Application de deux techniques de protection contre la corrosion d'un alliage d'aluminium AISi7 Mg.

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Remerciements

Nous tenons tout d'abord à remercier Di.cw le tout puissant, qui nous a domé la force et la patience d'accomplir ce modeste travail.

La première  personne  que  nous tenons à remercier est notre  encadreu,  le  Docteu

J74*jm Be»s¢bm, pou l'orientation, les conseils,  la confimce et la patience qui a constitué

`m  apport  considérable  sans  lequel  ce travail  n'aurait pas pu  être mené  au  bon  port.  Qu'il trouve dans ce mémoire un hommage vivant à sa haute personnalité. En second  lieu,  nous voudrions remercier généralement l'équipe du  laboratoire des

interactions matériaux­enviromement  "LIME"  et particulièrement Madame Man.em ACJ./a

pour l'amitié et le soutien qu'elle nous a apporté durant cette période.

Nous    tenons    à   remercier    Madame    Karima    Rouibah    et    Madame    Sonia

Benhamidèch  professeur  a  l'université  de   Skikda  pour  leurs  aide  afin   d'analyser  nos échantillons  par  la  diflïaction   des   rayons  X  au  niveau  du   laboratoire  de  recherche  à l ' université de Constantine, Nosvifsremerciementsvontégalementauxmembresdujurypourl'intérêtqu'ilsont porté à examiner notre travail et de le mettre en valeur par leurs propositions. Nous tenons à exprimer nos sincères remerciements à tous ies professeurs qui nous ont enseigné et qui par leurs compétences nous ont soutenu dans la poursuite de nos études.

Enfin,  nous tenons égaiement à remercier tous ceux qui  nous ont  soutenus a tout

moment, de nous avoir suppor(és, écoutés et encouragés.

Feyrouz et Ellia

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En témoignage de mon profond amour et respect pou leurs grands

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mes deux ffères pou leu amou.

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tous les étudiants de promotion 2017 GM et GE.

us les enseignamts de la Fac. Sci. & Technol. de l'Université de Jijel.

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ma grande frinille, ma mère, mon père, mes beaux­parents et spécialement

à ma petite fàmille, mon mari et mon fils,

®ourleurpatienceillimitée,leurencouragementcontinue,leuraide

En témoignage de mon profond amou et respect pou leurs grands

sacrifices.

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mon fi.ère et  sœ u  pou leu amour.

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toutes  mes aniies

tous les étudiants de promotion 2017 GM et GE.

us les enseignants de la Fac. Sci. & Technol. de l'Université de Jijel.

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Sommaire

Chapitre I

Généra]ités sur ]'aluminium et ses al]iages

1. L'aluminium  industriel 2. Propriétés de l'aluminium industriel 3. Les alliages d'aluminjum 3.1. Alliages moulés 3.2. Alliages corroyés 3.2. /.  Désignation des alliages d'aluminium corroyés j.2. 2.  Classement par type de transformation 4. Traitements thermiques des alliages d'aluminium

Chapitre 11

Corrosion de l'aluminium et de ses a]liages

1 . Introduction 2. Définition 3. Les différentes classes de la corrosion des métaux 3.1  La corrosion chimique 3.2. Corrosion bactérienne 3 . 3 . CciTrosion électrochimique 4. Morphologie de la corrosion 4.1. Corrosion unifbrme 4.2. Corrosion localisés 5. Facteurs de corrosion 6. Themodynamique des réactions de corrosion 6.1. Notion d'électrode 6.2.  Interf iace métal/soluiion

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1 1 6.3. Po[entiel d 'équilibre d 'une électrode 6.4. Po{emiel de corrosion (Ecorr) 6.5. Diagramme de Pourbaix 7. Cinétique de la corrosion électrochimique 7.1. Courbes de polarisaiion 7.2. Vitesse des réactions de corrosion 7.3. Relation fbndamentale entre le courani et le potentiel 8.  Cas de la corrosion de I'aluminium et de ses alliages 8.1.Réactions électrochimiques de la corrosion de l'aluminium 8.2. Corrosion par piqûre des alliages d'aluminium 8.2.1. Mécanismes de corrosion par piqûres 8.3 Rôle des éléments d'addition sur la corrosion Chapitre 111

Lutte contre ]a corrosion

1 . Introduction

2. Les inhibiteus

2.1.  Déf inition 2.2. Propriétés des inhibiteurs 20 21 21 21 2.3.  Condiiions  d'utilisaiion ...,...,...,...,...,... 21 2.4. Utilisaiion industriel courant 2.5. Classes d'inhibiteurs 2.5.1. Domaine d'application 2.5.2. Classement selon la réaction partielle 2.5.3. Classement selon le mécanisme i.éactionnel 2.6. Na[ure des inhibiteurs 2.7. Mécanisme et principe d'action 2.8. Ef f icacité d'un inhibiteur de corrosion 3. L'Anodisation 3.1.  Déf inition 3.2. Avantages de l'anodisation 3.3. Principe de l 'anodisation

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3.4. Principaw procédés 3.4.1. Anodisation sulfurique 3.5. Les bains d'anodisation 3.6` Structure des couches d'anodisation 27 27 28 28 3.6.1.  Anodisation  de type poreux ... ` ... ` ... ` ... ` ... 29 3.7. Facteurs qui inf luencerït l'anodisation 3.7.1. Nature de l'électrolyte 3.7.2. Concentration et typed'électrolyte 3.7.3. Température de l'électrolyte 3.7.4. .Agitation du bain 3.7.5. Durée de l'anodisation 3.7.6. La densité de courant 3.7.7. Tension d'anodisation 3.7.8.  Influence de la nature de l'alliage anodisation

Chapitre IV

Modes et méthodes opératoires

1. Objectif  du travail 2. Matériau de l'étude 3.Echanti]]omage...,...,...,...„...,,...„.„„...,...,..,..,...,,,.,....35 4. Milieux électrolytiques 5. Techniques et conditions expérimenta 5.1. Traiiement d'anodisation 5.2. Caractérisation électrochimique 5 .2.1. Suivi du potentiel libre à circuit ouvert 5. 2.2. Tracé des courbes de polarisation 5.2.3.  Spectroscopie d'impédances électrochimiques 5.3. Caractérisation physicochimique 5.3.1. Microscopie optique 5.3.2. Difflaction des RX

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1. Caractérisation électrochimique 1.1. Effet des chlorures

Chapitre V

Résultats et discussion

1.2. Effet de l'inhibiteur Na2Mo04 1.3. Effet de l'anodisation 41 41 45 50 1.4. Comparaison entre l'effet de l'inhibiteur et l'effet de l'anodisation ... 54 2. Caractérisation de surface 3. Discussions Conclusion  génémle ... 61 Recommandations et perspectives ... „ ... „ ... 62

Références bib ]iographiques

Annexes

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Liste des figures

Chapitre I : Généra]ité sur I'a]uminÉum et ces a]Iïages Figure l.l.Règle de désignation des alliages d'aluminium selon  la nome NF EN 573 ... 5 Chapitre 11 : Corrosion de l'aluminium et de ses alliages Figure 11.1  : Corrosion unifome d'un métal Figure 11.2 : Corrosion localisé d'un métal Figure 11.3 : Quelques aspects morphologiques de la corrosion des métaux Figure 11.4: Evaluation du potentiel en fonction de temps d' immersion Figure 11.5 : Diagramme de Pourbajx d'aluminium dans l'eau 9 10 10 13 14 Figure 11.6 : Courbes de polarisation expérimentale  :  linéaires (a) et logarithmiques (b) ...  16 Figure 11.7 : Mécanisme de corrosion par piqures de l'aluminium Chapitre 111 : Lut.e contre la corrosion Figure 111.1 : Moyens de prévention et protection contre la corrosion Figure lll.2:Classement des inhibiteurs de corrosion Figure 111. 3. Diagrammes d'Evans montrant le déplacement du potentiel de corrosion dûe à la présence d'un inhibiteur de corrosion Figure 111.4 : Anodisation de l'aluminium Figure 111.5 : Représentation schématique d'une couche d'anodisation de type poreux Formée sur de l'aluminjum pur Figure 111.6 :  Influence de la concentration en acide sulftirique (% massique) et du temps d'anodisation sur la quantité d'oxyde déposé à température ambiante Figure 111.7 : Effet d'une température trop élevée sur la couche d'oxyde

Chapitre IV : Modes et méthodes opératoire

Figure V.l  : Pièce auto `Sillent Bloc' utilisée dans le véhjcule Golf vl Figure V2 : Djffractogramme de 1'alliage d'alumjnium  étudié ... „.+ ... „ ... „„...+ ... 33 V

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Figure V.3 : Structure métallographique de l'alliage d'aluminium étudié Figure IV.4 : Electrode de travail Figure V.5 : Le molybdate de sodium : aspect et structure moléculaire Figure V.6  :  Dispositif expérimental  utilisé pour les traitements d'anodisation ... 37 Figt[re IV.7:  Montage de mesure du potentiel  libre ...,,,... `` .,.,. „„ ... ` .,...,... ` ... ` ,... 38 Figure IV.8 : Chaine électrochimique utilisée Figure IV.9: Tracé dans le plan complexe ®lan de Nyquist) Figure IV.10 : Le microscope métallographique

Chapitre V : Résultats et discussion

Figure V.1 : Effet des chlorures sur l'évolution du potentiel de corrosion de l'alliage AIsi7Mg... 41 Figure   V.2:    Courbe   de   polarisation    logarithmique   traduisant    l'effet   des   chlorures   sur   le comportement électrochimique de l'alliage AIsi7Mg Figure   V.3 :   Diagramme   de   Nyquist   traduisant   I'effet   des   chlorures   sur   le   comportement électrochimique de l'alliage AIsi7Mg Après  lh d'immersion Figure  V.4:Diagramme de Nyquist obtenus après différents temps d' immersion de l'alliage dans la solution sans et en présence des chlorures Figure V.S:Effet de l'inhibiteur  sur l'évolution du potentiel de corrosion de l'alliage AIsi7Mg .. 45 Figure V.6 : Courbe de polarisation logarithmique traduisant l'effet de l'inhibi(eur sur ]e comportement électrochimique de l'alliage AIsi7Mg en présence des ch]orures ... 46 Figure  V.7:  Diagramme de Nyquist traduisant l'effet de l'inhibiteur après 24 heures d'immersion dans une solution chlorurée Figure V.8 : Diagramme de Nyquist   illustrant l'effet de l'inhibiteur dans le temps ... 48 Figure  V.9 :  Effet  de  l'anodisation    sur  l'évolution  du  potentiel  de  corrosion  dans  la  solution chlonirée (3%) Figure    V.10:   Courbes   de   polarisation   logarithmiques  présente   l'effet  de   l'anodisation   sur   le comportement électrochimique de l'alliage AIsi7Mg dans une solution chlorurée ... 51 Figure V.ll: Diagramme de Nyquist  traduisant l'effet de l'anodisation après  lh d'immersion dans la solution chlorurée Figure V.12 : Spectres d' impédances traduisant l' effet l'évolution effet du traitement d'anodisation dans le temps Figure  V.13:  Comparaison  entre  l'effet  inhibiteur  et  l'effet  d'anodisation  sur  le  comportement électrochimique de l'alliage en présence des chlorures VI

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Figure  V.14:  Spectres  d'impédances  illustrant  la  comparaison  entre  ['effet  inhibiteur  et  l'effet d'anodisation sur le comportement de l'alliage en présence des chlorures Figure V.15 : Effet du temps de traitement sur l'épaisseur des couches d'anodisation ... 56 Figure  V.16 :  Micrographies traduisant  l'état de  surface  de  l'alliage  après  10 jours d'immersion dans les diffërentes solutions électrolytiques ... `.. vii _______.__...5J

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Liste des tableaux

Chapître I : Généra]ité sur ]'a]uminium et ses al]iages

Tableau 1.1  : Familles d'alliages de moulage d'aluminium ...,.. Tableau 1.2 : Désignation des alliages d'aluminium .... ...,...  6 Tableau 13 : Classement des alliages d'aluminium par type de transformation ... 7

Chapitre 11 : Corrosion dœ  alliages d'aluminium

Tableau 11.1  : Les facteurs influencent sur la corrosion ...  11 Tab]eau 11.2 : Classement des alliages d'aluminium en fonction de leu résistance à la corrosion. Fomes de corrosion  généralement observées  ...  19

Chapitr€ IV : Mbdes et méthodes opératoire

Tableau IV .1  : Concentration et caractéristiques des solutions électrolytiques utilisées ... 36

Chapitre V : Rést]]tats et discussion

Tableau V.1  : Effet des chlorures sur l'évolution du potentiel de corrosion (Ecorr) ... 41 Tab]eau  V.2 :  Effet  de  la  concentration  en  chloruLres  su  l'évolution  de  quelques  paramètres électrochimiques... Tableau  V. 3:  variation  de  la résistance de  la solution  (Re)  et la résistance de polarisation (Rp) après un temps d'immersion de  l h ...,,... ...  44 Tableau V.4 : Effet des chlorures sur la variaiion de Re et Rp de l'alliage AIsi7Mg ... „ 45 Tableau V.5:  Evolution du potentiel du potentiel de corrosion en fonction de la concentration en inhibiteur Œ = [ Mo042­]/[C||) ... Tableau   V. 6:   Effet  de  concentration   en   inhibiteur   su   l'évolution   de   quelques   paramèües électrochimiques de 1'alliage dans la solution chlorurée ... 47 Tab]eau V.7 : Variation de la résistance de la so]ution a`e) et la résistance de polarisation (Rp) en fonction de la conœ ntration en inhibiteur ... Tableau V.8 : Rendement de I'inhibiteur ... viii ..._.49 ...  49

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Tableau   V.9.:Effet  de   l'anodisation     sur   l'évolution   du  potentiel   de  corrosion   (Ecorr)   dans   la solution chlorurée (3%) Tableau  V.10:  Effet de  l'anodisation  sur  l'évolution  des paramètres  électrochimiques de  l'alliage AIsi7Mg dans la solution chlorurée Tablc" V.l 1.. vffiation de la résistance de la solution (Re) et la résistance de polarisation (Rp) en fonction du temps d'immersion de l'échantillon anodisé Tableau V.12 : Rendement de l'anodisation

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IDtroduction générale

Introduction générale

Les matériaux en général et les métaux en particulier prennent une place importante dans tout   développement   industriel   ou   progrès  technologiques   des   pays.   Vu   les   exigences   de l' industrie modeme. le développement d'autres matériaux plus perfomants et moins coûteux tels que  les  composites,  les  céramiques,  les polymères,  etc.  représente  un  défi  d'actualité  pour  les chercheurs et les technjciens. Mais malgré la grande diversité des nouveaux matériaux non méta]liques, inventés et mis sur  le  marché  durant  les  demières  décennjes,  les  a]liages  métalliques  conservent  toujours  leur place   respectueuse   à   l'échelle   industrielle,   car   leurs   caractéristiques   de   mise   en   œ uvre s'améliorent  de  jour  en  jour,   Parmi   ces  métaux,   l'aluminium   et   ses   alliages   sont   les   plus répandus,  après  les  alliages  ferreux,  dans  le  domaine  industriel  notamment  dans  le  secteur  de l'automobile, l'aéronautique et le bâtiment. Ceci reflète bien les nombreux atouts de ces alliages en premier lieu leurs légèretés et leurs résistances à la corrosion. L'aluminium  et  ses  alliages  sont des matériaux très Téactifs  et réagïssentinstantanément au   contact   des   milieux   contenant   l'oxygène.   C'est   la   raison   pour   laquelleleurs   surfaces extérieuressontrecouvertes d'un  film d'oxyde à caractère isolant.  Ce film  assure à cesmatériaux une protection  contre  la corrosion observée dans certains milieuxagressifs.  Cet état dans  lequel se trouvent ces matériaux est communément appelé « état depassivité ». Cependant,  cet  état  de  passivité  peut  être  rompu  à  tout  moment  suite  à  l'apparition  de défauts  dansle  film  d'oxyde  (discontinuités,  hétérogénéités)  ou  à  la  présence,  dans  le  milieu électrolytique,  d'ions  agressifs  (halogénures,  cyanures,  etc.),  pouvant  mener au  déclenchement d'uneattaque localisée conduisant à une dégradation rapide de ces propriétés de mise en service. Pour cette raison, on veille toujours à garder les alliages d'aluminiumbien  iso]é par le film passif, tout en  améliorant  les propriétés de ce film.  Ceci  peut se  faire par diverses méthodes à savoir : les traitements d.anodisation,  l'addition d'inhibiteurs dans  lemilieu où  ils évoluent,  l.application des  revêtements  organiques  ou  inorganiques,  la  protection  électrochimique,  etc.   Le  choix  de I'une de cesméthodes dessus est souvent dicté par des considérationsd'ordre économiques ou par les conditions d'utilisations. C'est dans ce cadre que s'inscrit l'objectif de ce travail   poilé, dans un premier temps sur l'étude  de  l'effet  des  chlorures  sur  comportement  électrochimique  d'un  alliage  d'aluminium 1

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utilisé   dans   l'industrie   automobile,   puis   par   la   suite   testerle   pouvoir   protecteur   de   deux techniques  de  protection  différentes,  il  s'agit  de  l'utilisation  d'un  inhibiteur  inorganique  et  du traitement d'anodisation conventionnelle dans de l' acide sulfiirique. Pour ce faire, différentes €echniques de caractérisation électrochimique om été utilisées, à savoir :  la  mesure du  potentiel  de corrosion,  le tracé des diagrammes d'Evans et  la mesure des im pédancesé lcctrochim iques complexes. Ce mémoire s'articule autour de cinq chapitres : +  Les  trois  premiers  chapitres  présentant  une  synthèse  bibliographique   pemettant  de dresser  un  état  de  connaissance  concemant  les  différents    points  abordés  lors  de  ce travail  :   généralités   sur   l'aluminium   et  ses  alliages,   Ieurs   comportement  vis­à­vis   la corrosion  ainsi  que  les  techniques  de  la  lutte contre  la  corrosion,  en  particulier  l'emploi des inhibiteurs et l'application des traitements d'anodisation. +  Le quatrième chapjtre, décrit les différentes technjques é]ectrochimiques et les méthodes de caractérisation mises en œ uvre ainsi que les conditions expérimentales adoptées. +  Le  cinquième chapitre  est consacré à  la présentation  et  l'analyse des  différents  résultats obtenus, En  fin  ce  mémoire  est  achevé  par  une  conclusion  générale  suivie  des  recommandations nécessaires ainsi que les travaux futurs à réaliser.

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Chapitre 1

Généralités sur

l'aluminium et ses alliages

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r; Chapitre 1 Généralités sur l'aluminium et ses aLliages 1. L'aluminium iDdustriel L'aluminium  est  un  métal   blanc,   Iéger,  c'est  un  élément  du  troisième  groupe  de   la classification  de  Mendele.i.ev,  dont  le  nombre  atomique est  13,  la masse  atomique  26,98  g/mol (environ  27) et  la température  de fusion  660°C.  11  possède  un  réseau  cubique  à  faces centrées, avec  un  paramètre de maille 0.404 nm.  Sa masse volumique est 2.7 Kg/dm3,  son coefficient de dilatation themique linéaire est de I'ordre de 23.106°C­[, sa caractéristique la plus importante est la faible densité 2,7 g/cm3  (Celle  du  fer  7,8g/cm3  et celle du cuivre 9 g/cm3)`'`.  L'aluminium

représente environ 7,5 % en masse dans l'±teiTesüe.

2. Propriétés de ]'a]uminium industriel En tonnage, la production d'aluminium ne représente que 2% environ de celle des aciers. Cependant, ce métal  et  ses alliages arrivent en  seconde  position dans  l'utilisation des matériaux métalliques.  L'aluminium  doit  cette  place  à un  ensemble  de  propriétés  qui  en  font  un  matériau remarquable.  L'aluminium et ses alliages prennent encore aujourd'hui une place importante dans les  différents  domaines  de   l'industrie.   Son  utilisation  s'accroît  de  jour  en  jour  grâce  à  ses propriétés particulières, citons : >   Température de travail élevée, >    Bonne résistance à la corrosion, >   Légèreté, >   Bon rapport force/poids, >    Très bonne solidité, dureté, et rigidité, >    Bonnes propriétés de protection contre les interférences électromagnétiques, >    Bonne conductivité thermique (à 25°C, À = 217.6 W/m.K), >    Conductivité électrique élevée, elle est égale à 65% que celle du cuivre, >   Aptitude aux traitements de surface, >    Entièrement recyc|ab|e l2l D'un point de vue résistance à la corrosion,  l'aluminium  industriel est fortement oxydable (E°(Ai3+/Au = ­1.66 VÆNH), mais il  se recouvre d'une pellicule d'oxyde appelée alumine (A1203) bien adhérente à la surface ce qui  lui confère une bonne résistance mais sous des conditions bien limitées. 3. Les a[liages d'a]uminium L'aluminium  non  allié  ayant des propriétés mécaniques très  réduites,  on  est conduit pour les  améliorer  à  ajouter  des  éléments  entrant  en  solution  solide  ou  formant  des  précipités  qui

Généralités sur l'aluminium et ses alliages Chapitre 1 entrainent des  compositions  d'alliage  industriels  de  plus  en  plus  complexe.  Cependant  on  peut considérer que ces alliages comportent : i  Une addition principale déteminante pour les propriétés de résistance, +  Des additions secondaires, en quantité plus faible, qui ont une action spécifique. Les alliages d'aluminium sont souvent divisés en deux grandes familles : >   Alliages moulés >    Alliages corroyés : laminés, filés ou matricés. Cependant d'autres classifications peuvent être utilisées,  c'est le  cas de  la classification  suivant la nature de l 'addition principal, Ia classification suivant les domaines d'utilisation, etc. 3.1. Alliages moulés Dans ce type de famille on distingue : +   les alliages de première fiision, élaborés à partir de l'aluminium  primaire issu de l'électrolyse, +  les alliages de seconde fusion (appelé aussi alliages d'affinage).  Ils sont élaborés par  refusions  des  déchets  récupérés.  Ils  sont  surtout  utilisés  pour  la  fabrication des pièces d'automobile. Tableau 1.1  : Familles d'alliages de moulage d'aluminium

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Chapitre 1 Généralités su l'aluminium et ses alliages 3.2. Alliages corroyés Ces alliages sont obtenus par corroyage (défomation à chaud), coulés en plaques ou billettes puis transfomés à chaud par laminage, filage, forgeage, matriçage, etc. Les principales propriétés requises de ces alliages,  selon  les applications,  sont:  résistance mécanique,  ductilité,  résistance  à  la  propagation  des  fissures,  résistance  à  la  fatigue  (efforts

altemés), résistance aux multiples fomes de corrosion et conductibilité électrique "

En  métallurgie,  les  familles  d'alliages  d'aluminium  de  corroyage  se  divisent  en  deux groupes très distincts tant par la gamme de fabrication que par certaines propriétés, c'est les cas des alliages à ducissement structural et des alliages sans durcissement structural. 3.2.1. Désignation des alliages d'aluminium corrovés La  nome  NF  EN  573  définit  les  règles  de  désignation  des  produits  destinés  à  être transfomés par corroyage. La désignation des alliages d'aluminium comprend un nombre de 4 chiflies et une lettre dont la définition est domée ci­après 15]: 2: €ulvre      4: slüclum 6: magné§ium & silicium 3: manganèse       5: magnésium      7: zinc       8: autres

"g"re 1.1.. Règle de désignation des alliages d'alumirium selon la norrne NF EN 573

Dans une désignation numérique : >     Le premier chiffie indique l'élément d'alliage principal selon le code suivant [6] >    Le  second  chiffie  correspond  aux  variantes  de  l'alliage  de  base,  brevetées  pou  des applications particulières, exemple : 7175, 7475 varimtes du 7075. >    Les deiix demiers chiffies indiquent ; 5 __         ,/`

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Chapitre 1 Généralités sur l'aluminium et ses alliages ­     la pureté de l'alliage dans les alliages de la série  lxxx (1050 = 99,5  % Al,1070 = 99,7 °/o Al,1100 = 99 % Al) ; ­     l'alliage de la série dont la composition chimique est précisé dans les registres de désignation de l'Aluminium Association qui entérine les nouveaux alliages, pour les autres séries. Dans   la série sXXX sont rassemblés des alliages divers qui ne peuvent pas figurer dans les  7  premières  séries.  Ils  ont  des  propriétés  bien  spécifiques  (haute  résistance,  très  bonne ténacité,   etc.).   Pami  ces  alliages  nous  citons  à  titre  d'exemple   les  alliages  Al­Fe,  AIFesi, AIFeMn, A|Sn.17l Tableau 1.2 : Désignation des alliages d'aluminium

Série

_Désigmtion

_{Elément d ' alliage principal}

Phase principa]eprésentedans]'alHage

Série  1000 1XXX 99% d'aluminium au minimum ­

Série 2000

2XXX

Alliage avec cuivre (Cu) A12Cu­A12CuMg

Série 3000 3XXX Alliage Manganèse (Mn) A16Mn

Série 4000

4XXX

AILiage avec Silicium (Si) ­

Série 5000 5XXX Alliage avec Magnésium (Mg) A13Mg2

Série 6000 6XXX Alliage avec Magnésium (Mg)etSilicium(Si) Mg2Si

Série 7000

7XXX

Alliage avec Zinc (Zn) Mgzn2 Série 8000

8XXX

Alliage avec d'autres élémentsprincipaux ­ 3.  2.  2. Classemen± Dar tvDe de transfiormation Les alliages  d'aluminium  destinés  à être  corroyés peuvent être  classés  en  deux  familles ein fonction  du type de transformation  ou  de  traitement qui  pemettra d'obtenir  les caractéristiques mécaniques et de résistance à la corrosion. On distingue : ¢   Les a]liages à durcissement structural : appelés aussi amages trempant, ­ils obtiendront leurs caractéristiques mécaniques par transfbrmations structurales issues d'un traitement themique (trempe, etc.). ¢   Les alliages sans durcissement structural ou alliages non trempant qui obtiendront leurs caractéristiques mécaniques par écrouissage (déformation à ftoid) . Les difiërentes séries composant ces deux classes sont regroupées dans le tableau 1.3  : 6

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Chapitre l      GénéraLités sur l'aluminium et ses alliages Tab]eau 1.3 : Classement des alliages d'aluminium par type de transformation Alliages à durcissement structural A]Iiages sans durcissement structura] Série 2000 1000 4000 3000 6000 5000

7000

4. Traitements thermiques des alliages d'aluminîüm

On peut diviser les traitements themiques des alliages d'aluminium en trois types : Les traitemen[s d'homog!énéisation Ces traitements consistent en génale en un chauffage et maintien de 6  à 48  heures à des températures allant de 450°C à 610°C.  Le but principal  de ces traitements est de £rire dissoudre les  phases  métalliques  en  excès  et  de  réaliser  une  homogénéisation  de  la  composition  de  la solution solide. Les traitements d'adoucissement lls ont pour but d'adoucir un métal ou alliage durci par écrouissage (défomation à ffoid) ou par trempe superficie]le. Dans le cas des métaux écrouis, il s'agit des traitements de restauration et de recristallisatïon. Les traitements de tremi)e suDerficielle Ce type des traitements comprend une mise en solution solide suivie d'un reffoidissement rapide   afin   de   maintenir   à   la   température   ambiante   les   solutions   solides   existant   à   des températures très élevées, puis un traitement de recuit ultérieur efièctué à température supérieure à la température ambiante (maturation) qui conduit à im durcissement de l'alliage.

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Chapitre 11

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]        Corrosiondel'aluminium

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Chapitre 11 Corrosion de l'aluminium et ses alliages 1. Introduction Le  phénomène de corrosion  est connue depuis  longtemps, mais  son  étude  scientifique a dû  attendre  les  essais de   La Rive,  à  I'université  de  Grenoble,  et  ceux  de  Faraday  (1791­1867) sur  l'électricité et la pile de  courant en  1830.  Ces chercheurs ont découvert que  la corrosion  des métaux était un phénomène é]ectrochimique. Sur le plan themodynamique, la cause fondamentale de toutes les réactions mises en jeu en  corrosion,  est  la  diminution  de  l'énergie  libre  du  système.  En  effet,  les  métaux  ou  leurs alliages  ne  sont  généralement  pas  thermodynamiquement  stables  dans  leurs  environnements  et tendent  ainsi  à  retoumer  à  leur  état  naturel  de  minerais  sous  formes  d'oxydes,  de  sulfi]res,  de Carbonates, etc.  181 La corrosion est un phénomène qui touche pratiquement tous les domaines économiques, des petites pièces électroniques aux grands ponts en béton armé. Ses conséquences résident dans les points suivants : >   Pertes directes : remplacement des matériaux conodés et des équipements dégradés. >    Pertes indirectes : couts des réparations et pertes de production (temps). >    Mesures de protection : inspections, entretiens, etc.). La  diversité  des  coûts  rend  toute  estimation  des  charges  économiques  dues  à  la  corrosion difficile et incertaine. Cependant, il s'agit sans aucun doute de montant assez élevés. 2. Dérinîtion de corrosion métallique La   corrosion   peut   être   vue   sous   sa   forme   globale   comme   une   réaction   spontanée d'échange d'électrons à l'interface métal / environnement. C'est un phénomène naturel qui tend à faire  retoumer  les  métaux  à  leur état  d'oxyde  par une  attaque  plus  ou  moins  rapide  du  milieu Corrosif l9,10i 3. Les difïérentes c[asses de ]a corrosion des métaux Les modes de  dégradatio[]   par corrosjon  des matériaux métalliques sont subdivisées  en trois grandes classes : chimique, bactérienne et électrochimique. 3.1. La corrosion chimique C'est une réaction hétérogène entre une phase solide (le métal), et une phase liquide ou gazeuse. Donc on peut dire que la corrosion chimique est l'attaque du métal par son environnement'''`.

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Chapitre 11 Corrosion de l'a]uminium et ses al]iages 3. 2. Corrosion bactérierine La corrosion bactérienne est due à la présence de colonies importantes de bactéries djtes anaérobiques qui se développent dans les eaux contenant des sulfates. La lutte contre cette fome de corrosion est à l'heure actuelle essentiellement d'ordre biologique, elle est réalisée par injection de produits bactéricides dans les milieux corrosifs['2'. 3. 3. Corrosion électroc himique La  corrosion  électrochimique  est  essentiellement  l'oxydation  d'un  métal  sous  fome d'ions ou d'oxydes. Elle se produit par des transferts électroniques entre un métal et une solution électrolytique à son contact (circulation d'un couram électrique). Elle nécessite la présence d'un réducteur  ;  H20,  H2 ....   Sans  celui­ci,  la  corrosion  du  métal  (réaction  anodique)  ne  peut  se produire. Dans  la  corrosion  électrochimique  la  réaction  cathodique  et  la  réaction  anodique  sont indissociables. Elles se produisent simultanément. 4. Morphologie de la corrosion En tenant compte de la fome et des sites de l'attaque,  les principaux types de corrosion sont regroupés en  deux  grandes  familles  :  la  corrosion  unifome ou  généralisée et  la  coiTosion localisée li2, i3. i4i 1.1. Corrosion unif iorme : Pour  les  alliages  d'aluminium,  les  problèmes  de  corrosion  généralisée  sont  intimement liés au pH du milieu. Lorsque le pH s'écarte en effet du voisinage immédiat de la neutralité (4 <pH< 9), la corrosion se traduit par une attaque rapide. L'aluminium peut ainsi se passiver en milieu acide si le pouvoir oxydant du milieu est très élevé. (]S] i`éd`iction     ox`'dation Fïg"re 11.1 .. Corrosion unifiorme d 'un métal ''21

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Chapitm 11

Corrosion de ]'aluminium et ses a]liages

4.2. Corrosion localÈsée Connait   aussi   sous   le   nom   de   corrosion   zonale,   elle   se   manifeste   en   des   lieux spécifiquement anodïques d'une surface ou d'une structure métallique. F.ig"eT1.2..Corrosionlocaliséed'unmétal['21 \.:,, .__,., ?'~,J    . D'un point de vue moiphologique la corrosion localisée peut se présenter sous différente fotmes,  c'est  le  cas  par  exemple  de  la  corrosion  par  piqures,  la  corrosion  inter­gramulaire,  la corrosion  sous contrainte, corrosion  galvanique ou bimétallique,  corrosion  sélective,  corrosion érosion, etc.

Corrosion galvanique

Corrosion sous contraiDte

Corrosion inter€rani]Iaire

Corrosion par piqure

"g"reT13 .. Quelques aspects morphologiques de la corrosion des métaux.

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Chapitre 11 CorTosion de l'alumiDium et ses a]Liages 5. Facteurs de corro®ion Les phénomènes de corrosion dépendent d'un grand nombre de facteurs généralement en relation les uns avec les autres, ces différents facteurs sont résumés dans le tableau 11.1. Tab]eau 11.1 : Les facteus influencent sur la corrosion =   ­­­­,±,tr£ç       .   h 'r   .  ­,r_­h'.x`       _ë,.,#ï­,

­`   ­Ï­É=:,\­.F#­­agMÂ"r ,'iti

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_{=ËËËË mcteus Métdiurgiq..es    :iË}

Concentration du réactif Composition d' al l iage Acidfté du milieu Procédés d ' élaboration

Tempémre, pression

Impuretés dms l'alliage Résistivité _{Traitements themiques, mécaniques}

6. Thermodynamique des réactions de corrosion

La facilité themodynamique de conosion d'un métal donné en fonction du pH est bien visualisée par un diagramme potentiel­pH. Donc, il faut donner la notion de potentiel et la double couche qui due cette potentiel. 6.1. Notion d' électrode On définit l'électrode comme tout conducteur de première classe (métal) plongé dans un conducteu de seconde classe (solution électrolyte). 6.2. Irtierfioce  méiqwsolwion En milieu aqueux,  les réactions électrochimiques ont lieu  à l`interface métal/solution,  et forment up structure complexe constituée de ce que l'on  appelle double couche électrique, ou simplement double couche,  la zone  d'interface contenant une  séparation de charges qui  a une épaisseur de loum.

Cetœ  doub]e couche est caractérisée du point de vue électrique par une capacité et par

une difïérence de potentiel, entre le métal et la solution telle que selon le potentiel appliqué, la chargedumétalpeutêtrepositiveounégativeparrappoTtàl'électrolyte[]6'.

6.3. Poientiel d'équilibTe d'une élecnode

Le potentiel  d'équilibre (Ecq)  est le potentiel  que prend un métal  ou me électrode par rapport  à  la  solution  de  l'un  de  ses  sels.  11  est  aussi  appelé  potentiel  de  Nemst  ou  potentiel réversibie llsl.

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Chapitre ll      Corrosion de l'a]uminium et ses al]iages Le potentiel d'équilibre d'une électrode peut être calculé par l'équation de Nemest basée sur la thermodynamique électrochimique des réactions de corrosion. Si  on  considère  un  système  dans  lequel  une  réaction  d'oxydoréduction  se  déroule  au voisinage d'une électrode. La réaction redox est symbolisée par l'équilibre suivant :

uox+ ne­î)red

Le potentiel d'équilibre d'une électrode est donné par la loi de Nemst :

E­Eo ­Ë h #

Avec : •     E: potentiel d'équi]ibre ou réversible relatifau couple ox/Red en (V), •     E°: potentiel standard associé en (V), •     R: constante des gaz parfait (8.314 J.mol­'.K­') •     T: température absolue (K), •     F: constante de Faraday (96500 Coul.mol­`) •     n: la valence (nombre d'électrons échangés) •     aox et arcd: activités chimiques des espèces oxydante et réductrice •     u  :  coefficient stœ chiométrique 6.1. Poientiel de corrosion (Ecor,) Appelé  encore  potentjel  de  dissolution  ou  d'abondant,   il   correspond  au  potentiel  que prend  une  électrode  (métal)  par  rapport  à  une  solution  quelconque.  Cette  grandeur  n'est  pas caractéristique   au   métal    mais   elle    dépend   des    conditions   expérimentales,    à   savoir:    la concentraiion, la température, l'état de surface, etc. Les courbes de  la figure  i]lustrent les difïérents cas de  l'évo]ution du potentiel  dans  le temps (évolution du potentiel en fonction du temps d'immersion) 1'71 12

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Chapitre ll      Corrosion de l'a[uminitim et ses alliages

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Fiigure \1A..Evaluation du potentiel en f onction de temps d'immersion)\8\ (a)  :   Ie  potentiel  devient  plus  cathodique,  i]  y  a  fomation  d'un  film  protecteur,  dit  film  de passivation  ; (b) : destruction de l'oxyde métallique, le potentiel devient de moins en moins noble ; (c) : passivation apparaissant après un début d'attaque ; (d) : disparition d'un film protecteur préexistant à l'immersion. 6.5. Diagramrrie de Pourbaix De  nombreuses  réactions  d'électrode,  et  notamment  celles  conduisant  à  la  fomation d'oxydes  en  milieux  aqueux,  font  intewenir  les  ions  H+.  I.e  potentiel  E  d'une  telle  réaction  va donc dépendre du pH de  la solution.  11  est donc possible de représenter les différents équilibres en  fonction  du  pH.  Un  tel  diagramme  est  appelé  diagramme  Potentiel­pH  ou  diagramme  de Pourbaix. Les  diagrammes  de pourboix  sont tracés dans  un  liquide  idéal,  eau  chimiquement  pureà 25°C, pour un métal aussi pur que possible, jamais pour un alliage. Pour  un  métal   donné,  on  trace  généralement  un  tel  diagramme  en  tenant  compte  de différentes réactions d'électrode et réactions chimiques possibles : Equilibre électrochimique entre un métal et ses ions  :

M"    +   „e'e   M

Equilibre électrochimique entre un métal et son oxyde :

Mo„    +   nH+    +w'eM+ËH20

Equation électrochimique entre deux oxydes de degrés d'oxydation différents :

MO„ + WH+ + #e' 0 MO(mi)/2 + #H2°

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Chapitre 11 Corrosion de l'aluminium et ses altiages Equilibre chimique en milieu acide entre un oxyde et des ions dissous :

Mo„+#H+oM"++ËH20

Equilibre chimique en milieu alcalin entre un oxyde et des ions dissous  :

MO„+20H­o    MO{„­+,),2    +H20

Sur  La  figure  11.6,  il  est  présenté  le  diagramme  potentiel­pH  simplifié  de  I'aluminium.  Ce diagramme  illustne  bien  la  propriété  amphotère  du  métal  :  il  est  attaqué  en  milieu  acide  et  en milieu   alcalin.   Le   diagramme   de   Pourbaix   de   l'aluminium   est   constitué   de   4   domaines correspondant à trois états distincts : /   coiTosion, s'il existe un produit de corrosion soluble, /   passivation, si le métal peut se recouvrir d'un oxyde ou hydroxyde insoluble, /    immunité,  s'il  est  dans  des  conditions  pour  lesquelles  il  ne  peut  pas  être  corrodé  (la concentration des ions Mn+ est <  |0­6 M). l.J 1„ ().8 ()6 ()J ()­2 0.0 ­0.2 ­()J ­()6 ­('.8 ­10 ­1.2 ­1J . '  .(, ­IS ­=0 ­,, ­2J ­,_.(\ ­2      ­1        t)         1         :         .3        J         5         6        7        8        `)       1011       |:      1.1      IJ 1111 F.pgure T1.S .. Diagramme de Pourbaix d 'aluminium dans 1 'eaul'9l 7. Cinétique de La corrosion électrochimique 7.1. Courbes de polarisœ iion La  vitesse   des   réactions   d'électrode   déponde   du  potentielle.   Par  ailleurs,   elle   varie linéairement avec  la densité de courant,  selon  la  loi  de  Faraday.  La densité de courant mesurée en  fonction  du  potentiel  donne  une  courbe  de  polarisation  qui  renseigne  sur  la  cinétique  des 14

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Chapitre 11 Corrosion de ['a[uminium et ses alliages réactions  des  électrodes  en jeu.  Selon  la  méthode  employée,  contrôle  du  courant,  on  obtient respectivement  des  courbes  de  polarisation  potentiostatique,    i.  =   / /E/,  ou  de  polarisation galvanostatique,  E =  /   ®,    la  densité de courant est égale  au  courant  mesuré,  divisé  par  la surface A de l'électrode de travail  :    J. = J/ffl. On peut déteminer la valeur de la densité de courant de corrosion, en extrapolant les droites de Tafel cathodique et anodique jusqu'au potentiel de dissolution, figure 11.7. 7.2. Vîitesse des réactions de corrosion La corrosion d'un métal se traduit par une perte de masse. Pour déteminer la durée de vie d'une structure soumise à une attaque électrochimique, il est nécessaire d'évaluer en  fonction du temps la quantité du métal passée en solution. A partir de  la loi  de  Faraday,  il  est possible alors de définir une  relation pemettant d'estimer la vitesse de corrosion. V.o„ = i.or,.T.MlofiFd       (mm/an) Avœ : icon est la densité de courant (A /Cm2), t est le temps (S), M : est la masse atomique (g / mol), n : nombre d'électrons, F est nombre de Faraday (96500), d  est la densité du matériau. 7.3.  Relation fondamentale entre le courant et le potentiel La  relation  entre   le  courant  et  le  potentiel   est  donnée  par  l'équation  de     BUTLER­ VOLMER cette équation exprime la loi fondamentale de la surtension en régime pur de transfert de charges : La   relation   de   Bulter­Volmerappliquée   à   la   corrosion   permet   alors   de   décrire   le comportement du système selon l'équation : 1= Icori{exp |2,3(E­Ecm)fl)i|­XP [23(Ecorr­E)Æ)c]}. ba  et  bc  (appelés  les  coefficients  de  Tafel)  étant  des  paramètres  faisant  intervenir  des  données cinétiques. Cette  expression,  pemettant  d'obtenir  simplement  la  valeur  du  courant  du  système,  est valable sous certaines conditions : /    il n'y a pas de chute ohmique dans l'électrolyte et les films de surface, /    il n'y a pas de limitation due à la diffusion, 15

Cliapitre ll       Corrosion de l'atumiDium et ses a[liages v'    le potentiel de corrosion Ecorr n'est pas trop proche du potentiel réversible de chacune des réactjons élémentaires9 /   le métal joue simultanément le rôle d'anode et de cathode, /    il n'y a pas de réaction électrochimique secondaire, mais un moteur de corrosion exclusif, 10  ,­,_ ' (a) FÈg"re 11.6 .. Cou:ri)ries de polarisation expérimentales :  linéaires (a) et logariihmiques ¢) 8. Cas de la corrosion de ]'aluminium et de ses a]liages Malgré son  activité assez élevée,  l'aluminium  et ses alliages sont considérés comme des matériaux  résistants  à  la  corrosion  surtout  en  milieu  atmosphérique.  Cette  résistance  est  due principalemem à la formation d'une couche d'oxyde (A1203) passif et bien adhérente à la surface ce qui permet son  isolation du milieu environnant.  Cependant cette protection n'est pas toujours efficace,  sous certaines conditions,  l'aluminium  pour être  sujet à de  fortes attaques  surtout dans les fortement acides et/ou chlorurés. Dans ce  qui  suit  nous allons  développer quelques concepts concemant  le  comportement de ce matériau important vis­à­vis de la corrosion dans les milieux aqueux. 8.1. Réactiom électTocfiimiques de la corrosion de l'aluminium En  milieu  aqueux  la  réaction  d'oxydation  de  l'aluminium  sur  les  sites  anodiques  est traduite par ]a réaction suivantel2°l Al+A13+ + 3e­ Tandis  que  sur  les  sites  cathodiques  deux  réactions  sont  possibles.  En  effet  dans  les milieux aqueux habituels dont le pH est voisin de la neutralité (eau douce, eau de mer, humidité de l'atmosphère), il s'agit d'une part de la réaction d'échange de proton selon [2"

H+ + e ­­,, 2 H2

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Chapitre ll       Corrosion de l'aluminium et ses alliages Où les ions H+ proviennent de la dissociation de l'eau selon  l'équilibre:

H20eH+ + OH­

Et la réaction réduction du dioxygène dissous d'autre part: ­En milieu alcalin ou neutre : 02 + 2H20 + 4e­+4 0H­ ­En milieu acide: 02 + 4H+ + 4e­+2H20 Globalement,   la  corrosion   de   l'aluminium   en  mÉlieu  aqueux  est  la  somme  de  deux réactions électrochimiques d'oxydation et de réduction: Al ­A13++3e­ 3H+ + 3e­+3/2 H2 Al + 3H++A13+ + 3/2 H2 0u bien

Al + 3H20 +Al (OH)3 + 3/2 H2

La corrosion  de  l'aluminium  se traduit  par  la  formation  de  l'hydroxyde  Al(OH)3,  qui  est insoluble  dans  l'eau et précipite sous  fome  d'un  gèle  blanc  qu'on observe  su les piqures sous fome de flocons gélatineux blancs. 8.2. Corrosion par piqûre des alliages d'aluminium La corrosion par piqûre se développe dans tous les milieux naturels, sous fome de cavités de profondeurs variables `22. 23!. Les conditions d'initiation et de propagation de la piqûration sont bien  connues,  même  s'il  s'agit  d'un  phénomène  très  complexe,  dont  le  mécanisme  n'est  pas totalement déteminé 1241. 82.1. Mécanismes de corrosion i)ar Diaûres Pour les alliages d'a]uminium,  la réaction cathodique contrôle le phénomène de corrosion par piqûres résumé par les étapes ci­après. A ­ Amc]rçage des piqûres La  coTTosion   par  piqûres  de   l'aluminium   se  produit  principalement  dans   des  milieux contenant   des   chlorures,   mais   un   agent   oxydant   est   également   nécessaire   (c'est   souvent l'oxygène dissous). La corrosion par piqûres ne se produit pas sur un échantillon isolé dans une solution de chlorurée désaérée. Les principaux étapes sont : •     l'absorption de cl­dans les défauts de la couche d'oxyde ; •     la  réduction  lente  de  l'oxygène  dissous  aux  sites  cathodiques  (la  capacité  de  double couche se chargejusqu'à la rupture de passivité) ; ]7

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Chapitre 11

Corrosion de ['aluminium et ses alliages

•     la rupture de la couche passive aux points faibles ; •     l'oxydation rapide de l'aluminium mis à nu aux points de rupture.

8 ­ Propagation des piqûres

Pour les allîages d'alumirium, la réaction cathodique limite et contrô]e le phénomène de corrosion  par  piqûres  (amorçage  et  propagation).  Un  plus  grand  nombre  de  piqûres  vont  se fomer dans  les alliages contenant du cuivre et/ou des composés  intemétalliques cathodiques. Moins  il  y  a  d'éléments  cathodiques  (éléments  d'alliages  et/ou  impuetés),  meilleure  est  la résistance à  la corrosion  par piqûres.  En  l'abàence de polarisation,  seulement quelques piqûres vont se propager sur des échantillons isolés. Pendant la propagation, la teneur en chlorures Cr des piqûres en cours de propagation augmente ®arce que le transport du courant dms l'électrolyte est principalement assué par le déplacement des ions les plus mobiles Cl|

Fiigp:re"J .. Mécanisme de ccirrosion par piqures de l'aluminium

Dans cette  solution  concentrée  en Cr, une couche de complexe ch]orurée se  fome au fond des piqûres à  la place  de  la couche  passive.  Cette  couche  de  complexe  soluble  est  une condition nécessaire à la poursuite de la propagation. Les  ions A13+ générés aux si€es anodiques actifs vont s'hydrolyser dans le milieu neutre, ce qui consomme des ions OEI­et acidifie la solution à l'intérieur de la piqûre, puis précipitent dans le milieu neutre extérieur en fomant un volumineux chapeau d'alumine audessus de la piqûre Les  deux  phénomènes,  fomant  une  solution  agressive  (acide  et  riche  en  chlorures)  à l'intérieur des piqûres actives, contribuent à entretenir l'activité des piqûres, pou cette raison on dit   que   le   phénomène   de   corrosion   par   piqûres   sur   l'aluminium   est   un   phénomène autocatalytique. 118, rT7, //

Corrosion de L'aluminium et ses alliages

Chapitre 11 Par contre,  les bulles d'hydrogène,  fomées par l'autocorrosion de l'a]uminium  dans la piqûre au contact de la solution agressive, contribuent, avec la diffusion, à limiter la formation d'une solution agressive concentrée à l'intérieur des piqûres actives. La propagation des piqûres s'arrête quand le courant de corrosion  décroît et ne peut plus renouveler assez vite la couche de complexe chlorurée en fond de piqûres. Le complexe est alors dissous et remplacé par la couche passive ; la solution agressive à l'intérieu de la piqûre va se diluer, c'est la fin de la propagation, la mort de la piqûre. '71 8.3 Rô]e des é]éments d'addition sur la corTosion De nombreuses études ont porté sur l'influence de La plupart des éléments chimique,Elles ont permis  d'établir  un  classement qualitatif de  la résistance  à  la corrosion  en  fonction  de  la nature chimique de |'a||iagel24l Tab]eau 11.2 : Classement des alliages d'aluminium en fonction de leur résistance à la Corrosion.124l

Série

E[éments d 'a]]iages

Forme de corrosion gén éralement observée

5000

Mg

Pique, généralisée, sous contrainte 1000 Aucun Piqure, générali sée 6000 Si, Mg Dépond de la qualité de secondes phases `3000

m

_{Piqures, généralisée} 4000 Si Piques, général isée 70002000

ZnMgCu

Piques, généralisée, sous contrainte, feui l letante Intergranulaire (avec Cu) Piqures, généralisée, sous contrainte, feuillante

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Chapitre 111

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I        Lutte contre la corrosion

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Chapitre 111 Lutee contre la corrosion 1. Inti.oduction La corrosion des alliages d'aluminium ne présente pas en générale de réels problèmes en atmosphère et en eau douce. Une bonne résistance à la corrosion  sous­entend que l'aluminium peut êtne  utilisé  de  Éàçon  durable  sans  protection  de  surfàce.  Cependant,  dans certains  milieu particuliers, tels que les milieux chlorurés et milieux acides, l'aluminium présente des propriétés anticorrosion plus ou moins médiocres qui dépendent de l'agressivité de l'environnement et des conditions d'utilisation. Ainsi, des mesures doivent être prises afin de limiter ou d'empêcher la dégradation de ce matériau  assez  répandu  dans  la  vie  industrielle  et  domestique.   11  existe  divers  moyens  de prévention localisée su le matériau ou le milieu comme nous pouvons voir le dans la Figure 111.1125.261.

It'Iliblteurs

_C Ï   tec,ion

thodique

Modifier le

milieu

FEgrire rll.1 .. Moye" de prévention et protection contre la corrosion

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ri Chapitre lll       Lutte contre la corrosion 2. Les inhibiteurs 2.1.Défimliion Selon  la norme lso 8044, un  inhibiteur est une "substance chimique ajoutée au  système de corrosion à une concentration choisie pour son efficacité; ce]le­ci entraîne une diminution de la vitesse de corrosion du méta]  sans modifier de manière significative la concentration d'aucun agent corrosif contenu dans le milieu agressif [27] La définition d'un inhibiteur de coiTosion n'est pas unique. Celle retenue par l'association Américaine   `National   Association   of  Corrosion   Engainées   (NACE)"   est   la   suivante:   "un inhibiteur est une  substance qui  retarde  la corrosion  lorsqu'elle  est ajoutée  à un  environnement en faible concentration  [281` 2.2. ProprÈétés des inhibiieurs Pour choisir un  inhibiteur,  il  faut qu'il porte les propriétés suivant:129l >    Abaisser la vitesse de  la corrosion d'un métal,  sans affecter les caractéristiques physico­ chimiques, en particulier la i'ésistance mécanique (par exemple, risque de fragilisation par l'hydrogène en milieu acide) >    Etre stable en présence des autres constituants du milieu >    Etre stable aux températures d'utilisation >   Etre efficace à faible concentration >   Ne pas êtretoxique >    D'un point de vue économique, son prix est aussi très important (être peu onéreux) 2.3. Condilions d'utilisation Un  inhibiteur,  ou  un  mélange  d'inhibiteurs,  peut  être  utilisé  comme  unique  moyen  de protection : /   Soit comme protection pemanente 13°1 /   Soit comme  protection  temporaire  pendant  la période de  stockage,  de décapage ou  de nettoyage.  Un  inhibiteur  peut  êtne  combiné  à  un  autre  moyen  de  protection:  protection supplémentaire d'un alliage à haute résistance à la corrosion, addition à un revêtement de surface tel que peinture, graisse, huile, etc. 2.1. Utilisation indwtriel courarite Les inhibiteurs ont plusieurs domaines traditionnels d'application  : >    Le traitement des eaux (eaux sanitaires, eaux de procédés industriels, etc.) ; 21

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Chapitre 111 Lutte contre la coiTosion >   L'industrie du pétrole : forage, extraction, raffinage, stockage et transport. >   L'industrie  des  peintures  sur  métaux  où  les  inhibiteurs  sont  des  additifs  assurant  la protection anticorrosion des métaux.

2.5. aasses d'inhibiteurs

On peut classer les inhibiteurs de plusieurs façons (Figure 11[.2) /   par domaine d'application, /   par réaction partielle, /   par mécanisme réactionnel. Néanmoins, cette classification n'est pas tout à fait adéquate car un même inhibiteur peut présenter à la fois des caractéristiques propres à chaque groupe de classement. Par réaction Milicu acidc Milieuneutre

Peintue

Phasesgazeuscs

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aD.domained'application C]asscment des inhibiteurs

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Par mécanisme réactionncl Adsorption  passivation Précipitation   F.limination m 1 'agent corrosir F.igurelI1.2..Classementdesinhibiteursdecorrosionï3" 2.5.1.  Domaine d.aDplication Souvent les inhibiteurs sont classés selon leur domaine d'application : >    En  mi./7.ezi  crq#e",  les  inhibiteurs  pour  milieu  acide  sont  employés,  entre  autre,  pour éviter   une   attaque   électrochimique   de   matériau   lors   du   décapage.   Dans   l'industrie pétrolière,  on  les  ajoute  aux  fluides  de  forage.   Les  z.#Æ!.bi./ewr5  powr  mj./!.euLr  neutres servent surtout à protéger des circuits de refroidissement. >    Enfin,  les  z.nÆ!.b!ïewrs pow  /es pÆases  gœ ewses  sont  généralement  employés  pour  une protection  temporaire  de  différents  objets  emballés  pendant  le  transport  et  le  stockage: instrument de précision, composants électroniques, machines, etc.11 s'agit le plus souvent 22

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Chapitre 111 Lutte contne la corrosion de  composés  organiques  ayant  une  bression  de  vapeur  élevée,  notamment  certaines amines.  [32| 2.5.2. Classement selon la réaction i}ariielle D'après   leu   influence   su   la   vitesse   des   réactions   électrochimiques   partielles,   on différencie trois types d'inhibiteurs : /   Les inhibiteurs anodiques /   Les inhibiteurs cathodiques

/   Les inhibiteus mixtes

La figure 111.3 montre schématiquement l'influence de ces trois types d'inhibiteus sur les courbes de polarisation,  dans un  système où ila cinétique des réactions partielles  suit l'équation de Butler­Volmer. >    C/#  j#ÆJ.6i.fewr  a#odJ.q#e  diminue  la  densité  de  courant  partiel  anodique  et  déplace  le potentieldecorrosiondanslesenspositif. >   t/» J.#Aj.bf.few cdf*odi.gw au contraire diminue la dfflsité de courant partiel cathodiqüc et déplace le potentiel de conosion dans |e sens négatif. >    U» J.#Æj.b!ïe2Æ "Zr/e diminue la vitesse' des deux réactions partielles mais il modifie peu le Potentiel de corrosion.133l cil,hod,`lul` anodiquc       G       mim Fùg"re Tm. 3 .. Diagrammes d'Evans montrant le déplacement du po_tentiel de corrosion dû à la présence d'un inhibiteur de corrosionï"À __  ___1

l_2_3,J