Présentation
RÉSUMÉ
Second métal utilisé après l’acier, l’aluminium est recherché pour ses propriétés de légèreté, de conductivité thermique, de conductivité électrique et de facilité de mise en forme. Il faut rajouter à ses qualités sa très bonne résistance à la corrosion, appréciée dans de très nombreuses applications. Après un rappel de la métallurgie de l’aluminium, l’article traite des phénomènes de réaction entre le métal et son environnement (corrosion par piqûres, caverneuse, galvanique…), ainsi que les corrosions liées plus directement à la structure métallurgique de l’aluminium.
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Max REBOUL : Ancien Chef de section Corrosion et Expert recherche Centre de Recherches PECHINEY à Voreppe - Ancien Directeur de Recherche Associé au CNRS
INTRODUCTION
La production mondiale d’aluminium est de l’ordre de 20 Mt/an ; c’est le second métal le plus utilisé après l’acier. La production mondiale annuelle d’acier est de l’ordre de 800 Mt/an, mais il n’est pas très judicieux de comparer des tonnes d’aluminium avec des tonnes d’acier car les masses volumiques sont très différentes et parce que les matériaux métalliques sont le plus souvent utilisés sous la forme de produits minces tôles ou profilés plutôt que sous forme massive. De ce fait, il faudrait comparer des surfaces ou des volumes donc pour avoir des chiffres comparables plus représentatifs, on peut prendre 100 pour l’acier et 7,5 ou 10 pour l’aluminium. Ces chiffres confirment que l’acier est le métal le plus utilisé, cela provient du fait que les caractéristiques mécaniques de l’acier sont plus élevées que celles de l’aluminium et que l’acier coûte moins cher. De ce fait l’aluminium n’est préféré que lorsqu’on a besoin des caractéristiques particulières de ce métal :
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la masse volumique de 2,7 g/cm3, l’aluminium est trois fois plus léger que l’acier. Cette propriété est particulièrement intéressante dans les transports ;
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la conductivité thermique pour la production d’échangeurs thermiques (radiateurs automobiles, de réfrigérateurs, de climatiseurs...) ;
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la conductivité électrique pour la fabrication de câbles électriques ;
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la facilité de mise en forme pour la production de boîtes de conserve, de boîtes boissons, de profilés de fenêtres...
La bonne résistance à la corrosion de l’aluminium fait aussi partie des propriétés attractives, déterminantes en milieu marin, et appréciée dans de nombreuses applications .
Dans cette présentation nous commencerons par rappeler les principales utilisations actuelles de l’aluminium. Puis les problèmes de corrosion que l’on peut rencontrer avec l’aluminium en fonction de la composition chimique des alliages, de leur structure métallurgique, des conditions de service et les solutions recommandées pour les éviter.
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- Version courante de mars 2023 par Emmanuel ROCCA
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2. Rappels de métallurgie de l’aluminium
Le lecteur pourra utilement se reporter à l’article traitant le « durcissement par précipitation des alliages d’aluminium » dans ce traité.
2.1 Durcissement de l’aluminium
Pour augmenter les caractéristiques mécaniques d’un métal, il faut stopper ou ralentir le mouvement des dislocations, deux solutions sont utilisées.
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Déformation du réseau cristallin
Cela est obtenu par écrouissage à froid, ce procédé est commun à tous les matériaux métalliques. On peut aussi ajouter des éléments d’alliage en solution solide (les diamètres atomiques sont différents, donc la substitution d’atomes étrangers déforme la matrice).
Pour l’aluminium , deux éléments d’alliage permettent d’augmenter les caractéristiques de l’aluminium en solution solide sans dégrader la tenue en corrosion :
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le manganèse dans les alliages de la série 3xxx ;
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le magnésium dans les alliages de la série 5xxx.
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Création d’obstacles comme des précipités intermétalliques
Ils vont piéger les dislocations figure 1.
Le durcissement maximal est obtenu avec un maximum de précipités cohérents répartis de façon homogène et uniforme dans la matrice aluminium.
2.2 Familles d’alliages d’aluminium
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ASM Metals Handbook - Corrosion of Aluminium and Aluminium alloys. - Vol. 13, 583-609, Metals Handbook, 9th edition ASM Intl. Ohio (1987).
-
(2) - REBOUL (M.) - * - Mémoires et Études Scientifiques, Revue de Métallurgie, 61-74 (1987).
-
(3) - PECHINEY RHENALU - * - Demi-produits Aluminium (1997).
-
(4) - ASM Metals Handbook - * - Properties and selection : Non Ferrous Alloys and Pure Metals Aluminium and Aluminium alloys. Vol. 2, Metals Handbook, 9th edition ASM Intl. Ohio (1987).
-
(5) - ASHBY (M.F.) - Materials selections in mechanical design. - Pergamon Press (1992).
-
(6) - BRECHET (Y.) - Choix des matériaux. - Conférence CETIM (juin 1994).
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