Présentation
Auteur(s)
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Laurent ANTONI : Docteur-ingénieur de l’Institut national polytechnique de Grenoble, - École nationale supérieure d’électrochimie et d’électrométallurgie de Grenoble
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Alain GALERIE : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble, - École nationale supérieure d’électrochimie et d’électrométallurgie de Grenoble
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleINTRODUCTION
La thermodynamique permet de connaître la nature des phases présentes à l’équilibre quand on fixe la température et la pression partielle des différentes espèces gazeuses qui interagissent avec un métal ou un alliage.
C’est donc un outil indispensable pour une approche scientifique de la corrosion sèche. Il ne faut cependant pas perdre de vue que toute corrosion est, par essence, une situation de non-équilibre global et que seules des situations d’équilibre local pourront être correctement décrites.
Pour expliciter les observations morphologiques et les mécanismes, nous avons choisi l’oxydation comme exemple de réaction de corrosion sèche. La transposition à la sulfuration (croissance de couches), à la carburation ou la nitruration (précipitation interne) et à la chloruration (évaporation) est immédiate.
Cette étude théorique sur la corrosion sèche des métaux se compose de deux parties :
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- Corrosion sèche des métaux. Méthodes d’étude ;
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[M 4 221] - Corrosion sèche des métaux. Mécanismes ; auxquels se rattache un fascicule de documentation « Pour en savoir plus » ;
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- Corrosion sèche des métaux. Méthodes d’étude et mécanismes.
L’étude pratique de divers cas industriels est traitée dans :
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- Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : oxydation, carburation ;
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- Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : sulfuration, nitruration ;
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- Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : halogènes ;
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- Corrosion sèche des métaux. Cas industriels : dépôts ; milieux fondus ;
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- Corrosion sèche des métaux. Choix des alliages ;
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- Corrosion sèche des métaux. Cas industriels. Pour en savoir plus.
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2. Oxydation des métaux et alliages
L’oxydation a été prise comme exemple d’étude théorique de la corrosion sèche. On pourra transposer ces résultats à la sulfuration, la carburation, la nitruration ou bien à la chloruration.
2.1 Différents types de couches d’oxydes
Dès les premiers instants qui suivent le contact entre le dioxygène et une surface métallique idéalement propre, la physisorption de O2 se manifeste, puis une chimisorption dissociative conduisant au monooxygène adsorbé. Il apparaît ensuite des germes bidimensionnels d’oxyde, dont la croissance est majoritairement latérale. L’étude des mécanismes mis en jeu dans ces étapes relève de la Science des surfaces [49] et sort du cadre de cet article. Cependant, il apparaît que le devenir de la couche d’oxyde, et donc ses propriétés de protection plus ou moins grandes vis-à-vis de l’oxydation ultérieure, peuvent être largement conditionnés par la nature et l’orientation cristalline des germes initiaux.
HAUT DE PAGE
Les étapes de germination-croissance prennent fin dès que la fraction de surface métallique découverte est nulle. La couche d’oxyde constitue alors une barrière physique qui sépare l’oxygène gazeux du métal. Une telle couche compacte ne peut s’épaissir que par transport ionique à travers l’oxyde solide. La plupart des oxydes présentant un écart à la stœchiométrie majoritairement dans l’un des deux sous-réseaux cationique ou anionique (désordre de Wagner), le transport de matière est assuré par déplacement de défauts ponctuels, lacunes ou interstitiels. La notation de Kröger et Vink [26] permet d’expliciter la formule complète de tels oxydes,...
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