Notions de corrosion et de protection des métaux La

Notionsdecorrosionetdeprotectiondesmétaux
Lacorrosionaffectetouslesmatériaux,lesmétaux,lespolymères,lescéramiques.L’oxydation
enparticulierparl’eauetl’oxygènedel’air,l’actiondesrayonnements,lesréactionsdesacides
etdesbasescontribuentàl’évolutionetàladégradationdesmatériaux.
Onnoteraquelacorrosionàuncoutélevépourprotégeroupourremplacerl’objet.Ilest
notableaussiqu’elleneprésentepasseulementuncaractèrenocif.Ellepermetd’éliminerles
déchetsmaisaussiellepeutleprotégeroul’embellir.
1. Lesdifférentesformesdecorrosion
‐ Lacorrosionàchaudoucorrosionsèchecorrespondàuneréactiondutype:
M+½O2→MOàhautetempératureetenfaitaux2½réactionsd’oxydationM→
M2++2e‐etderéductionO2+2e‐→O2
2‐.
‐ Lacorrosionhumidequiprend‐elledifférentesformes:
o corrosionuniforme,attaqueduferparl’acidesulfurique
o corrosiongalvanique,2métauxsontencontactparl’intermédiaired’un
mêmeélectrolyteetformentunepile
o corrosionparpiqures,lemétal,recouvertd’unoxyde,estencontactavecdes
ions,chloruresparexemple,quiprovoquentuneattaquelocalisée
o corrosionintergranulaire,suiteàuntraitementthermique,lesaciers
inoxydablesausténitiquessubissentunedéchromatisationdelamatrice
o corrosionsoustensiondueàlacontrainteexercéesurlematériau
o corrosionbactérienne
o corrosionparérosionetcavitationdueenparticulieraumouvementd’un
fluide
o corrosionparcourantsvagabondsdueparuneinstallationélectriqueen
proximité,parexemplelaprésenced’untramway
o corrosionsélective,parexempledisparitionduzincd’unlaitonderobinetterie
o corrosioncaverneusedueàlaformationdepiledeconcentrationparexemple
del’oxygènedissout.
2. Thermodynamiquedesréactionsdecorrosion
a. Lediagrammed’Ellingham
Ilaétéintroduitdanslecoursdethermochimie.
Onreprésentelesréactionsd’oxydationdansundiagrammeavecΔG0
T=f(T):
2M+O2→2MOavecΔG0
T=‐RTLnK=RTLnpO2.
Unmétalvaréduiretouslesoxydesquisontau‐dessusdelui.Onauraainsi:
3ZnO+2Al→3Zn+Al2O3.
Naturellement,enprincipe,unmétalnobleestpeusujetàl’oxydationetàl’inverseun
métalquiaunoxydetrèsstableettrèssujetàl’oxydation.
Enfait,toutdépenddelanaturedel’oxyde,ilpeutêtre:
‐ denseetcompact,c’estlecaspourl’aluminium,lechrome,lesilicium
‐ poreux,c’estlecaspourleferetlenickel
‐ volatil,c’estlecaspourletungstène…

e(V)
2
Fe3+
corrosion
0,77 Fe(OH)3passivation
Fe2+
corrosion
  Fe(OH)2
‐0,44  passivation
Feimmunité
‐1
0   14
b. LesdiagrammesdePourbaix
Ils’agitdesdiagrammespotentiel‐pHquireprésententdonclesdifférentesespècesen
solutionaqueusepourdeséquilibresdutypeOx+ne‐⇔Redàpartirdelaloide
NernstE=E0‐
 ,
conformémentàcequiaété
présentédanslaprésentationdesréactionsd’oxydoréduction.
L’exempleleplusimportantestnaturellementlediagrammequiconcernelefer:
Enmilieuacide,l’eauoxydeleferetdonnedesionsFe2+etFe3+.Parcontre,silefer
estportéàunpotentielinférieurà‐0,44V,ilestdansunezoned’immunité.
Enmilieubasique,Fe(OH)2etFe(OH)3précipitentetbloquentuneattaqueplus
importante.

Doncafind’empêcherlacorrosionparl’oxygènedel’eau,ilfautnepasêtreenmilieu
acideetempêcherl’oxygènedejouersonrôled’oxydant.
Onnotelesréactionsprincipales:
‐ Fe→Fe2++2e‐
‐ Fe2+→Fe3++e‐
‐ Fe2+→Fe(OH)2
Enparallèleavec:2H++2e‐→H2et2H2O+O2+4e‐→4OH‐
3. Laprotectiondesmétaux
a. Laprotectionparrevêtement
Elles’effectueparunrevêtementchimique,organiqueounon‐organique.
Ils’agiraenpremierlieud’unepeinturequiadhèreàlapièceetquiestimperméableà
l’eauetàl’oxygène.
Lerevêtementchimiqueserauneoxydationchimique,parexempleenaugmentantla
couched’alumine.
Onréaliseraaussiunephosphatationdansplongeantlapiècedansdel’acide
phosphorique.LaprésencedeFe3(PO4)2favorisel’adhérencedespeinturesetvernis.
Onpourraaussiréaliserundépôtdenickelouplaquerparélectrolysedecuivre,du
nickel,duzinc,del’argent,duchrome.
Courammentaussi,onplongeralapiècedansunbaindezinc,c’estlagalvanisation.
Naturellement,suivantlanaturedurevêtement,ilfaudrafaireattentionàune
corrosionultérieuresoitparcequelacoucheextérieureneprotègequelorsqu’elleest
intégrale,soittantqu’elleexistepuisqu’ellepeuts’oxyderelle‐même.
b. Laprotectioncathodique
L’idéeessentielleestd’empêcherlaréactiond’oxydationenobligeantparexemple
pourlefer,laréactionFe2++2e‐→Fe.
Onplacerauneanodesacrificielleenzinc,enmagnésiumouenaluminium.La
méthodeestutiliséepourlesbateaux,lesconduitessouterraines…
Onpeutaussiimposeruncourant.Lapièceestportéeàunpotentielnégatif,ellejoue
lerôledecathodeetattiredonclescations.L’autreélectrodeestinertielleou
sacrificielle.Onutiliseradugraphiteouduferenrichidesilicium.
c. Choixdesmatériaux
Onutiliseradesaciersinoxydablesàbasenickel,contenantduchromedumolybdène
etéventuellementdel’azote.Ilsrésistentauxmilieuxmarinsetauxmilieuxchlorés.En
réduisantlepourcentagedecarbone,onévitelaformationdescarburesdechrome
Cr23C6.Ilsentrainentunecorrosioninter‐granulaire.
Lesalliagesdetitanesonttrèssûrseneaudemer.Seulslesmilieuxchlorésconcentrés
etchaudsontdangereux.
Lenickeletsesalliages,lecuivre,leslaitonsetlesbronzes,l’aluminiumetsesalliages
ontchacundesqualitésnotablescontrelacorrosion.
LadépositionparprocédésCVD(chemicalvapordeposition)eyPVD(physicalvapor
deposition)demétauxoudecomposésréfractaires(borure,nitrure,carburede
titane)protègelemétal.