Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
L’aluminium avec une densité de 2,7 est un métal léger largement utilisé dans l’industrie mécanique ou des transports. Bien que l’aluminium pur soit passivable avec une très bonne résistance à la corrosion à pH neutre, les alliages d’aluminium peuvent être très sensibles à la corrosion localisée aboutissant au phénomène de piqûres en raison de leur microstructure. Cet article détaille les mécanismes entraînant plusieurs types de morphologies de corrosion. Quelques principes de base seront énoncés pour prévoir le comportement en corrosion des principaux types d’alliages en fonction de leur composition et microstructure. Enfin, les méthodes et normes de caractérisation seront discutées afin d’orienter le choix du matériau aluminium.
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Aluminium with a specific gravity of 2.7 is a light metal widely used in the mechanical and transport industries. Although pure aluminium is passive with very good corrosion resistance at neutral pH, aluminium alloys can be very susceptible to localised corrosion or pitting due to their microstructure. This paper will detail the mechanisms of pitting formation leading to several types of corrosion morphologies. Some basic principles will be given to predict the corrosion behaviour of the main types of alloys according to their composition and microstructure. Finally, characterisation methods and standards will be discussed in order to guide the choice of aluminium material.
Auteur(s)
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Emmanuel ROCCA : Maître de conférences - Institut Jean Lamour – Université de Lorraine - IUT Nancy-Brabois – Génie chimique – Génie des procédés, Nancy, France
INTRODUCTION
L’aluminium est un métal léger avec une densité de 2,7, environ un tiers de la densité des aciers (7,8). C’est pour cela que les alliages d’aluminium sont largement utilisés dans l’industrie de la construction, l’industrie mécanique et l’industrie des transports (automobile, aéronautique, naval…) afin d’alléger les structures.
L’aluminium et ses alliages ont également une conductivité thermique élevée par rapport aux aciers, ce qui en fait d’excellents matériaux dans les appareils d’échanges thermiques (radiateurs, échangeurs, réfrigérateurs, climatiseurs…). De plus, leur bonne conductivité électrique et leur faible poids leur permettent d’être grandement utilisés pour la fabrication de câbles électriques, notamment des câbles de grosses sections.
La troisième caractéristique de l’aluminium est sa facilité de mise en œuvre dans des conditions de température et d’efforts mécaniques raisonnables (coulée, filage, laminage, emboutissage…). Associée à une bonne aptitude aux traitements de surface, cette propriété en fait des matériaux très intéressants pour former des pièces mécaniques complexes à fonctions décoratives (portes et fenêtres, luminaires, mobilier urbain, articles ménagers…).
L’aluminium fait également partie des métaux qui ont une bonne résistance à la corrosion et peut être mis en contact avec des environnements divers : conditions atmosphériques rurales, urbaines ou marines, milieu acide au contact de condensats dans des échangeurs, dans l’eau de mer… De plus, les surfaces d’alliages d’aluminium peuvent facilement apparaître brillantes et développer des produits de corrosion incolores ou d’aspect blanc. C’est un avantage par rapport aux aciers dont le ternissement de la surface peut rapidement laisser apparaître des produits très colorés, souvent inesthétiques.
Cependant, l’aluminium pur et les alliages très faiblement alliés (> 99 % mass.) ont des propriétés mécaniques très insuffisantes comparativement aux aciers faiblement alliés. L’utilisation d’alliages s’avère donc nécessaire pour beaucoup d’applications. Peu de métaux sont solubles dans l’aluminium, et l’ajout d’éléments d’alliage entraîne irrémédiablement la formation de phases intermétalliques (IM) multiples . L’amélioration des procédés par divers traitements thermiques et la recherche de nouvelles phases sont à l’origine de nouveaux alliages légers à hautes propriétés mécaniques permettant d’atteindre des résistances mécaniques très élevées. Néanmoins, la présence de phases intermétalliques diminue, parfois assez fortement, la résistance à la corrosion du matériau aluminium. Les alliages d’aluminium ont donc un comportement en corrosion très variés et très variables.
Dans cet article, nous commencerons par détailler les propriétés en corrosion de l’aluminium pur : les aspects thermodynamiques, cinétiques et les principaux produits de corrosion. Les différents aspects du comportement électrochimique en corrosion des alliages d’aluminium seront abordés, suivis de la description des différents mécanismes de corrosion des alliages et des morphologies obtenues. Enfin, les méthodes de caractérisation et de mesure de la corrosion seront discutées afin d’orienter le choix du matériau aluminium.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
electrochemistry | aluminium | metallurgy | corrosion
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2005 par Max REBOUL
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Mesures et caractérisations3. Types et mécanismes de corrosion
Les types de corrosion sont décrits soit par la morphologie et l’aspect des dommages (attaque généralisée, formation de piqûres, attaque intergranulaire…), soit par le mécanisme principal d’interaction entre le matériau et le milieu (corrosion galvanique, corrosion par aération différentielle…), soit par le milieu corrosif (corrosion atmosphérique, corrosion par les sels métalliques…). Les combinaisons de cas sont donc très nombreuses. L’objectif de ce chapitre est de donner quelques règles de comportement des alliages d’aluminium dans les cas les plus courants.
3.1 Corrosion uniforme
La corrosion généralisée uniforme est caractérisée par la diminution homogène de l’épaisseur de métal de la pièce. Elle est généralement très faible pour les alliages d’aluminium faiblement alliés (séries 3xxx, 5xxx et 6xxx) à pH neutre (4 < pH < 9), puisque les alliages sont passifs (cf. figure 1). Les températures élevées (jusqu’à 80 °C) sont habituellement bénéfiques pour renforcer la couche passive et diminuer la vitesse de corrosion uniforme si la concentration en chlorure est limitée .
Néanmoins, les alliages plus fortement alliés et riches en cuivre (séries 2xxx et 7xxx) ont des vitesses de corrosion uniforme non négligeables en raison d’un enrichissement progressif en cuivre à la surface qui catalyse la réaction cathodique de réduction de l’oxygène.
Généralement, sur des temps longs, la masse de métal consommée par la corrosion uniforme par unité de surface représente environ 60 à 90 % de la masse totale de métal corrodé. Autrement dit, la corrosion...
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Types et mécanismes de corrosion
BIBLIOGRAPHIE
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(6) - VARGEL (C.) - Corrosion...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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AFNOR Aluminium et alliages d’aluminium – Composition chimique et forme des produits corroyés - NF EN 573 - 2005
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AFNOR Aluminium et alliages d’aluminium – Système de désignation applicable aux lingots pour refusion en aluminium allié, aux alliages-mères et aux produits moulés - NF EN 1780 - 2003
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AFNOR Corrosion des métaux et alliages – Corrosivité des atmosphères – Valeurs de référence relatives aux classes de corrosivité - NF EN ISO 9224 - 2012
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AFNOR Corrosion des métaux et alliages – Détermination de la résistance à la corrosion intergranulaire des alliages d’aluminium aptes au traitement thermique de mise en solution - NF EN ISO 11846 - 2008
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