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La corrosion désigne l'altération d'un objet manufacturé par l'environnement, en excluant les effets purement mécaniques (cela ne concerne pas, par exemple, l'usure par frottement ou la rupture par des chocs). Les exemples les plus connus sont les altérations chimiques des métaux par l'air, telles la rouille du fer et de l'acier ou la formation de vert de gris sur le cuivre et ses alliages (bronze, laiton).
Mais la corrosion est un domaine bien plus vaste qui touche tous les matériaux (métaux , céramiques, polymères...) et tous les environnements (milieu aqueux, atmosphère, haute température...).
La corrosion est un problème industriel important, car il peur entraîner des accidents (rupture d'une pièce), et par ailleurs, il représente un coût important puisque l'on estime que chaque secondes, 5 tonnes d'acier sont dissoutes dans le monde !!! (Quelques nanomètre ou picomètres, invisibles sur chaque pièce, mais multiplié par la quantité d'acier disponible dans le monde...) On estime généralement son coût économique à pas moins de 2% du produit national brut.
La corrosion est un domaine des sciences des matériaux, qui comporte à la fois des notions de chimie et de physique (physico-chimie).
| Table of contents |
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2 Voir aussi 3 Bibliographie |
Nous abordons ici les cas les plus connus,
afin d'introduire quelques concepts clefs de la corrosion,
concepts qui seront utilisés plus loin pour les autres cas.
La corrosion des métaux est un phénomène naturel.
En effet, là quelques rares exceptions près
(l'or, fer de provenance météoritique),
le métal est présent sur Terre sous forme d'oxyde,
dans les minerais
(bauxite pour l'aluminium, hématite pour le fer...).
Depuis la préhistoire, toute la métallurgie a consisté
à réduire ces oxydes dans des bas fourneaux puis des haut fourneaux
pour fabriquer le métal.
La corrosion, c'est en fait le métal qui retourne à son état naturel,
l'oxyde !
La corrosion est une réaction chimique (oxydo-réduction)
qui fait intervenir deux acteurs :
Par ailleurs, le matériau dont est fait la pièce n'est pas le seul paramètre.
La forme de la pièce et les traitements subits
(mise en forme, soudure, vissage)
jouent un rôle primordial.
Ainsi, un assemblage de deux métaux différents
(par exemple deux nuances d'acier,
ou le même acier traité différemment)
peut créer une corrosion accélérée ;
on voit d'ailleurs souvent des traces de rouille
au niveau des écrous.
Ou encore, si la pièce présente un interstice
(par exemple entre deux plaques),
cela pourra former un milieu confiné
qui évoluera différemment du reste de la pièce
et donc pourra aboutir à une corrosion locale accélérée.
En fait, toute hétérogénéité peut conduire
à une corrosion locale accélérée,
comme par exemple aux cordons de soudure.
La corrosion est donc un phénomène qui dépend
du matériau utilisé,
de la conception de la pièce (forme, traitement, assemblage)
et de l'environnement.
On peut donc agir sur ces trois paramètres.
On peut aussi agir sur la réaction chimique en elle-même.
La première idée est de choisir
un matériau qui ne se corrode pas dans l'environnement considéré.
On peut utiliser des aciers inoxydables,
des aluminiums, des céramiques, des polymères (plastiques)...
Le choix doit aussi prendre en compte les contraintes de l'application
(masse de la pièce, résistance à la déformation, à la chaleur,
capacité à conduire l'électricité...)
Souvenons nous qu'il n'y a pas de matériau inoxydable dans l'absolu,
même l'aluminium peut se corroder.
Dans la conception,
il faut s'attacher à éviter les zones de confinement,
les contacts entre matériaux différents
et les hétérogénéités en général.
Il faut aussi prévoir l'importance de la corrosion, et le temps au bout duquel il faudra changer la pièce (maintenance préventive)...
Lorsque l'on travaille en environnement fermé
(par exemple un circuit fermé d'eau),
on peut en maîtriser les paramètres ayant une influence sur la corrosion :
composition chimique (notamment l'acidité), température, pression...
On peut par exemple rajouter des produits dits "inhibiteurs de corrosion".
Mais ce genre de solution est inapplicable
lorsque l'on travaille en milieu ouvert
(atmosphère, mer, bassin en contact avec le milieu naturel,
circuit ouvert...)
Il existe deux moyens d'empêcher la réaction chimique d'avoir lieu.
On peut tout d'abord isoler la pièce de l'environnement,
en passant un coup de peinture,
en recouvrant la pièce de plastique,
en faisant un traitement de surface
(par exemple nitruration, chromatation ou projection plasma).
On peut aussi introduire une autre pièce
pour perturber la réaction ;
c'est le principe de l'«anode sacrificielle».
On met une pièce (souvent en zinc)
qui va se corroder à la place de la pièce à protéger ;
la réaction chimique entre l'environnement et la pièce sacrifiée
empêche la réaction entre l'environnement et la pièce utile.
En milieu aqueux,
il suffit de visser l'anode sacrificielle sur la pièce à protéger.
A l'air, il faut entièrement recouvrir la pièce,
c'est le principe de la galvanisation.
Il est à noter que le chromage a été complètement abandonné (ne pas confondre le chromage, un dépôt de chrome, et la chromatation, qui est la formation d'une couche de métal combiné à des ions chrome VI).
En effet, le chrome en lui-même ne se corrodait pas,
donc protégeait la pièce,
mais la moindre rayuer était catastrophique
car la pièce jouait alors le rôle d'anode sacrificielle
pour le chrome et se corrodait à la vitesse grand V !
Les peinture anti-corrosion au plomb (minium)
on été abandonnées en raison
de leur impact dramatique sur l'environnement.
Généralités
Approche de la corrosion des métaux
On entend souvent parler d'«acier inoxydable» ;
le terme est impropre pour deux raisons :
Il existe de multiples nuances d'aciers dits "inoxydables",
désignés par des noms barbares du type "304", "304L", "316N"...
qui correspondent à des compositions différentes
et des traitement différents ;
chaque acier correspond à certains types d'environnements,
son utilisation dans d'autres environnements sera catastrophique.Approche de la protection contre la corrosion
Choix du matériau
Conception de la pièce
Maîtrise de l'environnement
Empêcher la réaction chimique
Voir aussi
Bibliographie