Thèse de Doctorat 13 RASSAM AL-SUBARI
I.2. GENERALITES SUR LA CORROSION I.2. 1. Définition [41-44]
La corrosion est la dégradation (l’attaque) d’un matériau par le milieu environnant. Elle résulte de l’interaction physico-chimique entre un métal et le milieu. Elle conduit à une dégradation fonctionnelle du métal lui-même, de son environnement et du système technique constitué par les deux facteurs.
On distingue globalement deux types de corrosion :
• Corrosion aqueuse : le milieu corrosif est un électrolyte aqueux.
• Corrosion sèche qui se manifeste à haute température, le milieu corrosif est un gaz (O2, HF, H2S, …).
Les processus de corrosion sont des réactions hétérogènes chimiques et électrochimiques. Mais souvent la corrosion s ‘effectue par voie électrochimique.
I.2.2. Les différents types de corrosion des alliages [43-48] I.2.2.1. Corrosion uniforme
La corrosion uniforme est une perte de matières plus ou moins régulière sur toute la surface. L’alliage dans ce cas est dans l’état actif. Elle est aisément contrôlable par des mesures de perte de poids ou la diminution d’épaisseur du métal.
D’un point pratique le couplage d’un ou plusieurs réactions d’oxydation d’un métal ou d’un alliage avec une ou plusieurs réaction de réduction d’espèces en solution conduit à l’obtention d’un potentiel mixte de corrosion appelé potentiel libre.
I.2.2.2. Corrosion par piqûres
C'est la corrosion d'une surface métallique confinée à un point ou à une zone très réduite et qui prend la forme d'une cavité de quelques dizaines de micromètres (figure 1). Elle est produite par des anions, notamment les chlorures sur les métaux protégés par un film d'oxyde (acier inoxydable, titane). Elle peut être très rapide.
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L'initiation des piqûres se fait par rupture mécanique (chocs, rayures, ...) ou chimique (solution contenant des chlorures, hypochlorite...). Une fois le défaut crée dans la couche de passivation, la croissance des piqûres se fait par la mise en action d'une pile électrochimique :
- le fond de la piqûre est le siège de la réaction anodique,
- la surface de la pièce restée passive est le siège de la réaction cathodique.
Le processus de propagation de la piqûre est entretenu par le degré d'acidité que l'on rencontre au fond de la cavité. En effet, les ions chlorures créent un milieu favorable à la croissance de la piqûre et la réduction de l'agent oxydant produit des ions hydrogènes H+ qui diminuent le pH à l'intérieur de la piqûre jusqu'à 1,3-1,5 même si le pH de l'ensemble de la solution reste neutre.
Figure 1 : Corrosion par piqûres.
I.2.2.3. Corrosion par crevasses ou corrosion caverneuse
La corrosion caverneuse se produit entre deux surfaces à proximité ou dans des endroits où la constriction échange d'oxygène n'est pas disponible. Il se produit souvent à travers l'application des parties non métalliques de métal (c.-à ligatures en élastomère sur un support). La diminution du pH et augmentation de la concentration d'ions chlorure sont deux facteurs essentiels dans le déclenchement et la propagation du phénomène de corrosion caverneuse. Lorsque l'acidité du milieu augmente avec le temps de la couche passive de l'alliage se dissout et il accélère processus de corrosion locale
.
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Figure 2 : Corrosion par crevasses.
I.2.2.4. Corrosion intra granulaire
Elle se manifeste à l’intérieur des cristaux. Ce type de corrosion apparaît en particulier dans les matériaux de structure cubique à faces centrées soumis à une contrainte de traction et plongés dans un milieu spécifique.
I.2.2.5. Corrosion intergranulaire
C'est une corrosion galvanique d'un type particulier puisqu' elle se produit au sein même d'un alliage. Elle est due à des différences importantes de potentiel de dissolution des phases constitutives d'un alliage. Elle se produit préférentiellement aux joins de grains et peut être due à la présence de précipités ou impuretés. Elle est peu fréquente dans les alliages dentaires.
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I.2.2.6. Corrosion sous contraintes (C.S.C)
C’est la combinaison de l’effet de contraintes localisées et d’un milieu corrosif (Fig.4). Les contraintes augmentent fortement le processus de corrosion. En l’absence de la contrainte, le phénomène de corrosion ne se produit pas.
La C.S.C se manifeste sous forme de fissures qui peuvent être soit inter granulaires, soit transgranulaires. Les pertes de poids des matériaux corrodés sont en général très faibles car la corrosion est localisée. Cependant, ce type de corrosion a des conséquences pratiques importantes étant donné la variété des matériaux métalliques qui en sont le siège, et le caractère du phénomène difficilement prévisible.
Figure 4 : Corrosion sous contrainte [48].
I.2.2.7. Corrosion galvanique [49-51]
La corrosion galvanique ou « électrogalvanisme buccal » est une réaction électrochimique qui peut survenir entre des métaux ou alliages hétérogènes insérés dans la cavité buccale, elle se traduit par une symptomatologie clinique et des effets pathologiques (Fig.5). Cette forme de corrosion est certainement l’une de celles dont les conditions sont le plus fréquemment réunies dans le milieu buccal.
Elle est compliquée par l’aération différentielle de certains matériaux, ce qui induit une destruction partielle ou complète de l’élément enfoui (principalement en alliages non précieux) entraînant une diffusion d’espèce métallique et/ou relargage de sels.
Ces métaux vont, en effet, présenter des potentiels électriques différents qui conduisent à la formation d’un courant galvanique et à la libération d’ions métalliques. Il s’agit généralement d’un courant électrique de très basse tension.
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Figure 5 : Situations cliniques de corrosion galvanique [49].
I.2.3. Les facteurs qui influencent la corrosion
La corrosion étant un problème d'interface métal/milieu, il est possible de classer les facteurs qui influencent les processus en deux grandes rubriques: les facteurs liés au milieu et ceux liés au métal.
I.2.3.1. Facteurs lies au milieu
• Influence de l'oxygène :
L’oxygène joue un rôle important dans les mécanismes de corrosion des alliages dans le milieu aéré. La dissolution de l’oxygène est gouvernée par des lois physiques et dépend de la pression atmosphérique, de la température et de la salinité de l’eau. La solubilité de l'oxygène décroît lorsque la température et la salinité augmentent, mais elle s’accroît avec la pression. La solubilité de l’oxygène est de 2,8.10-4 mol/l à 20°C en eau pure alors qu’elle est réduite à 2,3.10-4 mol/l à 20°C pour une salinité de 35%. En général, la concentration en oxygène dissous est comprise entre 0 et 5.10-3 mol/L [52].
• Influence du pH :
Le pH de la solution est un facteur susceptible d'affecter la stabilité du film passif, l'augmentation de l'acidité et donc la quantité de protons à tendance à déstabiliser le film passif. Un milieu très acide freine la déprotonisation à laquelle la formation du film passif conduit et peut même provoquer la dissolution d'un film déjà formé [52].
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• Salinité
Les chlorures sont des ions agressifs, souvent à l'origine de corrosion localisée. Leur présence en solution aqueuse s'accompagne de deux effets complémentaires: d'une part, leur concentration locale induit une acidification du milieu, et, d'autre part, le film passif en surface du métal devient moins efficace car plus instable et donc plus susceptible de se rompre localement. Un autre effet de la salinité sur la corrosion résulte de son influence sur la conductivité du milieu aqcueux. Cependant, la forte conductivité des milieux salins tels que l'eau de mer implique que la résistivité de l'électrolyte va jouer un rôle mineur dans la cinétique des réactions de corrosion [53].
• Température
Généralement, l'augmentation de la température accélère les phénomènes de corrosion car elle diminue les domaines de stabilité des métaux et accélère les cinétiques de réactions et de transport. L'importance de son influence diffère cependant en fonction du milieu corrosif [53].
I.2.3.2. Facteurs métallurgiques
Les facteurs métallurgiques sont nombreux et ont de grandes influences sur les processus
réactionnels de la corrosion. Nous ne citerons sommairement que les plus importants, à savoir: composition de l'alliage, procédés d'élaboration, impuretés, traitements thermiques, traitements mécaniques, additions protectrices et caractéristiques cristallographiques (il s'agit essentiellement du type de structure à l'échelle du réseau et de la dimension des grains) [54].
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I.3. GENERALITES SUR L’ELECTROLYTE SALIVAIRE