La Dégradation des Matériaux Corrosion

1
La Dégradation des Matériaux
Trois types de réaction:
1. En milieux aqueux: CORROSION
2. En milieux gazeux secs: OXYDATION
3. Plastique / Céramiques: CHIMIQUES
Destruction ou modification des propriétés d’un
matériau, au cours du temps, due à l’effet du milieu
ambiant.
Réactions électrochimiques
Réactions chimiques
Corrosion
Acquérir un état thermodynamique stable
(diminution de l’enthalpie libre Gdu
système)
Destruction des
matériaux métalliques
Thermodynamique + Cinétique

2
Réactions électrochimiques
(1) Réaction anodique (oxydation)
le métal se dissout
(2) Réaction cathodique (réduction)
production d'H2
Le fer se corrode
Fe + 2H+Fe2+ + H2
Réactions électrochimiques
exemple du Fer en eau salée
Réaction cathodique
Réaction anodique
Réaction globale 2Fe2+ + 4OH-2Fe(OH)2 Instable
2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O22Fe(OH)3 (Rouille)
L’hydroxyde ferreux s’oxyde en hydroxyde ferrique (rouille)

3
Métal et un de ses ions (ex: cuivre
dans solution de CuSO4)
+
+
+
+
-
-
-
-
M
Mn+
M / Mn+
Thermodynamique de la Corrosion
M Mn+ n e-
+
Permet de déterminer si une réaction est possible et si oui dans quelle direction
elle évoluera.
Potentiel d’équilibre
Réaction d’équilibre
G = - nF() = - nFE
Potentiel d’équilibre E: s’établit entre le métal et l’électrolyte
aMn+ = 1
M Mn+ n e-
+
M
H2O+Mn+ aH+ = 1
H2
Eo
Tableau des Eo (EH)
Thermodynamique de la Corrosion
Équilibre réversible
E = Eo -RT/(nF) ln aMn+ Relation de Nernst
E = Eo – (0.059/n) log [Mn+]À 25oC (298K)
Cellule de mesure du potentiel
standard Eo d’un métal M
EH potentiel standard p/r à l’électrode
normale d’hydrogène

4
cucu2+ 2 e-
+
Zn
Zn 2+
E
Cu 2+
Cu
znzn2+ 2 e-
+
Corrosion si E ≠ 0
En première approximation
on peut dire que Zn se
dissout car EoCu>EoZn
On peut prédire les réactions
Thermodynamique de la Corrosion
E = Eo+ RT/(nF) ln (activité) où EoCu = +0.34v EoZn=-0.76v
si aCu2+ et aZn2+ = 1 Eo= +0.34v - - 0.76v = +1.1v
activité : [ion]
cucu2+ 2 e-
+
Zn
Zn 2+ Cu 2+
Cu
znzn2+ 2 e-
+
R
Si un courant I (circuit
fermé) alors V=RI
Réactions irréversibles !
Attention : V ≠E !
Thermodynamique de la Corrosion
E = Eocu/cu2++ 0.06/2 log [Cu2+] - Eozn/zn2+- 0.06/2 log [Zn2+]
Si circuit ouvert (I=0)
Réactions réversibles !

5
Zn
Zn 2+ Cu 2+
Cu
R
Condensateur
Zn/Zn2+
milieu
Si R = 0
Court circuit
Corrosion
maximum
Condensateur
Cu/Cu2+
Thermodynamique de la Corrosion
Zn
Zn 2+ Cu 2+
Cu
R
Condensateur
Zn/Zn2+
milieu
Condensateur
Cu/Cu2+
Thermodynamique de la Corrosion
Corrosion homogène
ou dite généralisée
Corrosion hétérogène
Différence de propriétés locales
(chimique, composition, fini de
surface, contrainte, gaz,…)