Élaboration et corrosion des matériaux métalliques

PC* 09/10
Etude de quelques principes d’élaboration des métaux
Utilisation des courbes intensité-potentiel : application à la préparation du zinc par électrolyse.
On signale l’existence de courants limites de diffusion. Les connaissances contenues dans cette partie
ne peuvent faire l'objet d’aucune épreuve d’évaluation
1. Aspect thermodynamique : E-pH
2. Aspect cinétique : courbes i-E et applications
Réaction possible spontanément ou non ? Réponse E-pH, prévision de la
thermodynamique
Si elle est impossible…elle est impossible !
Si elle est possible… elle est peut-être lente
Mesure de la vitesse : relation cinétique / flux d’électrons / courant électrique
1. Cellule galvanique
Définition
Rappel : les 3 types d’électrodes
Réactions aux électrodes : demi-équation rédox «réelle»
Nom des électrodes
Sens du courant, signe conventionnel
Électrode
Réaction
Anode
Cathode
Oxydation
Réduction
Courant conventionnel
(entrant)
>0
<0
2. Cinétique des réactions aux électrodes
2.1. Vitesse de réaction et courant d’électrode
Proportionnalité
Densité de courant : définition, intérêt
2.2. Réaction thermodynamiquement permise
E > ENernst : oxydation, intensité positive, comportement anode
E < ENernst : réduction, intensité négative, comportement cathode
2.3. Diagramme intensité-potentiel : présentation
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3. Courbe intensité-potentiel
3.1. Tracé expérimental
Le montage à 3 électrodes : travail, contre électrode, référence
3.2. Observations
 Système lent, système rapide.
 Surtensions anodique et cathodique
 Courant d’échange
 Facteurs dont dépendent ces grandeurs.
 Système avec ou sans palier de saturation.
 Les deux étapes, courant limite de diffusion.
 Avec ou sans palier ?
 Additivité des courants d’électrode : le mur du solvant
3.3. Utilisation : prévision de la vitesse des réactions.
 Circuit fermé : relation entre les intensités, entre les densités de courant
 Fonctionnement spontané
 Avec circuit électrique : Icc, tension à vide, évolution quand la
pile débite, pile usée.
 Contact direct en l’absence de métal : j ? S ? I ?
 Fonctionnement en électrolyseur




Tension minimale de fonctionnement
I augmente avec E, mais…
Courbes avec palier de saturation
Cas où plusieurs couples peuvent intervenir : cf. métallurgie
du zinc, analyse du E optimal
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4. Obtention du zinc par électrolyse
4.1. Solution, électrodes
4.2. Réactions à envisager
4.3. Grandeurs thermodynamiques et cinétiques
4.4. Mise en oeuvre
5. Application à la corrosion de l’acier
5.1. Corrosion uniforme
 définition
 influence du pH
 potentiel mixte
5.2. Corrosion non uniforme
 par hétérogénéité du réactif
 par hétérogénéité du métal
o défauts chimiques
o défauts physiques en surface
5.3. La rouille
5.4. Protection par le zinc




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justification thermodynamique
étude cinétique : l’acier est protégé, le zinc est sacrifié
mise en œuvre
comparaison des types de protection contre la corrosion