Problématiques HSE associées au processus de désoxydation dans le traitement de surface de l’aluminium

Dans l’industrie aéronautique, le processus du traitement de surfaces de l’aluminium implique différentes étapes, la pièce en aluminium passant par une succession d’opérations, du pré-traitement au traitement final. Le pré-traitement est la première étape du processus. La pièce est d’abord immergée dans un bain de dégraissage pour en retirer les polluants (huiles, graisses, encres, etc.). Elle est ensuite plongée dans une solution désoxydante afin d’éliminer les oxydes des surfaces. Suite à cela, la pièce peut passer à l’étape de traitement, à savoir la conversion chimique ou l’anodisation.

Pour traiter efficacement l’aluminium de cette façon et obtenir les résultats attendus, des produits présentant des propriétés très spécifiques sont indispensables. Dans l’industrie aéronautique, différentes solutions sont disponibles sur le marché, mais certaines sont plus dangereuses que d’autres parce qu’elles contiennent des substances telles que le chrome hexavalent et le fluorure.

Dans le présent article, nous nous focaliserons sur l’étape de désoxydation et passerons en revue les désoxydants sans chrome ni fluorure disponibles sur le marché.

Restrictions chimiques applicables dans l’industrie aérospatiale

Les associations gouvernementales prennent des mesures pour protéger à la fois la santé des opérateurs et l’environnement. L’un des objectifs de REACh est d’identifier les substances chimiques utilisées dans l’industrie et présentant des risques spécifiques, et de définir un calendrier de retrait des substances les plus dangereuses des processus industriels lorsque la substitution est possible. Même si REACh est une règlement européen, l’ensemble de l’industrie aéronautique aérospatiale est touchée puisque la chaîne logistique se déploie à l’échelle mondiale.

En dehors de l’Europe, d’autres organisations, telles que l’EPA (Agence américaine pour la protection de l’environnement) aux États-Unis, identifient elle aussi des substances dangereuses présentant des risques environnementaux et sanitaires. Par exemple, le fluorure d’hydrogène, également appelé acide fluorhydrique (numéro CAS 7664393), figure dans la liste des polluants atmosphériques dangereux (lien EPA) et dans la loi relative au contrôle de substances toxiques (Toxic Substances Control Act – TSCA). Cela signifie qu’aux États-Unis, l’utilisation de substances chimiques spécifiques est contrôlée.

Que signifie REACh ?

REACh est l’abréviation de enRegistrement, Évaluation, Autorisation et restriction des produits Chimiques. Il s’agit du règlement de l’Union européenne adopté en vue d’améliorer la protection de la santé humaine et de l’environnement face aux risques que peuvent poser les substances chimiques, tout en améliorant la compétitivité de l’industrie européenne des produits chimiques. Le règlement REACh est entré en vigueur le 1er juin 2007. La réglementation REACh s’applique à toutes les substances chimiques produites ou importées dans l’Union européenne. En savoir plus sur REACh.

Chaque année, l’ECHA (Agence européenne des produits chimiques) évalue les nouvelles substances chimiques et applique des restrictions, le cas échéant, ou autorise leur utilisation. Lors de la dernière mise à jour le 20 décembre 2018, 69 substances / entrées uniques ont été répertoriées dans l’Annexe XVII, la liste REACh des substances faisant l’objet de restrictions. REACh contraint les fabricants de produits chimiques à adopter une attitude responsable et à développer des alternatives aux produits dangereux qui permettront de limiter l’impact négatif sur l’environnement et la santé humaine.

La réglementation REACh est stricte. Étant donné qu’une grande partie de l’industrie aéronautique travaille avec ou opère dans l’Union européenne, les sociétés de l’aéronautique sont tenues d’utiliser des produits conformes REACh.

De nombreux produits chimiques sont utilisés dans les activités aéronautiques, et des produits nouvellement évalués sont régulièrement intégrés à la liste des substances faisant l’objet de restrictions.

En matière de traitement de surface de l’aluminium, les principaux produits chimiques identifiés comme problématiques par REACh sont les suivants :

  • Le chrome hexavalent. Les composés de chrome VI (entrée 47) figurent dans la liste des substances dangereuses faisant l’objet de restrictions, Annexe XVII.
  • Les sels de borate. Les sels de borate figurent dans la liste REACh des SVHC (substances extrêmement préoccupantes).

Impact de ces restrictions sur les constructeurs et les opérateurs de maintenance des avions

Le management en matière d’environnement, de santé et de sécurité est l’une des grandes priorités des entreprises aéronautiques. Celles-ci doivent utiliser des produits aussi inoffensifs que possible pour leurs employés, la collectivité et l’environnement.

Des produits dangereux sont souvent utilisés lors des opérations de traitement des surfaces. Toutefois, l’industrie aéronautique travaille activement à l’évaluation et à la qualification de substances alternatives conformes à REACh.

Les fabricants de produits chimiques s’emploient déjà à développer des solutions alternatives. SOCOMORE a par exemple développé une gamme complète conforme REACh pour le traitement de surfaces de l’aluminium sans Cr(VI) ni borate. Cette gamme a été conçue pour répondre aux exigences des grands constructeurs :

« Les chimistes responsables considèrent qu’ils ont un rôle important à jouer dans le développement de solutions innovantes pour un milieu de travail plus sain et plus respectueux de l’environnement. Je suis particulièrement fière de travailler au sein d’une équipe de R&D mettant au point une alternative au Cr(VI) pour les traitements de conversion ou pour le colmatage post anodisation. Les grands constructeurs apprécient notre solution innovante, SOCOSURF TCS (conversion trivalente et scellement) / SOCOSURF PACS (passivation après conversion et colmatage) et la qualifie. » déclare Marion Ely, chef de projet R&D – Traitement de surface chez SOCOMORE.

Pour plus d’informations, consultez notre article « Le SOCOSURF TCS / SOCOSURF PACS, une alternative au chrome(VI) »

Même si REACh est un règlement européen, d’autres régions du monde étudient également les risques majeurs associés à certaines substances chimiques. En Amérique du Nord, la législation relative aux produits chimiques est très disparate, chaque État disposant de sa propre réglementation aux États-Unis. Il n’existe aucune interdiction fédérale proprement dite, comparable au règlement REACh de l’Union européenne. Les produits à base de Cr(VI) y sont toujours largement utilisés. Dans le secteur aéronautique, les constructeurs appliquent leur propre réglementation d’entreprise. Des efforts sont consentis pour minimiser l’utilisation du Cr(VI) par la qualification de solutions alternatives. Boeing, Bombardier, Lockheed Martin et Collins Aerospace (anciennement UTAS) notamment sont toutes engagées dans un processus d’homologation et de mise en œuvre de solutions alternatives sans Cr(VI).

Préoccupations des constructeurs et des opérateurs de maintenance

Dans l’aéronautique, les constructeurs (OEM) conçoivent des appareils en état de navigabilité, sûrs, fiables et affichant une durée de vie étendue. Les opérateurs de maintenance, réparation et révision doivent s’assurer que les appareils bénéficient d’une maintenance conforme aux conditions de navigabilité pré-définies pour garantir le transport en toute sécurité des passagers et des marchandises. Par conséquent, les constructeurs et les opérateurs sont tenus de respecter des procédures très strictes.

Ils doivent également tenir compte de contraintes et de critères sensibles au moment de sélectionner leurs fournisseurs :

  • Les produits doivent afficher un cycle de vie étendu : de la conception jusqu’à la fabrication, du service jusqu’à l’élimination.
  • Les fournisseurs doivent être durables et de confiance : ils sont choisis en fonction de leur fiabilité, de leur capacité à fournir les marchandises  adaptées dans les meilleurs délais, en fonction de leur des capacités d’approvisionnement et de production afin de minimiser les risques.
  • Les fournisseurs doivent disposer des connaissances et de l’expertise spécialisées en chimie.
  • La qualification des produits par rapport à leurs spécifications peut être un processus long qui requiert l’engagement et la coopération du fournisseur.
  • Les substances chimiques avionnables doivent être compatibles avec les matériaux de l’appareil pour en garantir la sécurité.
  • Les produits doivent maintenir l’appareil en bon état de fonctionnement pendant plus de 30 ans.

Fournisseurs proposant de nouvelles solutions sans chromate ni fluorure

Les fabricants de produits chimiques responsables développent actuellement de nouveaux produits plus sûrs pour l’environnement et la santé des travailleurs. L’industrie du traitement des surfaces utilisait traditionnellement des désoxydants à base de chromate. Mais aujourd’hui, de nouveaux désoxydants sans chrome ni fluorure à l’image du SOCOSURF A1858/ A1806 existent.

Remarques : des sociétés comme SOCOMORE et Mecaprotec travaillent en étroite collaboration avec des universités afin de mettre au point des solutions sans chrome VI pour le processus de conversion et de colmatage employé lors du traitement des surfaces en aluminium. Plus d’informations sur ce projet collaboratif sur le site Internet EMC2 (texte en français seulement).

Qu’appelle-t-on les composés de chrome VI ?

Les composés de chrome VI sont désignés comme suit :

  • Chrome hexavalent
  • Chrome VI ou Cr(VI)
  • Chromate

Le chrome hexavalent est l’une des variations du chrome, un élément chimique. Depuis la seconde révolution industrielle, le chrome et ses dérivés sont utilisés par de nombreuses industries en raison de leurs propriétés anti-corrosion. Aujourd’hui, le danger que représente le chrome pour l’environnement et la santé pousse les industriels à rechercher des produits alternatifs adaptés offrant le même niveau de protection contre la corrosion.

L’interdiction REACh applicable à l’utilisation des produits chimiques à base de Cr(VI) entrera en vigueur d’ici cinq ans. Dans l’industrie aéronautique, le chrome est l’un des éléments les plus utilisés pour prévenir la corrosion, d’une importance capitale pour garantir la sécurité de l’appareil. C’est pour cette raison que les compagnies aériennes recherchent des alternatives au Cr(VI). En premier lieu, les produits doivent être mis au point. Ils doivent ensuite être soumis à un processus de tests rigoureux pour garantir leur sécurité et leur adéquation, un processus long, avant d’être employés sur les lignes de traitement des surfaces.

Les applications du chrome VI dans le traitement des surfaces de l’en aluminium

Dans l’industrie aéronautique, 95 % des pièces en alliage aluminium bénéficient d’un traitement de surface pour leur conférer des propriétés anti-corrosion. S’agissant du processus de traitement des surfaces en aluminium, des composés de chrome hexavalent peuvent être présents dans :

  • Les désoxydants acides tels que les désoxydants sulfochromiques (Désox 6/16, Désox 7/17, agent d’attaque tri-acide, etc.)
  • Les solutions d’anodisation (OAC)
  • Les solutions de colmatage (dichromate de sodium dilué, etc.)
  • Les solutions de conversion
  • Les promoteurs d’adhérence
  • Les peintures

Dangers du chrome hexavalent

Le chrome hexavalent est classé parmi les produits dangereux :

  • Sensibilisation respiratoire de catégorie 1
  • Sensibilisation cutanée de catégorie 1
  • Mutagénicité des cellules germinales de catégorie 1B
  • Cancérogénicité de catégorie 1A
  • Toxicité reproductive de catégorie 1B

Les composés de chrome hexavalent sont des agents CMR (Cancérogènes, Mutagènes ou Reprotoxiques) de catégorie 1 et 2 aux termes du règlement CLP (règlement (CE) n°1272/2008 relatif à la classification, à l’étiquetage et à l’emballage des substances et des mélanges). Les opérateurs manipulant du Cr(VI) sont exposés à :

  • Un cancer des poumons
  • Des irritations ou des lésions du nez, de la gorge et des poumons
  • Des irritations ou des lésions oculaires et cutanées

Pour plus d’informations sur l’impact des composés de chrome VI sur la santé, consultez le site Internet de l’OSHA (administration américaine de la sécurité et de la santé au travail).

Qu’est-ce que le fluorure ?

Les composés de fluorure (une solution de fluorure d’hydrogène [FH]) dans l’eau forment de l’acide fluorhydrique. L’acide fluorhydrique se retrouve sous plusieurs noms courants :

  • Acide fluoré,
  • Acide fluorhydrique,
  • Fluorure d’hydrogène,
  • Fluorhydrate,
  • Fluorine monohydride

L’acide fluorhydrique est faiblement acide alors qu’il est extrêmement puissant et hautement corrosif. Même s’il ne figure pas aujourd’hui dans la liste des substances interdites en production, il est toujours considéré comme substance dangereuse. Le FH figure dans les listes EPA relatives aux polluants atmosphériques dangereux et aux substances toxiques.

Les applications du fluorure dans le traitement de surfaces de l’aluminium

L’acide fluorhydrique est largement utilisé dans différents secteurs, notamment dans l’industrie chimique, l’exploitation minière, le raffinage, le traitement du verre et le nettoyage. S’agissant du traitement de surface de l’aluminium, il est utilisé sous forme de solution désoxydante puissante. Les désoxydants à base de fluorure auront une action d’attaque puissante et rapide du fait de ses propriétés de dissolution de l’oxyde.

Toutefois, cette attaque renforcée doit être surveillée lors de la phase de désoxydation. Dans le bain de désoxydation, une surveillance régulière doit être effectuée pour connaître la teneur en fluorure. Pour plus d’informations, consultez cet article.

Dangers du fluorure

Le fluorure est une substance extrêmement dangereuse en raison de sa molécule principale, l’acide fluorhydrique « FH ». Dans les fiches de sécurité, le terme « Danger » est rappelé.

Les mentions de danger figurent comme suit :

  • H300 + H310 + H330 Mortel en cas d’ingestion, de contact cutané ou d’inhalation
  • H314 Cause des brûlures cutanées et des lésions oculaires graves.

Le fluorure d’hydrogène se transforme facilement en acides fluorhydriques au contact de l’eau. Il est hautement corrosif et toxique. Le fluorure d’hydrogène est dangereux en cas d’inhalation ou de contact avec la peau.

  • Si le fluorure d’hydrogène est inhalé, il peut causer des lésions au niveau des tissus pulmonaires, voire entraîner la mort si de fortes concentrations sont inhalées.
  • L’exposition cutanée peut être mortelle. Au contact de la peau, les effets peuvent ne pas être observables immédiatement, mais des brûlures graves apparaîtront dès le lendemain. L’acide est extrêmement dangereux car il passe à travers la peau pour se diriger vers les os. Son pH étant très faible, aucun tissu de l’organisme ne peut empêcher sa progression. Les molécules de FH forment des liaisons hydrogènes solides avec différentes molécules à l’intérieur des cellules de l’organisme, réagissant avec celles-ci en les faisant éclater.
Copy right: Dr. Charles Eaton
L’acide fluorhydrique au contact de la peau peut entraîner de graves brûlures.

En cas de brûlure au FH, un examen médical est requis. Des mesures préalables peuvent cependant être prises :

  • Laver longuement la zone touchée à l’eau froide et claire
  • Appliquer un gel à base de gluconate de calcium

Si de l’acide fluorhydrique doit être manipulé, un équipement rigoureux est requis. Utiliser un équipement de protection individuelle adapté :

  • Une blouse de laboratoire et un tablier résistant à l’acide.
  • Des chaussures fermées et des gants longs.
  • Des lunettes ou un masque facial intégral associé à des lunettes.
  • Des gants (des gants en nitrile par exemple)

Cet article explique pourquoi le chromate et le fluorure contenus dans des solutions chimiques sont considérés comme dangereux dans l’aéronautique, et principalement pour la phase de désoxydation de l’aluminium.

Contactez-nous si vous souhaitez en savoir plus sur nos nouvelles solutions sans chromate ni fluorure.

Pour en savoir plus :

[Brochure] Découvrez une alternative au Cr(VI) et aux sels de borate pour le traitement de surface de l’aluminium.

[Article] Désoxydants aluminium sans chromate ni fluorure

[Article] Désoxydant aluminium avec triple qualification : BOMBARDIER, BOEING ET AIRBUS