Guide de solutions pratiques pour contrer la corrosion galvanique

Conseil national de recherches
Canada
Institut des matériaux
industriels
Centre des technologies
de l’aluminium
National Research Council
Canada
Industrial Materials
Institute
Aluminium Technology
Centre
Guidedesolutionspratiquespermettantde
contrerlacorrosiongalvaniqueentrel’aluminium
etl’acierdansledomainedutransportterrestre
Préparépourl’Associationdel’aluminiumduCanada
Auteurs
SofieneAmira,Ph.D.
Marie‐ChristineGagnon,b.d.i.,M.G.P.
DanickGallant,Ph.D.
AveclacollaborationdeLucCharron,bibl.prof.,M.S.Idel’ICIST
Décembre2010

Guide des solutions pratiques permettant de contrer la corrosion galvanique
entre l’aluminium et l’acier dans le domaine du transport terrestre
2
Tabledesmatières
Sommaire............................................................................................................................................................................3
1.Introduction.......................................................................................................................................................4
1.1Lesautobusàfortcontenualuminium...............................................................................................................5
2.Miseencontexteduprojet................................................................................................................................9
3.Formesdecorrosiondel’aluminiumrencontréesdansledomainedutransport..........................................10
3.1.Lacorrosiongalvanique....................................................................................................................................10
3.2.Autresformesdecorrosionlocalisée...............................................................................................................17
4.Lesméthodesdeprotectioncontrelacorrosiongalvanique..........................................................................19
4.1Laconception....................................................................................................................................................19
4.2Isolationélectriqueducontactaluminium‐acierparl’intermédiairedepiècesnonconductrices.................24
4.3.Protectiondel’acierpardesrevêtementsd’aluminium..................................................................................25
4.4.Autresrevêtementsmétalliques......................................................................................................................28
4.5.Utilisationd’unmatériaudetransitionentrel’aluminiumetl’acier................................................................29
4.6.Protectiondel’aluminiumetdel’acierpardestraitementsdeconversionchimique....................................29
4.7.Protectiondel’aluminiumetdel’acierpardespeinturesouautresrevêtementsorganiques......................30
4.8.Diminutiondelacorrosivitédesmilieuxconducteursetcorrosifsvialesinhibiteursdecorrosion................34
5.Validationdel’efficacité:contrôledequalitédudesignetméthodesdemiseenœuvre.............................35
5.1.Sélectiondesmatériauxetdesrevêtementsàpartirdemesuresélectrochimiques......................................35
5.2.Étudeducomportementdesassemblagesàl’aided’unechambreenvironnementale..................................40
6.Conclusion........................................................................................................................................................44
7.Bibliographie....................................................................................................................................................47

Guidedessolutionspratiquespermettantdecontrerlacorrosiongalvanique
entrel’aluminiumetl’acierdansledomainedutransportterrestre
3
Sommaire
Qu’ellesreposentsurdesfaitsoudescroyances,certainescraintesrelativesàl’apparitionpossibledelacorrosion
galvaniquelimitentactuellementl’assemblagedel’aluminiumàl’acierpourlafabricationdevéhiculesterrestres
telsquelesautobus.L’objectifduprésentdocumentestdedémontrerquelacorrosiongalvaniquequipourrait
survenirlorsducouplagedel’aluminiumetdel’acierestunphénomènecontrôlabledupointdevueopérationnel.
Lacorrosiongalvaniqueestuneformedecorrosionquisedéveloppelorsquedeuxmétauxdissimilairessontmisen
contactdansunélectrolytetelquel’eausalée.D’unpointdevuepratique,uneanalysedelalittératurescientifique
ettechniquedémontrequelesproblématiquesdecorrosiongalvaniquesontcontournables,etce,mêmedansle
contexted’unenvironnementmanufacturier.Eneffet,ilexisteuneméthodologieéprouvéequimèneàl’adoption
desolutionsd’assemblagedel’aluminiumàl’acierpermettantd’éviterl’apparitionetledéveloppementde
problématiquesdecorrosiongalvanique.Cesavoir‐faireestbasésurlesétapesdeconceptionsuivantes:
 Lasélectiondesmatériaux,àpartirdenotionsélémentairesd’électrochimie;
 L’établissementdudesigndesassemblages,envisantl’éliminationdescrevassesetleszonesenclinesà
l’accumulationd’eau;
 Lechoixdesméthodesd’isolationélectriquedescomposantesmétalliques,parlesrevêtementsoules
piècespolymères,etce,enfonctiondescontraintesdeproductionetdecoûts.
Autermedecettedémarche,l’étapeessentielledevalidationexpérimentalepermetdeconsolider,pardesessais
enlaboratoire,leschoixdeconceptiondel’ingénieur.
Denosjours,deséquipesmultidisciplinairesentrentenjeulorsquevientletempsdeconcevoiretdemettreen
marchédenouveauxproduits.L’ajoutauportfolioétendudecompétencesrelativesauxassemblagesaluminium‐
acier,soitparl’embauched’unspécialisteouledéveloppementdesconnaissancesnécessairesàl’interne,esttoutà
faitjustifiédansuncontexteoùlesproduitsdoiventdurerdeplusenpluslongtempsetnécessiterdemoinsen
moinsd’entretienlorsdelamiseenservicedel’équipement.Bienqueconscientsquelesavoir‐fairepratiquedans
cedomaineestplutôtrareauQuébec,nouspouvonstoutefoisaffirmerqueledéveloppementdesconnaissances
pointuesencorrosiongalvaniques’estéchelonnésurplusieursannéesailleursdanslemondeafindeparveniràsa
maturitéactuelle.L’ensembledestechniquespourprévenirlacorrosiongalvaniquepeutdorénavantservir
l’entreprisemanufacturière,etce,sanscraintes.Plusieursmanufacturiersdudomainedutransportroutierutilisent
avecsuccèsdepuisquelquesdécenniesdesassemblagesaluminium‐acierdanslesautobus,lescamionsetles
voitures.Ungrandnombredemanufacturiersd’autobusontintégrél’aluminiumdansleursproduitsquel’on
retrouvedanstouteslesrégionsduglobe.
Enterminant,ilapparaitimportantdementionnerquelaréalisationdecedocumentapermisdecompléterune
revuedesdéveloppementsdesvingtdernièresannéeseta,parlefaitmême,démontréquelesbarrièresde
perceptionontétésurmontéesàmaintesreprisesdanslepassé.Ànotreconnaissance,iln’existeàl’heureactuelle
aucundocument,qu’ilsoitrédigéenfrançaisouenanglais,quis’attardeàl’ensembledesaspectsrelatifsàla
corrosiongalvaniquetelsqu’ilssontprésentésdansceguide.L’information,bienquedisponible,estmorceléeau
grédesspécialitésetdomainesd’intérêtsdesauteursetdesscientifiques.Cecirendantencorepluspertinentla
réalisationdeceprojet.

Guidedessolutionspratiquespermettantdecontrerlacorrosiongalvanique
entrel’aluminiumetl’acierdansledomainedutransportterrestre
4
1. Introduction
Mondialement,ledomainedutransportestceluioùl’onconsommelaplusgrandequantitéd’aluminium.En
AmériqueduNord,celareprésente28,1%delademandetotale,soit6,2milliardsdelivresd’aluminium.Ilexiste
troisgrandssegmentsdemarchéquisont,enordred’importancedeconsommationd’aluminium,lesautomobiles
etlescamionslégers,lescamionslourdsetlesautobus,lesremorquesetsemi‐remorques.En2008,822millionsde
livresd’aluminiumontétéintégréesdanslescamionslourdsetlesautobusproduitsenAmériqueduNord,ceci
représentant16%del’utilisationdel’aluminiumdansledomainedutransportroutier,telqueledémontrela
Figure1.Malgrélachutedeconsommationd’aluminiumqu’aconnucedomaine,lesegmentdemarchédes
camionslourdsetdesautobusestleseulsegmentdudomainedutransportqui,pourlapériodede2001à2008,a
connuuntauxdecroissanceannuelcomposépositifpourl’utilisationdel’aluminium[1].
Figure1.Utilisationdel’aluminiumparsegmentsdemarchérelatifsautransportpourl’AmériqueduNord
Utilisépourlapremièrefoisdansunautobusparisienen1910,l’aluminiumn’acessédegagnerduterraindansles
applicationsrelativesauxvéhiculesroutierscommerciauxtellesquecomposantesdevéhiculescommerciaux,
autobus,camions,camions‐citernes,véhiculesàbennesbasculantes,fourgons,etc.Prèsde100ansplustard,
l’EuropeanAluminiumAssociationestimequecettecroissancesoutenuen’estpasterminéeetqu’elledevrait
continuerdemanièresignificative.
Cettecroissanceàvenirsejustifieparl’augmentationdescoûtsdecarburantsetdesbesoinsliésàl’augmentation
desperformancesdesvéhicules,àl’efficacitéénergétique,àlaréductiondesgazàeffetsdeserre,àlasécurité,etc.
Àtitred’exemple,ilestestiméquel’ajoutdeunkilogrammed’aluminiumdansunautobuspermetactuellement
d’économiser,enmoyenne,45kgdeCO
2
.Cetteéconomiedevientpossibleenraisondelaréductiondepoids
(diminuantlaconsommationdecarburant)etdel’augmentationdecapacitédecharge[2].Àceteffet,
l’organisationaméricaineAluminuminTransportationarendupublique,ennovembre2010,uneétudemenéepar
Ricardoàproposdeséconomiesdepoidsgrâceàl’utilisationdel’aluminium.Ilenrésultequel’utilisationaccrue
d’aluminiumpermetd’allégerdeplusde11%lepoidsd’uncamionetdesaremorque[3,4].LeTableau1illustre
cetexemple.
Automobileset
camionslégers
74%
Camionslourds
etautobus
16%
Remorqueset
semis‐
remorques
10%

Guidedessolutionspratiquespermettantdecontrerlacorrosiongalvanique
entrel’aluminiumetl’acierdansledomainedutransportterrestre
5
Tableau1.Économiesdepoidspossiblesgrâceàl’utilisationdel’aluminiumpouruncamionetsaremorque
Camion
(lb)
Économie
depoids
(%)
Remorque
(lb)
Économie
depoids
(%)
Camionet
remorque
(lb)
Économie
depoids
(%)
Conventionnel16000  13500  29500 
Allègementtraditionnel
(roues,composantesdechauffage,
ventilation,conditionnementd’air,
structuresdecabines,etc.)
155003,1%125007,4%280005,1%
(1500lb)
Fortcontenualuminium
(portes,plancherdecabines,
longeronsdecadresdechâssis,
toitdecabine,murarrièrede
cabine,paroislatéralesdela
remorque,portesarrièresetleur
cadrage,etc.
145009,4%1170013,3%2620011,2%
(3300lb)
Source:Aluminum’sroleinmeetingfutureheavytruckfueleconomystandards(2010)p.11
etTheAluminumAdvantage:CommercialVehicleApplications(2009)p.11et13
1.1 Lesautobusàfortcontenualuminium
Ilyatoutlieudecroirequeleraisonnementconcernantlesavantagesdel’aluminiumadepuislongtempsgermé
danslatêtedeplusieursmanufacturiersd’autobus.Certainsdecesdernierstirentprofitdepuisdenombreuses
annéesdesparticularitésdel’aluminium.Internationalement,ondénombreplusdetrente‐huitmanufacturiers
d’autobusayantintégrél’aluminiumàleursproduits.LeTableau2recensecesmanufacturiersd’autobusayant
selonleurpaysd’origineetleclimatd’utilisation.Encliquantsurl’hyperlien,ilestpossibled’atteindrelesiteWeb
desentreprises.Ilyalieudecroirequeplusieursautresentreprisesutilisentégalementl’aluminiumsans,pour
autant,lementionnerexpressément.Ungrandnombredemanufacturiersontconçudesproduitsquisontutilisés
dansleclimatcontinentalquel’onretrouvedansunegrandepartiedel’hémisphèrenord.
Citonsenexemple,lesautobusdetypeEcoRangeproduitsenplusde400exemplairesparlacompagnierusse
Volgabusdepuis2006.LesvillesdeMoscouetSt‐Petersburgontd’ailleursprocédéàl’achatde164autobusdece
typeen2010[5,6].EcoRangeestunsystèmefabriquéparAlcanExtrudedProductsayantétévenduàplusde
45000exemplairespartoutdanslemonde[7].
LesautobuslondoniensrougesàdeuxétagesRM1baptisés«Routemasters»entièrementenaluminiumontété
produitsà2876exemplairesentre1954et1968.Cesautobus,bienqu’ayantuneduréedevieestiméededix‐sept
années,ontétéenservicejusqu’en2005[8].
Danslamêmeveine,MauriBusSystemalancéen1966unautobus(modèle6.3)avecunecarrosseried’aluminium.
Cesautobusauraientétéencirculationplusdetrente(30)années[9].Alcoaaégalementœuvrésurunconcept
d’autobusd’aluminiumencollaborationaveclemanufacturierd’autobuschinoisYutong. 