corrosion : définitions facteurs de corrosion humide - chimie-pce

1
cristaux de eau bouillie eau distillée eau salée
CaCl
2
et vaseline
pas de cor
rosion
corrosion faible
corrosion forte
corrosion très forte
bouchons de caoutchouc bouchons de liège
CORROSION : DÉFINITIONS
La corrosion désigne l'ensemble des phénomènes par lesquels un métal ou un alliage
métallique tend à s'oxyder en ions métalliques, sous l'influence de réactifs gazeux ou en
solution.
La corrosion est dite sèche lorsque les agents oxydants ne sont pas en solution.
Il s'agit ici d'une corrosion des métaux par le dioxygène gazeux : ce problème a déjà été traité dans le chapitre
consacré aux diagrammes d'Ellingham. Revoir les conditions de corrosion et la notion de pression de
corrosion.
Deux cas sont possibles:
 la couche d'oxyde forme une pellicule protectrice sur le métal, qui ne subit plus d'oxydation
ultérieure (cas de l'aluminium, du nickel, du chrome, …).
 la couche d'oxyde est poreuse, et n'empêche pas l'oxydation en profondeur du métal (cas du fer, …).
La corrosion est dite humide dans le cas contraire.
FACTEURS DE CORROSION HUMIDE
M ISE EN EVIDENCE
température ambiante
CONCLUSION
La présence simultanée de dioxygène et d'eau est un facteur favorable à la
corrosion ; il en est de même avec la présence d'ions même s'ils sont inertes.

2
Clou en fer
Eau contenant :
- Phénolptaléine
- [Fe(CN)
6
]
3-
- NaCl
- Agar-agar
éventuellement
Plaque d’acier (= Fe)
CORROSION DIFFERENTIELLE
Dès que le mélange réactionnel n'est pas parfaitement homogène, apparaît une corrosion dite
différentielle car elle s'exerce de manière différente dans les différentes zones du système.
a) expériences
Les zones bleues indiquent l’apparition d’ions Fe (II) et les zones roses l’apparition d’ion hydroxydes.
b) interprétation : micropile
c) généralisation
Toutes les causes d'hétérogénéité du système interviennent :
- contact entre deux métaux différents ou gradient de
concentration dans le cas d'un alliage = pile de
corrosion = corrosion galvanique
- gradient de composition de la solution = pile de
concentration
- gradient de température
- aération différentielle (goutte d’Evans)
- gradient de composition dans le cas d'un alliage
- accidents de surface (expérience du clou) (piqûres,
grains, …).
- corrosion bactérienne qui introduit une oxygénation
différentielle.
- surface relative des électrodes : une grande cathode associée à une petite anode conduit à une densité de
courant anodique très élevée donc à une corrosion localisée par piqûres.
CATHODE ANODE
Fe
2+
Fe
2 OH
-
H
2
O + ½ O
2
Cl
-
Na
+
2 e
-
eau salée
Fe Cu
anode cathode Ag Ag
AgNO
3
AgNO
3
c
1
c
2
mV

3
METHODES DE PROTECTION
1° R EVETEMENT NON METALLIQUE
* émail,
* vernis, * peinture (type minium Pb
3
O
4
peinture antirouille),
* film de matière plastique (grillage plastifié)
L'inconvénient majeur de ces procédés est lié au phénomène de corrosion par aération différentielle
lorsque le métal est mis à nu.
2° P ROTECTION ANODIQUE ( LE METAL JOUE LE ROLE D ’ ANODE )
a) passivation
Certains métaux peuvent en
présence d'un oxydant, former à leur
surface un film d'oxyde fin, adhérent et
continu. Ils sont alors pratiquement
inertes même dans des milieux agressifs
(ex milieu marin). C'est le cas du titane,
du chrome, de l'aluminium anodisé...
Ce n'est pas le cas de l'acier sauf s'il comporte un pourcentage massique en Cr supérieur à 12% (acier
inoxydable).
b) couche protectrice grâce à une réaction chimique (ex : parkérisation du fer en plongeant une tôle d'acier
dans une solution chaude d'acide phosphorique ce qui provoque l'apparition d'une couche de phosphate de fer
imperméable)
c) protection anodique électrochimique
Cette fois le fer est relié au pôle positif d'un générateur de telle sorte que le point de fonctionnement soit dans le
domaine de passivation du fer. La pièce se recouvre d’une couche d’oxyde protectrice.
3° R EVETEMENT METALLIQUE
* dépôt d'une couche d'un autre métal résistant mieux à la corrosion.
* dépôt réalisé par électrolyse (chromage, nickelage, argenture, zingage...)
* dépôt réalisé par immersion dans un bain de métal fondu (galvanisation)
Dans le cas du zinc, celui-ci résiste mieux à la corrosion car il se recouvre d'une
couche d'hydrocarbonate imperméable. De plus en absence de cette couche, la vitesse
d’oxydation de Zn reste faible car la surtension cathodique de H
2
/H
2
O est élevée.
Dans l'électrozingage, la pièce métallique joue le rôle de cathode ; le bain électrolytique est une
solution concentrée de Zn (II) (en général ZnCl
4
- ou Zn(OH)
4
-) et l'anode est en Zn très pur. La teneur
en Zn du bain est maintenue constante par "dissolution" de l'anode. Le dépôt fait 5-10 µ
µµ
µm.
La galvanisation repose sur la différence des températures de fusion du zinc (419°C) et de fer
V
i

4
(1535°C). Avant immersion la pièce est dégraissée et décapée. La température du bain (450°C) est
suffisante pour que les deux métaux diffusent l'un dans l'autre en formant plusieurs couches d'alliages.
Il arrive que la couche protectrice présente quelques défauts ponctuels (défaut d'adhérence, destruction
locale...) ; une micropile se forme et c'est le métal le plus électropositif qui est oxydé en cas
de perforation de la couche protectrice.
ex : fer galvanisé : c'est Zn qui est attaqué (voir anode sacrificielle)
La couche protectrice se corrode avec le temps mais le métal reste protégé en cas de
rayure.
ex : fer chromé ou nickelé : c'est le fer qui est corrodé !!
Très bonne protection tant que le revêtement n’est pas écaillé ou rayé…
4° P ROTECTION CATHODIQUE ( LE METAL JOUE LE ROLE DE CATHODE )
a) anode sacrificielle
Le fer à protéger est relié électriquement à du zinc (ou à un métal plus électropositif que lui, ex : Mg). On a
réalisé une pile de corrosion dans laquelle le fer est la cathode et le zinc l'anode.
L'intérêt de la protection cathodique réside dans sa
permanence.
Il convient de prévoir un dispositif d'élimination des ions
Zn
2+
(ou Mg
2+
) formés lors de la dissolution de l'anode
protectrice, par exemple en la plaçant sur un lit de sable
(poreux).
On peut protéger de cette façon les coques en acier des gros
navires, en y fixant des blocs de zinc.
b) protection cathodique par courant imposé.
On relie le fer au pôle négatif d'un générateur de telle sorte que
le point de fonctionnement soit dans le domaine d'immunité du fer.
Cette méthode est particulièrement utilisée pour les ouvrages
enterrés (canalisations diverses, pipelines ou sealines) et les ouvrages
immergés (carènes de navires, docks flottants, …).
Il peut se produire un dégagement de H
2
sur la pièce.
COUT DE LA CORROSION
La corrosion est estimée à 1,5 milliard d’euros par an en France soit environ 4% du PNB.
La corrosion détruit ¼ de la production mondiale annuelle d’acier soit environ 5 tonnes par
seconde.
⊖
regard
sous-sol
canalisation (fer)
(cathode)
électrode
en zinc (ou Mg)
(anode)
⊕
⊖
⊕
sous-sol
canalisation (fer)
(cathode)
électrode
en graphite
(anode)