Etude et caractérisation de la protection du cuivre

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche
Scientifique
Université de M’sila
Faculté des sciences
Département de chimie
N° d’ordre :
Mémoire
Présenté pour l’obtention du diplôme de Magistère
Spécialité : Chimie
Option : Chimie appliquée
Par :
Houria BELAGRA
Soutenu publiquement le 14/03/2013 devant le jury composé de :
Mr. A. Merrouche Professeur Président U. M’sila
Mr. C. Mokrani Maître de conférences Rapporteur U. M’sila
Mr. A. Zouaoui Professeur Examinateur U. F. A. Sétif
Mr. L. Telli Maître de conférences Examinateur U. M’sila
Mr. A. Dakhouche Maître de conférences Examinateur U. M’sila
Thème
Etude et caractérisation de la protection du cuivre et de
l’alliage cuivre-zinc par des couches minces autoassemblées
d’alcanethiols. Effet des espèces sulfurées.

Remerciements
Je remercie beau coup dieu de m’avoir aidé pour atteindre ce but, de m’avoir donné la force et
la patience pour accomplir ce travail.
Ce travail a été réalisé à l’Université Mohamed Boudiaf de M’sila au laboratoire
d’Electrochimie des Matériaux Inorganique – Département de Chimie, faculté des Sciences de
l’Ingénieur.
Je tiens aussi à exprimer ma profonde gratitude à C. MOKRANI, Maitre de Conférences à
l’Université de M’sila, pour avoir accepté la charge de m’encadrer. Il a su me donner une
grande liberté d’initiative tout en restant toujours présent pour discuter des problèmes
rencontrés, des résultats obtenus et des orientations à suivre, qu’il trouve ici l’expression mes
sincères reconnaissances pour le soutien qu’il m’a accordée. Je le remercie vivement pour les
encouragements bienveillants qu’il m’a prodigué et pour l’aide scientifique précieuse et tous
les conseils qu’il a pu me fournir pendant la durée de cette mémoire.
J’exprime ma vive reconnaissance à l’ensemble des membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont
porté à ce travail, à commencer par Monsieur A. Merrouche, Maitre de Conférences à
l’université de M’sila, pour avoir eu la gentillesse d’accepter de présider ce jury.
Je voudrais également remercier vivement Monsieur A. Zouaoui, Professeur à l’université de
selif, pour avoir accepté d’examiner ce travail, et pour l’honneur qu’il me fait de participer à
ce jury.
Je tiens à remercier Monsieur L. Telli, Maitre de Conférences à l’Université de M’sila, et
Monsieur A. Dakhouche, Maitre de Conférences à l’Université de M’sila, d’avoir accepté
examinateurs ce travail avec bienveillance, et de faire partie de jury.
J’adresse également mes remerciements à tous les enseignants de chimie et mon oncle
Monsieur A. BELAGRAA, Maitre de Conférences à l’Université de Bordj.
Je tiens à remercier l’ensemble du personnel (chercheurs, techniciens, secrétaires, etc…) du
laboratoire d’électrochimie et laboratoire de (TCT) pour leur aide et pour tous les bonnes
moments passés en leur compagnes.
Je suis très reconnaissante à mes collègues, en particulier Z. Bakour, Z.Gharnout, S. Bahache
et N. Mohamedi pour leurs amitiés précieuses et qui m’ont contribué à l’ambiance de ces
années de recherche.
En fin, infiniment merci à mes proches qui m’ont toujours soutenu tout au long de ces années.
A mon père et mon épouse pour l’attention avec la quelle ils ont suivi mes études. A mes
frères et mes sœurs en particulier Hassiba pour tous leurs encouragements et leur aide.

Dédicaces
A mes chers parents qu’Allah nous a recommandés de les obéir.
A celle qui m’a porté douloureusement avant ma naissance et veillé des nuits pour que je me
repose, à la bougie qui a éclairé mon chemin durant ma vie, à la source de tendresse et
sécurité au premier mot prononcé par mes lèvres …
A ma chère mère que Dieu lui accorde sa miséricorde.
A celui qui s’est sacrifié pour moi pour que je réussisse, à celui qui ne m’a ménagé aucun
effort en traçant mon chemin de réussite et souhaitait de me voir occuper de hautes
responsabilités.
A mon cher père que Dieu lui accorde une longue vie.
A mon mari « MAKHLOUFI BRAHIM » qui m’a aidée et accordée un grand soutien.
A mon cher fils « MOHAMED HABIB ALLAH ».

Introduction générale
Le cuivre et ses alliages présentent de bonnes propriétés mécaniques, une haute
conductivité thermique et électrique, et une bonne capacité à souder. Ils sont également très
résistant à la corrosion. C’est pourquoi ces matériaux sont largement utilisés dans des
applications industrielles telles que les échangeurs de chaleur et les appareils électriques. La
bonne résistance à la corrosion de ces matériaux peut être comprise de deux manières. Tout
d'abord, en milieu acide, le potentiel standard de Cu/Cu(I) est plus positif que le potentiel de
dégagement d'hydrogène. Le cuivre est donc situé dans la région de l'immunité.
Deuxièmement, en milieu neutre, le film uniforme et adhérent formé à la surface du métal par
les produits de corrosion agit comme une couche barrière contre le milieu agressif
environnant.
En matière de protection, les inhibiteurs constituant un moyen original pour lutter contre la
corrosion. Un inhibiteur est un composé chimique que l’on ajoute, en faible quantité au milieu
pour diminuer la vitesse de corrosion des matériaux. Il peut être destiné soit à une protection
permanente de la pièce (l’installation requiert alors une attention scrupuleuse), soit à une
protection provisoire (notamment lorsque la pièce est particulièrement sensible à la
corrosion).
Cette étude a été abordée avec une double préoccupation : d’une part, de suivre le
comportement électrochimique du cuivre, du zinc et de l’alliage Cu-Zn dans divers
milieux aqueux : acide, neutre et alcalin et d’autre part, apporter une contribution à la
formation et l’étude des monocouches obtenues par auto-assemblage des molécules
d’alcanethiols sur des substrats en cuivre et l’alliage cuivre-zinc. En effet, la maîtrise et le
contrôle précis des structures auto-assemblées, de la molécule à la monocouche ordonnée,
constituent un atout fondamental vers la réussite d’une telle approche.
Ce travail de mémoire comporte trois chapitres :
Le premier chapitre est consacré à une mise au point bibliographique des propriétés
physico-chimiques du cuivre, du zinc et de leur alliage cuivre-zinc ainsi que les différentes
méthodes d’inhibitions utilisées pour protéger les métaux contre la corrosion. Un bref rappel
de notions de bases sur les principes de formation des monocouches auto-assemblées (SAMs)

a été également présenté. Ces généralités présentées au début de ce mémoire ont pour
objectifs de définir les principaux termes et grandeurs utilisés au cours de ce manuscrit.
Le second chapitre est porté sur l’aspect expérimental, il présente les instruments et les
techniques de préparation de surfaces de substrat d’électrode, de fonctionnalisation des
surfaces ainsi que les techniques de caractérisation.
Les résultats expérimentaux du présent travail sont regroupés dans le troisième chapitre.
Il débute par la détermination de la composition de l’alliage Cuivre-Zinc par spectroscopie de
fluorescence X (FRX) et diffraction des rayons X (DRX). Puis, le comportement
électrochimique du Cu, de Zn et de l’alliage Cu-Zn dans trois milieux aqueux a été suivi ainsi
que l’effet des espèces sulfurées. Enfin, il est consacré à l'étude de l’efficacité de protection
des substrats métalliques contre la corrosion à l’aide de la monocouche auto-assemblée du 2-
Mercaptobenzimidazol.
Enfin, nous avons présenté un résumé de nos résultats dans la conclusion générale.