Les principaux objectifs de tout revêtement organique à l’égard de la pièce sur laquelle il est appliqué sont les suivants:

• Film de peinture en poudre uniforme
• Bonne adhérence au substrat métallique
• Résistance élevée à l’infiltration de corrosion

Afin d’améliorer la résistance à la corrosion et l’adhérence, mais aussi pour garantir l’uniformité du revêtement, les surfaces doivent être prétraitées.

Cette opération chimique (chapitre 3) ou mécanique (chapitre 4) permet de nettoyer les substrats en vue d’optimiser l’adhérence.

Les procédés de prétraitement chimique comportent les tâches suivantes:

• Élimination des substances nocives de la surface, telles que la calamine, la rouille, l’abrasion, les graisses, les huiles, la poussière.
• Formation d’une couche favorisant l’adhérence de la poudre et inhibant la corrosion, par exemple par phosphatation, chromatation ou procédés sans chrome, etc.
• Élimination des substances de traitement nocives des précédentes étapes du processus par un rinçage approfondi.

Les impuretés présentes à la surface avant le revêtement empêchent la bonne adhérence de la couche de poudre au métal. Il faut donc éliminer les impuretés telles que les huiles et les graisses, ainsi que les particules anorganiques comme la poussière de ponçage, la rouille et la calamine. Les huiles, les graisses et les impuretés adhérant mécaniquement peuvent être éliminées avec des nettoyants alcalins ou acides.

L’efficacité du nettoyage peut être renforcée en augmentant la température des bains actifs ainsi que par voie mécanique, notamment au moyen d’un traitement par aspersion ou par ultrasons.

En règle générale, l’acier peut généralement être nettoyé avec un produit hautement alcalin, tandis que les aciers galvanisés et l’aluminium sont traités avec des nettoyants légèrement alcalins ou en milieu légèrement acide.

Lors du nettoyage du zinc ou de l’aluminium moulé sous pression, le décapage de la surface métallique, qui renforce l’effet de nettoyage, peut être indésirable. L’effet décapant peut être atténué à l’aide d’additifs spéciaux ajoutés au nettoyant. La rouille et la calamine sont éliminées par décapage dans des acides,. qui contiennent généralement des inhibiteurs qui empêchent la dissolution du métal nu. Le décalaminage de l’acier non allié est habituellement réalisé avec des décapants à base d’acide sulfurique ou chlorhydrique ; pour le dérouillage, l’acide phosphorique inhibé s’avère très avantageux. Les matériaux à base de fer et d’acier sont souvent nettoyés par électrolyse associée à des concentrés de nettoyage hautement alcalins. Les aciers inoxydables ou alliés sont généralement décapés avec une solution composée entre autres d’acide nitrique et d’acide fluorhydrique.

Pour les pièces où l’huile n’est présente qu’en faible quantité et s’enlève facilement, il existe des décapants à base d’agents tensioactifs qui éliminent la rouille et dégraissent en une seule opération. En l’absence d’exigences particulières concernant la protection contre la corrosion de la pièce, il n’est pas nécessaire de la phosphater ultérieurement en cas de décapage à l’acide phosphorique. Celui-ci laisse un mince film de phosphate irisé bleuâtre sur la surface, qui constitue une bonne base d’adhérence pour le revêtement et convient comme protection temporaire contre la corrosion.

Après le décapage ainsi que le nettoyage alcalin, les pièces doivent impérativement être rincées à l’eau.

Les couches de conversion se créent par réaction chimique de la surface du métal avec la solution de traitement, en formant une couche solidement fixée, généralement anorganique.

Lors de la phosphatation alcaline, ou phosphatation au fer, la surface du métal réagit avec une solution acide de phosphates alcalins. Les solutions aqueuses d’anions phosphates ne contiennent pas de cations métalliques propres contribuant à la formation de la couche. Les cations nécessaires à celle-ci proviennent du matériau de base, raison pour laquelle on parle souvent de phosphatation non génératrice de couche dans le cas de la phosphatation à l'alcali. (cf. 3.2.2. Phosphatation au zinc)

La couche produite par la phosphatation à l'alcali sur les métaux ferreux est un agglomérat amorphe de phosphates, d’oxydes et d’hydroxydes de fer bivalent et trivalent avec un poids de couche de 0,2 à 1,0 g/m², ce qui correspond à une épaisseur de couche d’environ 0,15 à 0,8 μm.

Selon la qualité de la tôle, l’épaisseur de couche et l’accélérateur utilisé, les surfaces phosphatées peuvent présenter les colorations les plus diverses, du jaune au bleu irisé, en passant par le doré ou le gris.

Cependant, il est également possible de traiter avantageusement d’autres métaux tels que les alliages de zinc ou d’aluminium par des procédés de phosphatation à l'alcali.

La phosphatation à l'alcali n’est généralement pas suffisante pour les surfaces peintes exposées aux intempéries et à l’humidité permanente, mais elle convient comme protection contre la corrosion pour les pièces peintes à la poudre destinées aux locaux non exposés.

Contrairement à la phosphatation à l'alcali décrite ci-dessus, la phosphatation avec une solution acide de phosphate de zinc primaire est filmogène, car elle crée des épaisseurs de couche d’environ 8 à 20 μm. Dans ce cas, les ions zinc ou métalliques de la solution de phosphate constituent les cations formant la couche, tandis que le phosphate de la solution de phosphore agit comme anion.
La formation de couches de phosphate tertiaire de zinc et de fer-zinc (phosphophyllite, Zn2Fe(PO4)2) à la surface de l'acier est accélérée par les agents oxydants.

Le fer dissous lors de la formation de la couche précipite sous forme de phosphate de fer après une nouvelle oxydation. Sous l’effet des réactions chimiques lors de la formation de la couche ainsi que de l'évacuation avec les pièces, la solution de phosphatation s’appauvrit en composants actifs. Ceux-ci sont réintroduits en continu dans le bain par l’ajout d’une solution dite complémentaire.

Pour obtenir des couches cristallines fines aux propriétés optimales, , on utilise des agents activants, généralement à base de composés de titane,, pour le prélavage avant la phosphatation. Ces activateurs sont également souvent incorporés dans le nettoyant alcalin, ce qui évite une étape de traitement supplémentaire. Les procédés de phosphatation, à base de phosphate de zinc sont largement utilisés comme prétraitement avant les, systèmes de revêtement organiques les plus divers.

Le prétraitement par phosphatation au zinc permet d’obtenir la meilleure résistance à la corrosion, des revêtements de peinture sur l’acier, l’acier cadmié ou, galvanisé. L’adhérence du revêtement organique, en cas de flexion ou de choc répond également à des exigences élevées. Des solutions spéciales, pour l’aluminium et d’autres alliages sont possibles, mais nécessitent, des bains spécifiques.

En outre, les solutions de phosphatation contiennent d’autres substances à des fins spécifiques, par exemple du nickel ou du manganèse pour le traitement des surfaces en zinc ou des fluorures pour l’aluminium.

Lors de la phosphatation de surfaces galvanisées, il n’y a pas d’ions de fer disponibles pour une intégration ciblée dans la couche de phosphate. L’adjonction de cations appropriés tels que le nickel, le manganèse ou le calcium permet d’obtenir des solutions de phosphatation similaires à l’effet anticorrosion des couches de phosphophyllite. Comme ces solutions contiennent généralement du zinc, du manganèse et du nickel en tant que cations filmogènes, ce procédé est également appelé processus «trication». Les procédés sans nickel sont appelés procédés «dication».

Afin d’obtenir une couche uniforme sur les surfaces galvanisées à chaud ou les surfaces en acier difficiles à phosphater, on ajoute souvent des fluorures complexes. Cela permet de complexer les ions d’aluminium, qui se dissolvent généralement dans le bain de phosphatation acide en tant que composant du zingage.

Pour augmenter la protection anticorrosion des couches de phosphate, il est possible d’effectuer un post-traitement.

Aujourd'hui, on utilise le plus souvent des agents de post-passivation sans chrome qui «scellent» la couche de phosphate en fermant les pores ouverts. On distingue les produits organiques et les produits anorganiques:

Les passivants organiques contiennent des polymères aux propriétés complexantes, tandis que les produits inorganiques contiennent des fluorures complexes de zirconium ou de titane qui forment des phosphates insolubles à la surface.

Il convient de discuter de la qualité de la galvanisation avec l’entreprise de galvanisation dès la phase préparatoire du revêtement. Les entreprises de galvanisation recommandent souvent un post-traitement selon la norme DIN EN ISO 1461-2009 (Revêtements par galvanisation à chaud sur produits finis en fonte et en acier - Spécifications et méthodes d’essai), qui retarde la formation de rouille blanche, homogénéise et prolonge le brillant de la surface du zinc.

D’après l’expérience d’IGP Pulvertechnik AG, ces post-traitements sont la plupart du temps préjudiciables à une bonne adhérence intermédiaire des couches de peinture en poudre. Il est donc recommandé d’effectuer des essais préliminaires sur l’objet considéré avant le revêtement.

L’introduction de la cataphorèse a permis d’améliorer considérablement la protection contre la corrosion lors des opérations de peinture consécutives. Toutefois, afin d’exploiter pleinement les possibilités de cette technique, il est possible d’utiliser des procédés de phosphatation au zinc plus récents, qui se caractérisent par une faible teneur en zinc et une forte teneur en phosphate. Ils produisent des couches d’hopéite (phosphate de zinc, Zn3(PO4)2) et de phosphophyllite (phosphate de zinc et de fer, (Zn2FePO4)2) en cas de pulvérisation sur l’acier, et des couches composées principalement de phosphophyllite en cas d’immersion.
La durée du processus est généralement un peu plus longue qu’avec les procédés traditionnels en raison de la plus faible teneur en zinc.

Les inconvénients des procédés de chromatation jaune et verte décrits ci-dessous résultent des multiples dangers potentiels de l’oxyde de chrome (VI) CrO3, qui est un excellent oxydant et qui, outre ses propriétés comburantes, est hautement toxique et a des effets cancérigènes et mutagènes. Les chromatations sont réalisées dans des bains de traitement aqueux contenant notamment de l’acide chromique (CrO3 dissous), qui sont pour cette raison très dangereux pour le milieu aquatique. Cela vaut aussi bien pour la chromatation transparente que pour les deux chromatations avec des poids de couche plus élevés, la jaune et la verte.

Bien que seuls les composés de chrome (VI) aient une certaine importance toxicologique et mutagène, la chromatation verte fait également l’objet d'un examen focalisé de la part des examinateurs, bien que les couches formées après la réaction soient théoriquement composées de phosphates de chrome (CrPO4) et d’aluminium (AlPO4) non toxiques. Cela est dû d'une part au fait que la fabrication des produits chimiques de traitement est toujours basée sur des composés de chrome (VI) pour les chromatations jaune et verte et, d'autre part, aux éventuelles concentrations résiduelles de chrome hexavalent qui, avec environ 0,01 μg/cm² pour une couche de chromatation verte, devraient généralement être inférieures au seuil de quantification.

Même si l’utilisation de prétraitements contenant du chrome n’est pas encore exclue par les réglementations nationales, il est recommandé de vérifier les réglementations régionales ainsi que les dispositions d’exécution stipulées dans les appels d’offres avant de choisir des prétraitements contenant du chrome pour les éléments de façade, en particulier pour les projets de construction publics ou bénéficiant de subventions publiques.

On distingue la chromatation jaune et la chromatation verte en fonction de la couleur des couches de conversion obtenues avec des épaisseurs plus élevées. Les deux solutions de traitement peuvent être appliquées par pulvérisation ou par immersion.

Les solutions de traitement pour la chromatation jaune contiennent de l’acide fluorhydrique, de l’acide chromique et, parmi d’autres additifs éventuels, des «accélérateurs». Des couches d’oxydes mixtes d’aluminium et de chrome trivalent et hexavalent se forment à la surface de l’aluminium suite à sa dissolution primaire par les acides. En règle générale, le poids des couches d’une chromatation jaune se situe entre 400 et 1 000 mg/m².

Les solutions de traitement pour la chromatation verte contiennent essentiellement de l’acide fluorhydrique, de l’acide chromique et de l’acide phosphorique. Pour la réaction de formation de couches, on part donc également du trioxyde de chrome (CrO3) ou de l’oxyde de chrome (VI), comme pour la chromatation jaune.

La concentration de fluorure détermine le poids de la couche. La couche est exempte de chrome hexavalent si le poids de la couche n’est pas trop élevé. Il n’est toutefois pas exclu que des épaisseurs de couche élevées se forment, en particulier dans le cas de pièces creuses, qui entraînent des chromates hors des solutions de bain, lesquels, une fois séchés après le rinçage, sont dangereux dans toutes leurs potentialités et entraînent en outre une dégradation de l’adhérence.
La couche de chromate déposée est composée de phosphates d'aluminium et de chrome trivalent et ne présente pas de structure cristalline.

Pour le prétraitement avant revêtement, on applique des grammages de 400 à 1 200 mg/m².

Les chromatations jaune et verte améliorent toutes deux de manière remarquable l’adhérence et l’inhibition de la corrosion pour le revêtement appliqué par la suite. La chromatation jaune ou verte est également souvent utilisée pour former des couches de conversion sur les aciers galvanisés en vue d’un revêtement en poudre organique.

La chromatation est également utilisée comme protection à nu contre la corrosion, sans autre revêtement organique. Dans des cas particuliers, des couches de chromatation jaune ou verte peuvent également servir à des fins décoratives ; le poids des couches est alors plus élevé, de 1 à 3 g/m².

La passivation au chrome (III), bien qu’elle soit à base de chrome, peut également être considérée comme un procédé plus respectueux de l’environnement que la chromatation jaune ou verte (composés de chrome VI).
Le chrome trivalent forme à la surface de l’aluminium des produits de réaction difficilement solubles (oxydes de chrome (III)), qui constituent un inhibiteur de corrosion efficace et permettent une bonne adhérence de la peinture. Le chrome trivalent est utilisé depuis longtemps pour la passivation du zinc et des alliages de zinc, où il est également connu sous le nom de passivation bleue. Pour l’utilisation du procédé de passivation au chrome (III) sur l’aluminium, certains fabricants proposent depuis peu des produits chimiques de prétraitement ou des procédés déjà certifiés par les groupements de qualité Qualicoat et GSB. Sur l’aluminium, ils forment généralement des couches faiblement irisées dont la teinte dépend de l’alliage.
Avant la formation de la conversion, la surface doit être exempte de graisse et d’oxyde, ce qui rendu est possible par:
a) un décapage à l’acide, ou
b) un dégraissage (décapage) alcalin et un décapage à l’acide.
Il faut effectuer un rinçage soigneux entre chaque étape du prétraitement et utiliser de l’eau aussi douce que possible avant le bain de passivation. Le dernier rinçage après la passivation doit être réalisé avec de l’eau déminéralisée pour une meilleure protection des pièces contre la corrosion.

Le remplacement des prétraitements au chrome par des prétraitements sans adjonction de chrome est avant tout motivé par la nette diminution de la pollution ainsi que par les coûts réduits pour la protection du travail et de l’environnement.
En règle générale, la gestion des bains et les analyses nécessitent un peu plus de soin et les processus de rinçage sont légèrement plus compliqués.
La protection contre la corrosion pour un éventuel entreposage temporaire est également plus faible dans la plupart des cas.

Il existe différents fournisseurs de produits chimiques de prétraitement sans chrome, qui peuvent être classés en fonction des produits chimiques de base:
a. composés de titane et/ou de zirconium ;
b. composés de titane/polymères (fluorés) ;
c. composés de zirconium/fluor ;
d. organosilanes
La plupart des prétraitements sans chrome peuvent également être appliqués par pulvérisation ou par immersion. Certains sont mêmes compatibles avec plusieurs métaux. On distingue les procédés rinse et no-rinse selon qu’ils nécessitent un rinçage ou non après le revêtement de conversion.

Il est recommandé de choisir des processus de prétraitement approuvés par les groupements de qualité GSB et/ou Qualicoat et qui satisfont donc déjà, en plus d’une longue expérience en matière de déplacement (par ex.: Hoek van Holland), à de nombreuses exigences en matière de stabilité des processus et d’aptitude au traitement. Comme pour les prétraitements au chrome, les substrats doivent être préalablement nettoyés et rincés. Alors que pour les aciers et les aciers galvanisés, un nettoyage acide suffit pour certains prétraitements sans chrome, les substrats en aluminium sont soumis à un dégraissage par décapage acide. La plupart du temps, plusieurs cycles de rinçage à l’eau déminéralisée sont indiqués après le dégraissage par décapage. En cas de traitement no-rinse, le rinçage après le traitement de conversion n’est pas nécessaire. Les procédés sans chrome nécessitent des températures de séchage plus élevées, aussi bien avec que sans rinçage. Les températures plus élevées ont l’avantage de favoriser le dégazage avant le revêtement pour les substrats poreux.