COMPORTEMENT ELECTROCHIMIQUE D’INTERFACE ZY4-ACIER SOUDEE PAR LASER CO
2M.O. Azzoug1, N.Zaourar1, K.Boulgheb1, B. Negeche2
1 Laboratoire Technologie des Matériaux, Faculté Génie Mécanique et Génie des Procédés Université
des Sciences et de la Technologie Houari Boumediènne, Algérie.
kassiazzoug@gmail.com
Résumé :
Cette étude a été consacrée à l’étude du comportement électrochimique des interfaces soudées dans un milieu électrolytique l’iodine dissolu dans du méthanol. Parmi les résultats obtenus, on distingue une augmentation de la résistance à la corrosion des interfaces soudées avec l’augmentation de la puissance du laser.
Mots clés : soudage laser, interfaces, corrosion.
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Introduction
Les échantillons ont été soudés sans métal d’apport, en bout à bout, dans une chambre sous vide (2mbar) avec un balayage à l’argon sur les deux faces du joint. L’ensemble des conditions opératoires est regroupé dans le tableau.1
Tableau 1- Conditions opératoires du soudage des plaques acier–Zy4 par laser CO2.
Echantillon Matériau Puissance du faisceau (W)
Ar chambre (l /mn)
He torch (l/mn)
ECH1 Zr4-Acier 1200 12 20
ECH2 Zr4-Acier 1300 12 20
Pour l’étude du comportement électrochimique, nous avons utilisé un milieu électrolytique: une solution d’iodine (10g d’iode dissolu dans 100ml de méthanol). Nous présenterons en premier lieu le comportement des métaux de base avant de détailler les résultats concernant les interfaces soudées Zy4-acier.
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Comportement électrochimique du zircaloy 4
La figure 1 représente la courbe de polarisation globale, elle décrit le comportement du métal de base (zircaloly 4) en milieu 10g de l’iode dissolu dans 100ml de méthanol.
Figure 1 Courbe de polarisation du Zy-4 dans la solution iodine.
La partie anodique de la courbe de polarisation montre un accroissement continu du courant en fonction du potentiel. L’allure de la branche anodique de la courbe potentiel-courant, révèle une dissolution continue de l’élément de base contenu dans le zircaloy (le zirconium) qui passe en solution en abandonnant sa charge négative suivant la réaction d’oxydation [1,2]:
Zr → Zr4+ + 4e- (1)
A partir de la courbe de polarisation globale (figure 1) et l’utilisation du logiciel de corrosion M352, nous avons déduit le potentiel de corrosion Ecorr et le courant de corrosion Icorr par extrapolation des pentes anodique βa et cathodique βc de Tafel relatives au comportement du métal de base Zy-4 dans ce milieu (10 g de l’iode dissolu dans 100 ml de méthanol. Le tableau 2 regroupe tous les paramètres de corrosion relatifs au comportement de Zy-4 dans le milieu étudié.
Tableau 2 -Paramètres électrochimiques de la corrosion de Zy-4 dans la solution iodine
La connaissance de la valeur de Rp, des pentes βa et βc déterminées précédemment, nous permettent de calculer le courant de corrosion Icor à partir de la relation de Stren et Geary [3] :
c
x
I a. 1
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Comportement électrochimique du l’acier ferritique
La courbe de polarisation (figure 2) décrit le comportement du métal de base (acier) en milieu iodine (10g de l’iode dissolu dans 100ml de méthanol). La partie anodique de la courbe de polarisation montre un accroissement continu du courant en fonction du potentiel. L’allure de la branche anodique de la courbe potentiel-courant, met en évidence la dissolution continue de l’élément de base de l’acier (Fe) qui passe en solution en abandonnant sa charge négative suivant la réaction d’oxydation [4,5]:
Fe → Fe2+ +2e- (3)
La détermination des paramètres du processus de corrosion (potentiel de corrosion Ecorr, courant de corrosion Icorr et les pentes anodique βa et cathodique βc de Tafel) est réalisée à l’aide du logiciel de corrosion M352 par extrapolation des droites de Tafel au potentiel.
Figure 2 Courbe de polarisation de l’acier obtenue dans la solution d’iodine
Le tableau 3 regroupe tous les paramètres de corrosion relatifs au comportement de l’acier dans ce milieu.
Tableau 3-Paramètres électrochimiques de la corrosion de l’acier étudié dans la solution d’iodine
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Comportement électrochimique des interfaces Zy4- Aciers
L’action de l’iode sur le comportement électrochimique des jonctions hétérogènes Zy4-acier dans la solution aqueuse iodine est mis en évidence par les courbes de polarisation globales, représentées figure3.
Figure .3 Courbes de polarisation des échantillons 1 et 2 étudiées dans la solution iodine.
Comme pour les cas précédents, l’effet de la puissance du laser ne modifie en rien la partie cathodique de la courbe de polarisation. De même l’allure de la partie anodique des échantillons 1et 2 ne change pas par rapport à celle du métal de base Zy-4. Par contre, cette courbe est déplacée vers la droite par rapport à celle du métal de base Zy-4. Le potentiel de corrosion est alors déplacé vers les valeurs négatives.
Les différents paramètres de corrosion déterminés à partir des courbes de polarisation globales et linéaires avec l’utilisation du logiciel de corrosion M352 pour les échantillons 1 et 2 sont regroupés dans le tableau4.
Tableau 4- Paramètres électrochimiques de la corrosion des échantillons 3 et 4 étudiés dans la solution d’iodine.
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Conclusion
L’étude du comportement électrochimique des interfaces soudées Zy4-acier. Au vu des résultats obtenus, il apparaît que :
1. En comparant les résultats électrochimiques des jonctions hétérogènes (Zy4-acier) avec ceux des matériaux de base (Zy4 et acier), on constate qu’indépendamment du milieu électrolytique, le comportement électrochimique de l’interface soudé se rapproche nettement de celui du zircalloy.
2. Avec l’augmentation de la puissance du laser, la résistance à la corrosion des interfaces soudées augmente.
3. Enfin, la résistance à la corrosion mise en évidence dans le milieu iodine, pour les jonctions
Références
• A.V. Gomez Sanchez, S.B. Farina, G.S. Duffo, Effect of temperature on the stress corrosion cracking of zircaloy-4 in iodine alcoholic solutions, Corrosion Science 49, 2007, p 3112–3117.
• E. MC. Cafery, N. Hackerman, J. Electrochem. Soc, 199, 1972.
• Stren, Gery, J of Electrochem Soc, 104, 1657, p 56-63.
• T. P.Hoar, The production and breakdown of the passivity of metals. Corrosion Science, vol. 7, n°6, 1967, p 341-355.
• I. Epelbotn, M.Josselin, R. Wiart, J. J. Electrochem. Chem, 119, 1981, p 61-71.
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