression atmosphérique dans des atmosphères gazeuses comprenant en général des vapeurs de composés chimiques du métal à déposer. Ce procédé nécessite l'application de hautes températures pour la décomposition gazeuse des réactifs (900-11 0O°C), ce qui est un frein pour leur application. ETAPE 2: TRANSFERT DE LA VAPEUR EN MILIEU PLASMATIQUE Les différents constituants de la vapeur produite forment le plasma métallique. Une fois la phase vapeur produite, elle doit être transférée de la source d'atomisation jusqu'au substrat à revêtir sans trop perdre ses caractéristiques physiques d'origine. Le transfert de la phase vapeur se fait à l'aide d'un champ électrique. ETAPE 3: CONDENSATION DU DEPOT SUR LE SUBSTRAT La vapeur qui atteint le substrat doit se condenser uniformément de façon à faire croître le film mince sur le substrat polarisé négativement.

Même si le coût des techniques de dépôt chimique et de dépôt physique en phase vapeur est très élevé, les possibilités d'application et les avantages sont importants. En plus d'un dépôt de très bonne qualité, le procédé ne produit pas de dégagement gazeux, ne génère pas de rejets dangereux (absence de liquide) et n'utilise que la quantité de matière nécessaire à la réalisation du dépôt (économie de matières  premières).

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Fig.6 : Différentes étapes d'un dépôt physique PVD

Traitement par plasma Revêtementt par projection plasma Revêtemen Le plasma d'arc est obtenu par ionisation d'un gaz grâce à un champ électrique intense produit par un générateur basse tension (voir figure 7). Les températures atteintes sont supérieures à 10000°C. Les matériaux sont injectés sous forme de  poudre dans un dard plasma. La poudre fond, puis sous forme de gouttelettes, est  projetée à grande vitesse (200-300 m/s) dans le courant gazeux vers la pièce où elle s'écrase. L'adhérence du dépôt est assurée par accrochage mécanique sur le substrat qui est, dans la plupart des cas, préalablement sablé. Les caractéristiques (protection contre l'usure, résistance au frottement ou à la corrosion...) qu'on désire obtenir dépendent de la nature du dépôt.

Fig.7: Revêtement par projection plasma © ARIST Bourgogne 1995

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Revêtement par plasma froid appliqué aux traitements de nitruration La difficulté d'un traitement de nitruration réside dans le fait qu'il faut amener à la surface de la pièce non pas de l'azote moléculaire mais de l'azote à l'état atomique. Pour ce faire, on peut utiliser deux techniques classiques: la dissociation thermique de l'ammoniac à la surface de la pièce chauffée dans un four vers 530°C, ou l'oxydation de cyanures en cyanates dans les bains de sels en fusion. Ces deux technologies, encore couramment utilisées, consomment beaucoup d'énergie et sont très polluantes. Elles sont appelées à être progressivement remplacées par des  procédés moins polluants. Une nouvelle technologie se développe actuellement : la technique du plasma froid. Elle permet d'obtenir une grande réactivité des espèces chimiques. L'utilisation des plasmas froids constitue une alternative intéressante pour apporter azote naissant et activé à la surface des pièces sans pollution et peu d'énergie cet consommée.

Traitement par plasma réactif sous vide Le plasma réactif d'oxygène contenant des composés chimiques propres permet le dépôt de carbone, silicium, silice, nitrure.

Traitement par laser Revêtement par laser Comparé aux techniques classiques que sont le plasma ou le chalumeau, le laser  présente de nombreux avantages pour le revêtement revêtement de surface. Cependant, en raison d'un investissement élevé, le laser est surtout réservé aux applications à forte valeur ajoutée où il risque ri sque bien de détrôner les techniques classiques. Lorsque les volumes à traiter sont élevés, les gains en productivité et en matière première (poudre)  permettent néanmoins des temps de retour sur investissements assez courts. Le revêtement des surfaces par laser ne nécessite plus de chauffer totalement la pièce à traiter ce qui permet de ne traiter que les parties de pièce soumises à de fortes contraintes. Ceci limite les déformations et diminue la quantité de poudre de revêtement à utiliser. Deux types de sources laser sont employés pour le revêtement de surface: le laser dioxyde de carbone et le laser YAG. Le laser dioxyde de carbone est le plus utilisé car plus puissant. Le laser YAG met en jeu des puissances inférieures au laser dioxyde de carbone, grâce à un meilleur rendement et à une meilleure qualité et concentration du faisceau, d'où une moindre consommation d'électricité et d'eau.

Traitement par faisceau d'ions L'implantation ionique est un processus d'introduction des atomes ionisés dans un solide. On utilise un champ électrique pour la formation et -4 l'accélération du faisceau d'ions. Les ions choisis sont bombardés sous vide (< 10  mbar) sur la surface d'un matériau avec une énergie variant de 50 à 600 kW. Grâce à cette technique, une grande réactivité des espèces chimiques est obtenue par l'énergie cinétique et non par l'énergie thermique ce qui permet de travailler à basse température (< 100°C). La  pénétration dans la matière est très violente et les ions s'immobilisent en perdant leur énergie après des cascades de collisions. La surface du matériau peut être modifiée de façon physique ou chimique en fonction des paramètres de traitement. Les conditions de mise en oeuvre (faible consommation en gaz et énergie, travail à basse température, travail sous vide) en font une technique particulièrement propre.

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TECHNIQUES DE DURCISSEMENT Durcissement de surface par laser La technique de durcissement de surface par grenaillage mécanique projette des  billes d'acier sur la surface cible. Mais attention, il est difficile de réaliser un traitement localisé. Le laser pulsé obtient des résultats supérieurs au grenaillage mécanique. Pour augmenter la dureté superficielle des pièces mécaniques, le laser apporte une grande quantité d'énergie en un temps très court pour former un plasma à la surface du matériau. En se détendant, ce plasma exerce une compression importante qui peut être décuplée si l'on confine le plasma à l'aide d'un film d'eau ou d'une plaque de verre. Par rapport au grenaillage mécanique, le choc laser pénètre davantage. On gagne 30 à 40 % sur la limite d'endurance et l'état de surface initial est conservé, ce qui n'est pas le cas avec la méthode classique.

PEINTURES Peintures hydrosolubles Dans les peintures hydrosolubles, le solvant organique est en grande partie remplacé  par de l'eau. Ces peintures ne dégagent donc qu'une très faible q quantité uantité de produits organiques et ne contiennent que 20 % de solvants, contre 75 '/o pour les peintures traditionnelles. Il existe deux types de peintures hydrosolubles: solutions vraies ou dispersions. Les solutions vraies sont encore composées à 20 % de solvants organiques, généralement des alcools, qui favorisent la solubilité de la résine dans l'eau. Des recherches sont en cours pour réduire encore ce pourcentage. Dans le second cas, les peintures hydrosolubles ne contiennent pratiquement plus de solvants organiques, ou moins de 5 %. Il s'agit en effet de dispersion. Sous la pression de la protection de l'environnement, la peinture à l'eau s'impose peu à peu dans l'industrie automobile. Cependant, si la qualité des peintures hydrosolubles est équivalente à celle des peintures classiques, leur application implique un certain nombre de contraintes techniques et économiques : - dans les peintures traditionnelles, le solvant s'évapore naturellement à température ambiante. A contrario, pour éliminer l'eau présent dans des peintures hydrosolubles il faut chauffer puis refroidir avant de continuer les traitements suivants. - toutes les installations doivent être construites en inox de haute qualité. - l'hygrométrie dans les cabines doit impérativement rester constante sinon la couleur de la peinture varie. - les peintures à l'eau sont très sensibles aux pollutions de toute nature, car elles n'ont  pas les caractéristiques auto-dégraissantes de leurs homologues solvantées. La  préparation des surfaces a donc beaucoup plus d'importance dans le cas des hydrosolubles. - le prix des peintures hydrosolubles est de 20 à 40 % plus élevé que celui des  peintures classiques. Une ligne nouvelle en hydrosoluble nécessite un investissement supérieur d'au moins 20 % à celui d'une ligne classique et le coût de fonctionnement est lui aussi plus élevé. Mais, les peintures hydrosolubles ont l'avantage de réduire d'une façon très importante les émissions polluantes dans l'air d'où de meilleures conditions de travail et une protection de l'environnement accrue. La forte réduction de solvant organique accroit également la sécurité et il n'y a plus de stockage et de manipulation de  produits toxiques et inflammables. inflammables.

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Peintures en poudre

Les peintures en poudre sont une alternative pour les peintures solvantées; leur concentration en composés organiques volatils est plus faible. Leur application dans le revêtement de surface permet une réduction considérable des émissions des composés organiques volatils dans l'air. Les poudres de revêtement sont des matériaux secs et solides. Elles sont composées des particules pigmentées et  pulvérisées très fines. Pour le revêtement des pièces métalliques, les peintures en  poudre sont d'abord chargées électriquement puis pulvérisées sur des pièces qui ont une charge opposée. La poudre adhère à la surface des pièces grâce à l'attraction électrostatique. Les pièces sont mises dans un four où la poudre fond. On obtient un revêtement uniforme de on développe des nouvelles formules  peintures en haute poudrequalité. pour leActuellement, revêtement des matériaux non-métalliques comme de le  bois et les substrats plastiques les plus divers.

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CONCLUSION

Face à la loi qui réglemente de manière très stricte les rejets d'effluents liquides ou gazeux et préconise l'utilisation de technologies propres, les industriels du traitement de surface se doivent de prendre des mesures. Les technologies propres sont avant tout destinées à réduire l'émission de pollution en cours de traitement. Mais ces technologies s'avèrent également intéressantes économiquement, économiquem ent, car elles réduisent la consommation de matières premières souvent coûteuses, et commercialement, car elles offrent une meilleure image de l'entreprise. Cependant, les techniques propres ne sauraient être employées n'importe n'importe comment. Il est impératif qu'elles soient totalement adaptées aux nécessités et contraintes de chaque atelier. Leur implantation réclame donc une étude technico-économique  préalable sérieuse et approfondie.

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