Etude de la résistance à la corrosion par voltampérométrie

La résistance à la corrosion en milieu salin a été étudiée sur le cuivre et le laiton par voltampérométrie. La méthode potentiodynamique a été utilisée. Les résultats obtenus peuvent être représentés sur une courbe "Log(Densité de courant) = fonction (potentiel appliqué)", comme illustré Figure 5.29.a.

Pour chacun des échantillons analysés, la méthode des droites de Tafel (Figure 5.29.b) permet

de déterminer le potentiel de corrosion (Ecorr) ainsi que la densité de courant de corrosion

(jcorr). La densité de courant de corrosion permet de calculer le taux de corrosion (en mm/an).

Plus ce taux est faible, plus l'échantillon étudié est résistant à la corrosion. En revanche, plus

Ecorr est élevé, plus le matériau est résistant à la corrosion. Les échantillons implantés à l'azote

avec différentes doses seront donc comparés grâce à ces deux valeurs représentatives de la résistance à la corrosion.

Figure 5.29 : Exemple de résultat obtenu après une analyse potentiodynamique (a) et

détermination de Ecorr et jcorr par la méthode des droites de Tafel (b)

Ecorr jcorr

(a)

a- Résultats obtenus sur le laiton

Tout d'abord, la reproductibilité de la mesure a été étudiée en analysant trois échantillons de laiton vierge (Figure 5.30). Le potentiel de corrosion mesuré varie de -633 mV à -614 mV. En se basant sur ces valeurs, nous considérerons qu'il y aura amélioration de la résistance à la corrosion seulement pour les échantillons de laiton implanté dont le potentiel de corrosion est supérieur à -580 mV.

La densité de courant de corrosion varie de 3,2 à 5,3 µA/cm², ce qui induit un taux de corrosion compris entre 0,04 et 0,06 mm/an pour le laiton vierge. Nous considérerons donc que l'amélioration de la résistance à la corrosion sera significative pour les échantillons présentant un taux de corrosion inférieur à 0,02.

Figure 5.30 : Etude de la reproductibilité de la mesure potentiodynamique sur trois échantillons de laiton vierge.

L'analyse potentiodynamique a été effectuée sur des échantillons de laiton implantés avec les

doses suivantes: 1,4 - 2,7 - 4 - 5,2 - 6,4. La comparaison des Ecorr obtenus (Figure 5.31)

démontre que les échantillons traités doses 1,4 ; 2,7 et 5,2 présentent une amélioration de la résistance à la corrosion. Il semblerait que cette amélioration ne soit pas un phénomène augmentant linéairement avec la dose d'azote implantée. En effet, on constate que l'échantillon implanté avec une dose 4 présente un potentiel de corrosion à peu près équivalent à celui d'un échantillon vierge. La comparaison des taux de corrosion obtenus (Figure 5.32) confirme que l'échantillon traité dose 5,2 présente indéniablement une amélioration de la

résistance à la corrosion, car cet échantillon présente le taux de corrosion le plus faible parmi tous les échantillons testés.

Figure 5.31 : Valeurs du potentiel de corrosion en fonction de la dose d'azote implantée dans le laiton

Figure 5.32 : Valeurs du taux de corrosion en fonction de la dose d'azote implantée dans le laiton

Cependant, la résistance à la corrosion étant caractérisée par le couple de valeurs "Potentiel de corrosion / Taux de corrosion", il est alors nécessaire de représenter ces deux valeurs sur le même graphe pour pouvoir comparer les échantillons entre eux. Cette représentation est visible Figure 5.33. Il est intéressant de noter que ce n'est pas la dose la plus élevée qui induit la meilleure résistance à la corrosion, mais les doses 2,7 et 5,2. Les échantillons implantés

avec ces deux doses sont ceux présentant le meilleur compromis: leur potentiel de corrosion est élevé et leur taux de corrosion est faible. Les courbes potentiodynamiques obtenues lors de l'analyse de ces deux échantillons sont représentées Figure 5.34.

Figure 5.33 : Taux de corrosion et Potentiel de corrosion en fonction de la dose d'azote implantée dans le laiton

Figure 5.34 : Analyses potentiodynamiques sur laiton vierge et traité doses 2,7 et 5,2

Résistance à la corrosion élevée Résistance à la

b- Résultats obtenus sur le cuivre

La comparaison des Ecorr obtenus sur les échantillons de cuivre implantés (Figure 5.35)

démontre que les échantillons traités doses 2,7 ; 5,2 et 6,4 présentent une amélioration de la résistance à la corrosion. En revanche, la comparaison des taux de corrosion obtenus (Figure 5.36) révèle que l'échantillon traité dose 5,2 présente une détérioration de la résistance à la corrosion. Afin d'évaluer l'effet de la dose d'azote implantée à la fois sur le potentiel de corrosion et le taux de corrosion, la même représentation que pour le laiton a été utilisée (Figure 5.37). Cette analyse révèle que les échantillons traités avec les doses 2,7 et 6,4 sont ceux présentant le meilleur compromis résistance à la corrosion/taux de corrosion (les courbes potentiodynamiques obtenues lors de l'analyse de ces deux échantillons sont présentées Figure 5.38). A nouveau, il est intéressant de souligner que les propriétés de résistance à la corrosion du cuivre évoluent de manière discontinue lorsque la dose d'azote implantée augmente. Nous remarquons également que tout comme le laiton, le cuivre implanté dose 4 présente très peu d'amélioration de la résistance à la corrosion (voir Figures 5.33, 5.37 et 5.39). Cela confirme que les résultats obtenus sur l'échantillon de laiton traité dose 4 ne sont pas dus à une erreur de mesure. Enfin, cela signifie que la dose 4 est à éviter absolument si l'objectif est d'améliorer la résistance à la corrosion du cuivre et du laiton par implantation ionique d'azote.

Figure 5.35 : Valeurs du potentiel de corrosion en fonction de la dose d'azote implantée dans le cuivre

Figure 5.36 : Valeurs du taux de corrosion en fonction de la dose d'azote implantée dans le cuivre

Figure 5.37 : Taux de corrosion et Potentiel de corrosion en fonction de la dose d'azote implantée dans le cuivre

Résistance à la corrosion élevée Résistance à la

Figure 5.38 : Analyses potentiodynamiques sur cuivre vierge et traité doses 2,7 et 5,2

Figure 5.39 : Comparaison entre les valeurs de potentiels de corrosion obtenus sur les échantillons de cuivre et de laiton en fonction de la dose d'azote implantée

5.2.2 Etude de la résistance à la corrosion par spectroscopie d'impédance