Corrosion humide des métaux

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Vitesse de
corrosion
croissante
Matériaux 4 :
Corrosion humide des métaux
- Corrosion : Action d’oxydation subie par un métal de la part d’oxydants issus de son environnement. Ce phénomène entraîne
une évolution des propriétés du matériau au cours du temps.
- Corrosion sèche : La corrosion est dite sèche quand l’oxydant est en phase gaz.
Expl : O2(g) ou Cl2(g)
Outil d’étude : diagrammes d’Elingham
- Corrosion humide : (étudiée dans ce chapitre) : La corrosion est dite humide quand l’oxydant est en phase aqueuse.
Expl : H2O(ℓ), H+(aq), O2(aq)
Outil d’étude : diagrammes potentiel-pH (aspect thermo) et courbes courant-potentiel (aspect cinétique)
Seuil d’effectivité de la corrosion humide : La corrosion humide est généralement considérée comme effective dès lors
que le métal a été dissous de telle sorte que la concentration en solution de ses formes dissoutes atteint 10-6 mol.L-1.
1. Généralités sur la corrosion humide
1.1. Facteurs de corrosion
- Deux grands types de facteurs influencent la corrosion humide : le milieu extérieur et le matériau en lui-même.
 Facteurs liés au milieu entourant le métal :
o Présence ou non de dioxygène dissous
o Présence ou non d’anions pouvant complexer les cations issus de l’oxydation du métal (expl : les ions Cl-
peuvent complexer les ions Fe3+ sous forme FeCl4
- , ce qui a pour conséquence d’augmenter la dissolution du
métal pour compenser les ions Fe3+ consommés par la complexation).
o Température
 Facteurs liés au métal lui-même :
o Hétérogénéité de la surface du métal
o Hétérogénéité de sa composition (alliage, etc…)
Expl : Comparaison des vitesses de corrosion d’une paille de fer dans différents milieux

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1.2. Corrosion uniforme / Corrosion différentielle
- Lorsque la surface du métal est parfaitement homogène, et que la solution à son contact est, elle aussi, parfaitement
homogène :
Solution Solution
Métal Métal
- En présence d’une hétérogénéité à la surface du métal ou dans le milieu :
1.3. « Mécanisme » de la corrosion différentielle
- Existence d’hétérogénéités dans le milieu ou à la surface du métal :

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 Zone anodique :
 Zone cathodique :
 Réaction d’oxydoréduction au sein du métal, avec mouvement des électrons :
- La lame de métal au contact d’une solution oxydante se comporte comme une pile dans laquelle l’anode et la cathode
sont :
o Court-circuitées (car appartenant au même métal, elles sont nécessairement reliées)
o Sièges de réactions différentes
Expl : Lame de fer au contact d’eau acidifiée : corrosion différentielle entre Fe et H2O, H+
Fe Fe
L’équilibre chimique est atteint quand le potentiel est uniforme dans l’ensemble du métal. Ce potentiel unique est appelé
potentiel de corrosion.
2. Points de repère pour l’étude thermodynamique et cinétique
2.1. Diagrammes E-pH : étude thermodynamique
- Prévision thermodynamique des réactions de corrosion : outil = diagramme potentiel-pH
- Concentration de tracé en espèce métallique : Ctracé = 1,0.10-6 mol.L-1
Remarque : Dans les diagrammes E-pH, on peut faire apparaître, au choix, des oxydes ou des hydroxydes métalliques.
Dans l’étude de la corrosion, on considérera surtout les oxydes car ils sont plus stables sur le long terme (les temps
caractéristiques de la corrosion sont de l’ordre de l’année bien souvent).

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2.2. Différents domaines
- Dans l’étude de la corrosion, on identifie trois types de domaines :
En fonction de la position du point figuratif de l’état du système, il sera possible de dire si le métal est corrodé ou non.
 Domaine d’immunité :
 Domaine de corrosion :
 Domaines de passivation :
Remarque 1 : L’étanchéité de la couche de passivation à l’eau et au dioxygène est un facteur clé dans le ralentissement du
phénomène de corrosion.
La couche de « rouille » formée d’oxydes à la surface du fer n’est pas étanche : les pièces en fer continuent à s’oxyder malgré la
présence d’oxydes en surface.
Coupe d’un morceau de fer présentant Epave de bateau : la couche de rouille
une couche d’oxyde en surface n’a pas protégé le métal en profondeur.

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Au contraire, le solide formé en surface du zinc est très étanche. Il s’agit d’un mélange d’oxyde et de carbonate de zinc. Son
étanchéité et son isolation électrique sont suffisantes pour considérablement ralentir la corrosion du métal en profondeur. Le
zinc est utilisé pour couvrir les toits dans de nombreuses villes, comme Paris.
Ah… Paris ! Paris !
Remarque 2 : Sur une courbe i-E, le phénomène de passivation se traduit par une annulation brusque de l’intensité
Expl 1 : Lame de plomb en milieu acide : E°(Pb2+/Pb) = − 0,13 V E°(PbO2/Pb) = 0,63 V
i
 E
Expl 2 : Solution aqueuse d’ions Fe2+ sur électrode de platine
i
E