Comportement en corrosion du joint soudé dans sa globalité

Comme nous l’avons vu dans les paragraphes précédents, le joint soudé est constitué de différentes zones : Métal de base, ZAT, ZATM, Noyau soudé. A ces différentes zones qui se différencient par une taille et une orientation de grains différentes, s’ajoute un gradient de précipités à une échelle beaucoup plus locale à travers le cordon de soudure. Ces variations de microstructure vont avoir un impact sur le comportement en corrosion du joint.

De nombreux auteurs ont étudié le comportement en corrosion de tôles en alliage d’aluminium soudées par le procédé FSW. Leurs conclusions, de prime abord, semblent contradictoires puisque les zones corrodées diffèrent suivant les auteurs. Lumsden et al. [103], par exemple, ont réalisé des immersions de durées variables d’un joint soudé FSW en alliage 7075 dans une solution EXCO (Figure I-47). Les auteurs ont constaté qu’il y avait une attaque préférentielle des zones ZAT/ZATM alors que le métal de base et le noyau soudé semblaient non endommagés.

Chapitre I : Synthèse bibliographique

Figure I-47 : Observations d’un joint soudé FSW d’un alliage 7075 après différents temps d'immersion dans une solution EXCO [103].

Le comportement en corrosion d’un joint soudé FSW d’un alliage 7108 a été étudié par Wadeson et al. [104]. Leurs conclusions rejoignent celles de Lumsden. Dans les mêmes conditions d’essais, ils ont noté que les zones ZAT/ZATM se corrodaient de manière préférentielle et étaient sensibles à de la corrosion intergranulaire. Les auteurs expliquent cette sensibilité par le fait qu’il y a une distribution non uniforme de précipités MgZn2 dans la

ZATM. Paglia et al. [105] et Srinivasan et al. [106], qui ont travaillé sur une soudure FSW d’alliage 2219-T87, ont constaté que, dans un milieu à 3,5 % NaCl, le métal de base se corrodait et non la zone soudée. D’autre part, Corral et al. [107] ont réalisé des immersions de deux joints soudés FSW, l’un réalisé à partir d’un alliage 2195 et l’autre à partir d’un alliage 2024-T4. Ils ont immergé les cordons de soudure durant 20 heures et 25 jours dans une solution NaCl à 0,6 mol/L-1. L’observation des surfaces après les immersions a montré que les différentes zones du joint soudé se corrodaient de la même manière que le matériau de base. Bousquet [18], qui a exposé des joints soudés FSW d’un alliage 2050-T3 post-traité ou non T8 à un brouillard salin, a montré que, suivant l’état métallurgique final du joint soudé, la zone dite « sensible » n’était pas la même. En l’absence de post-traitement thermique T8, le la soudure (ZAT et noyau soudé) se corrodent alors qu’après le post-traitement thermique, il s’agit principalement du métal de base.

Chapitre I : Synthèse bibliographique

Une analyse beaucoup plus fine de ces résultats montre que le comportement en corrosion du joint soudé, diffère en fonction des facteurs de premiers ordres que sont :

- la nature et l’état métallurgique de l’alliage avant soudage, - les paramètres de soudage,

- le milieu de corrosion,

- et le post traitement thermique après soudage.

Une possible explication quant à l’endommagement préférentiel de certaines zones est l’existence d’un phénomène de couplage galvanique entres les zones induit notamment par des variations de précipitation d’une zone à l’autre.

Des mesures électrochimiques par Scanning Reference Electrode Technique ont été réalisées par Danford et al. [108] dans une solution à 3,5 % NaCl sur un joint soudé réalisé en 2195 après 2 h et 3 h d’immersion. La cartographie obtenue après 3 h d’immersion est reportée à la Figure I-48.

Figure I-48 : Cartographie en SRET d’un joint soudé FSW après 3h d’immersion dans une solution à 3,5 % NaCl [108].

La cartographie en potentiels obtenue montre, que dans le cas du joint soudé FSW réalisé à partir d’un alliage 2195, la ZAT et la ZATM possèdent un potentiel plus cathodique que le reste de la soudure et auront donc tendance à se corroder de manière préférentielle lorsque le

Chapitre I : Synthèse bibliographique

D’autres auteurs tels que Field et al. [109] ont étudié l’influence de la texture cristallographique sur la sensibilité du cordon de soudure à la corrosion. Les auteurs ont étudié un joint soudé FSW d’un alliage 7075-T6. Les auteurs montrent que la texture est relativement faible dans les différentes zones et ne contribue pas à expliquer la distribution des piqures observées. Le noyau soudé (au centre de la Figure I-49) présente moins de piqûres que les ZAT/ZATM qui sont situées de part et d’autre de celui-ci. De même, ces deux zones présentent quant à elles plus de piqûres que le métal de base de la soudure.

Figure I-49 : Observations au MEB mettant en évidence une plus forte densité de piqûres au centre, dans le noyau soudé, que dans la périphérie [109].

Comme nous l’avons vu au paragraphe précédent, la microstructure des joints soudés FSW est fortement dépendante des paramètres de soudage. Ainsi, il apparait que ces derniers vont avoir une influence sur le comportement en corrosion des cordons de soudure. Jariyaboon et al. [67] ont étudié l’influence de ces paramètres de soudage sur le comportement en corrosion de joints soudés FSW d’un alliage 2024-T351. Afin de mettre en évidence les couplages galvaniques mis en jeu, ils ont utilisé un gel de visualisation qui change de couleur suivant si un phénomène de réduction ou d’oxydation a lieu (Figure I-50). Suivant les paramètres de soudage, la partie cathodique de la soudure (qui apparait en vert) est soit localisée dans le métal de base soit dans le noyau soudé. De la même manière, la partie anodique (qui apparait en orange) est soit localisée dans la soudure soit uniquement dans la ZAT/ZATM. Ces observations ont d’ailleurs été confirmées en réalisant des mesures électrochimiques sur les différentes zones prises individuellement. Les auteurs relient le comportement des différentes zones (Noyau soudé et/ou ZAT) à la présence de la phase S.

Chapitre I : Synthèse bibliographique

Figure I-50 : Observations en coupe transverse des joints soudés d’un alliage 2024-T351 après une mise en contact durant 24 h avec un gel de visualisation [67].

Bousquet [18] a réalisé des mesures locales de potentiel locales sur un joint soudé FSW d’un alliage 2050-T3 avant et après un post traitement T8 (Figure I-51). Elle constate qu’il y a bien une évolution de potentiel libre d’une zone à une autre quel que soit l’état métallurgique du joint soudé FSW. Toutefois, en l’absence de post traitement thermique, le métal de base possède un potentiel de corrosion plus anodique que les autres zones du cordon de soudure.

Figure I-51 : Evolution du potentiel libre dans la section à mi- épaisseur le long de la soudure FSW 2050- T3/2050-T3 brute de soudage et post-traitée thermiquement T8 (électrolyte = 3,5 g/L NaCl) [17].

Chapitre I : Synthèse bibliographique

A l’issue du post traitement thermique, c’est cette fois-ci le cordon de soudure qui possède un potentiel plus anodique que le métal de base. De plus, Bousquet montre que le type de sensibilité à la corrosion varie suivant les différentes zones. Ainsi, le noyau soudé et la ZAT sont sensibles à la corrosion intergranulaire avec quelques piqûres au niveau des intermétalliques et ce quel que soit leur état métallurgique. En revanche, le métal de base est sensible à la corrosion par piqûres avant et après post-soudage.

Dans un rapport publié pour l’Office on Naval Research [110], les auteurs se sont intéressés à l’influence de différents traitements thermiques post soudage sur le comportement en corrosion d’un joint soudé d’un alliage 7075-T7651. A l’issue du soudage, un traitement soit T6 (121 °C durant 24 heures), soit T73 (107 °C durant 7 heures puis 325 °C pendant 16 heures), soit T76 (121 °C durant 15 heures puis 163 °C pendant 16 heures) est appliqué. Ces différents cordons de soudure ont ensuite été immergés dans une solution EXCO durant 6 heures (Figure I-52).

Les résultats montrent que, selon les traitements thermiques, la localisation de l’endommagement et sa sévérité varient. Sans traitement thermique et après un traitement thermique T6, l’endommagement est très prononcé dans la soudure. Après un traitement thermique T73, la corrosion est localisée dans le noyau mais aussi dans le métal de base. Enfin, le traitement thermique T76 localise l’endommagement dans le noyau mais de manière moins prononcée que dans les cas précédents.

Figure I-52 : Après immersion durant 6 heures dans une solution EXCO modifiée (a) alliage 7075-T7651 soudé (b) 7075-T7651 soudé puis traité T6 (c) 7075-T7651 soudé puis traité T73 (d) 7075-T7651 soudé

Chapitre I : Synthèse bibliographique