Revêtements métalliques
Protections anticorrosion des alliages d’aluminium

L’emploi des alliages d’aluminium s’est développé en raison de leur légèreté et de leur résistance aux phénomènes de corrosion. Cependant l’aluminium pur et les alliages très faiblement alliés restent très malléables et ont une résistance mécanique limitée.

Le développement industriel de ces alliages a donc nécessité l’amélioration des propriétés mécaniques du matériau aluminium (résistance à la traction, résistance à la fatigue…). Ainsi, après la mise au point du procédé métallurgique Hall-Héroult à la fin XIX^e siècle, l’aluminium est devenu un métal d’intérêt avec la publication du brevet allemand d’Alfred Wilm en 1909 sur les alliages Al-Cu-Mg, appelés « Duralumin », qui a marqué le début du développement des alliages d’aluminium à hautes résistances mécaniques, comparables à celles d’aciers au carbone faiblement alliés. Ces alliages ont été rapidement utilisés dans le domaine de la construction mécanique et des transports, notamment dans le domaine aéronautique.

Cependant, dès les années 1920-1930, des problèmes de détérioration des alliages Al-Cu-Mg utilisés dans l’aéronautique ont été rapidement détectés par le National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) aux États-Unis (devenu National Aeronautics and Space Administration – NASA – en 1958). En effet, l’ajout d’éléments d’alliages dans l’aluminium entraîne la formation de phases intermétalliques et diminue drastiquement la résistance à la corrosion de l’aluminium. Des traitements de surface anticorrosion à base de chromates, déjà utilisés sur les aciers, puis des traitements d’anodisation ont alors été appliqués avec succès sur les alliages d’aluminium pour améliorer leur durée de vie.

Actuellement, de nombreux traitements anticorrosion permettent d’utiliser les alliages d’aluminium dans des atmosphères industrielles très corrosives (riche en SO₂, NaCl dans l’industrie des transport), ou au contact de milieux acides ou oxydants (solutions désinfectantes, acides dans l’industrie agroalimentaire…).

Depuis le début des années 2000, la réglementation européenne sur l’utilisation de produits chimiques (règlement REACH : Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals) et les normes sur les rejets des effluents industriels nécessitent la recherche de nouveaux traitements de surface à base de produits non toxiques (sans chrome(VI)) et sans cations métalliques lourds (comme l’ion Ni²⁺). Cela impose également d’intensifier les procédés afin de réduire les effluents aqueux puis de traiter les effluents restants, ce qui augmente la complexité et les coûts de production. Parallèlement, la demande de revêtements multifonctionnels répondant à un cahier des charges multicritère est devenue essentielle pour assurer la compétitivité de nombreuses activités industrielles. Enfin, les exigences sociétales pour améliorer la durabilité des différents produits industriels, notamment les pièces métalliques, requièrent d’améliorer constamment les protections anticorrosion. Il est donc apparu sur le marché de multiples procédés de protection, et la recherche et développement reste très active sur ces thématiques.

L’objectif de cet article est donc de dresser un état des lieux des protections anticorrosion couramment utilisées pour les alliages d’aluminium en privilégiant la description raisonnée des mécanismes de protection, les mécanismes de synthèse des revêtements et leur différentes spécificités (épaisseur, performance, procédé…).

Différents types de classification de traitements de surface anticorrosion existent en fonction du mécanisme de protection (protection galvanique, anodique, cathodique), de la nature et l’épaisseur du revêtement, du mécanisme de formation du revêtement (notion de conversion chimique, électrochimique, dépôt, revêtement par diffusion) ou du procédé de réalisation (procédé discontinu ou batch, semi-continu, continu).

Après avoir rappelé les principes et les mécanismes essentiels d’une protection anticorrosion pour les alliages d’aluminium, les procédés seront abordés selon le mécanisme de formation des revêtements :

• les procédés utilisant les atomes du substrat pour construire un revêtement protecteur : revêtements par conversion chimique (phosphatation, procédé Trivalent Chromium Process ou TCP…) ou électrochimique (anodisation) ;

• les procédés d’addition de matière en surface sans modifications majeures de l’alliage sous-jacent : revêtements organiques (peinture) et organominéral (dépôt sol-gel), revêtement métallique ;

• les procédés de modification de la structure métallurgique de surface du substrat (sans addition majeure de matière) : traitements thermomécaniques (tribofinition, grenaillage…).

Enfin, nous conclurons sur l’importance de la succession des opérations de traitements pour obtenir l’efficacité anticorrosion souhaitée.