Cours_Corrosion-Généralité

7/28/2019 Cours_Corrosion-Gnralit

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ET EXEMPLES

[email protected]

Corrosion et Traitement de surfaceTl: 03-89-32-72-20 Fax:03-89-59-97-87

LA CORROSION :LA CORROSION :

FORMES


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COURS CORROSION

PENDANT QUE VOUS LIREZ CES LIGNES 400KILOGRAMMES DE FER AURONT DISPARU EN

FRANCE SOUS LEFFET DE LA CORROSION.

(1937*)

* Aujourdhui dans le monde :

1/4 de la production annuelle mondiale

dacier dtruite, ce qui reprsente 5 tonnes

dacier par seconde environ.

PRINCIPAL MODE DE DEGRADATION DANS LE MONDEdevant les phnomnes dusures et de ruptures.


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LA CORROSION AFFECTE TOUS LES MATERIAUX :

Mtalliques Organiques (polymres) et Minraux (cramiques)

COURS CORROSION

La rsistance la corrosion

NEST PAS une proprit intrinsque du matriau


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COURS CORROSION

+ Facteur Humain

+ Pollution de lEnvironnement

LE COUT DE LA CORROSION :

COTS DIRECTS :

Remplacement des matriauxcorrods,

Rfection et entretien des moyens deprotection,

COTS INDIRECTS :

Frais darrt des installations,

Perte de produits,

La corrosion touche tous les domaines de lconomie

Dans les pays industrialiss les cots de la corrosion reprsentent

3 4 % du PNB


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Dgradation ou transformation du matriau et de ses proprits par

raction physico-chimique avec lenvironnement

QU EST-CE QUE LA CORROSION ?

COURS CORROSION

CORROSION ?

(Corrodere = ronger, attaquer)

ENVIRONNEMENTMATERIAU

SURFACE

REACTION DECORROSION

La CORROSION traduit donc LINTERACTION entre la

SURFACE dun MATERIAU et son ENVIRONNEMENT.


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QU EST-CE QUE LA CORROSION ?

COURS CORROSION

CORROSION

=

Matriau- GAZ Matriau- LIQUIDE

REACTIONS A LINTERFACE

Corrosion SECHEProcessus Diffusionnel

Corrosion HUMIDERactions lectrochimiques


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COURS CORROSION

QUEST CE QUUNE REACTION ELECTROCHIMIQUE ?

Une raction lectrochimique est une transformation chimique qui implique un transfertde charges linterface entre un conducteur lectronique (le matriau mtallique), appellectrode, et un conducteur ionique liquide (le milieu environnant), appel lectrolyte.

Les ractions lectrochimiques peuvent donc se produire dans tous les liquides (ou

solutions) conduisant llectricit tel que par exemple, leau douce, leau de mer, lair

humide, les acides, les bases (soude, potasse, ammoniaque), etc

Elles prennent naissance lorsque deux parties dune structure (ou deux zones dun mme

matriau) possdent un potentiel lectrique diffrent formant ainsi une pile lectrochimique

que lon appelle pile de corrosion.

Comme toutes les piles, les piles de corrosion se composent dune partie anodique(potentiel le plus bas ou ple ngatif) et dune partie cathodique (potentiel le plus haut ouple positif) connectes entre elles et en contact avec un lectrolyte.


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COURS CORROSION

ORIGINE DES PILES DE CORROSION ?

La formation de micropiles dans un mtal est induite par la prsence dhtrognitsphysique et/ou chimique.

Quelle partie du mtal ou de lalliage va jouer le rle danode ou de cathode ?

Htrognit structural,

Htrognit de surface,

Htrognit de composition du milieu environnant,

Htrognit occasionne par les conditions demploi ou de mise en uvre,

Tout dispositif mtallique prsentant des htrognits, mis au

contact dun lectrolyte, est susceptible de se corroder.


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COURS CORROSION

PAR EXEMPLE :

Entre deux zones oxygnes diffremment,

Suite une diffrence de T entre certains points du mtal, Suite une modification de la valeur du pH de la solution agressive,

Par des diffrences locales de la concentration de sels de la solution agressive

Entre deux phases dun mme mtal (alliage biphas),

Suite la prsence de dpts ou couches de protection la surface des mtaux,

Entre deux tats dun mme mtal (zones crouies et non crouies),

Entre la matrice dun mtal et des inclusions,

Suite diffrentes conditions de contraintes et de dformations,

Suite une rugosit de surface diffrente,

Suite des dfauts de surface (rayures, abrasion, particules incrustes,..)

Suite une vitesse de fluide diffrente,

Entre deux mtaux diffrents, .

Une diffrence de potentiel peut apparatre :


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COURS CORROSION

MECANISME DE LA CORROSION ELECTROCHIMIQUE :

Comme tous les processus doxydo-rduction, la corrosionlectrochimique peut donc tre dcompose en, au moins deuxdemi-ractions dpendantes l'une de l'autre et se droulant endiffrents points du mtal :

Une raction dOXYDATION

et une raction de REDUCTION

Les ractions lectrochimiques sont des ractions doxydo-rduction :

Cest--dire que le mtal soxyde en rduisant le milieu ambiant.

Rduction

Oxydation


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LOXYDATION correspond une PERTE DELECTRONS.

Loxydation d'un corps s'accompagne toujours de la rduction d'un autre (les lectronsne peuvent pas se balader tous seuls et sont ncessairement capts).

Fe

Milieu aqueux

Ion Fe2+

2e-PROCESSUS ANODIQUE (ou raction anodique)

COURS CORROSION

QUEST CE QUUNE REACTION DOXYDATION ?

Le corps qui libre des lectrons est oxyd et est nomm le rducteur de la raction.

MMn+ + n e-

M est un atome du mtal

Mn+ est la forme ionise

de latome du mtal

n est le nombre dlectrons mis en

jeu (cest la valence du mtal)

e - : llectron

Fe Fe2+ + 2e-

Al Al3+ + 3e-

Cu Cu2+ + 2e-

Zn Zn2+ + 2e-

Exemples:


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LA REDUCTION correspond un GAIN DELECTRONS.

Fe

Milieu aqueux

Ion Fe2+

2e-

PROCESSUS CATHODIQUE (ou raction cathodique)

COURS CORROSION

QUEST CE QUUNE REACTION DE REDUCTION ?

Le corps qui capte des lectrons est rduit et est nomm loxydant de la raction.

Mn+ + n e- M

Ox + n e- RedOx est lespce oxydeprsente dans le milieu

Red est la forme rduite delespce oxyde Ox

Exemples:

ou

Ion H+

+Ion H+ H2

Rduction des ions H+ en hydrogne gazeux

2H+ + 2e- H2

Rduction de loxygne dissout

1/2O2 + H2O + 2e- 2OH-


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COURS CORROSION

QUEST CE QUUNE REACTION DOXYDO-REDUCTION ?

LOXYDATION (MMn+ + n e-) et la REDUCTION (Mn+ + n e- M) correspondent

des demi-ractions doxydo-rduction.

Une raction doxydo-rduction implique en effet deux couples oxydo-rducteursdiffrents.

H2 2H+ + 2e-

Fe Fe2+ + 2e- 1ercouple oxydo-rducteur

Second couple oxydo-rducteur

Au cours de la raction doxydo-rduction, le rducteur (Fe) dun des couples cde des

lectrons loxydant (H+) de lautre couple.

Une raction doxydo-rduction est donc une raction dchange dlectrons entre

loxydant dun couple et le rducteur dun autre couple.

Rducteur Oxydant + ne- Forme gnrale

Un mtal

Une espce chimique


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COURS CORROSION

Potentiel normal doxydorduction E0 (V) 25C

Au3+ 1.5 Au

O2 1.23 H2O

Pt2+ 1 Pt

Hg2+ 0.86 Hg

Fe3+ 0.77 Fe

Cu2+ 0.34 CuH+ 0 H2

Pb2+ -0.13 Pb

Sn2+ -0.14 Sn

Ni2+

-0.23 NiFe2+ -0.44 Fe

Zn2+ -0.76 Zn

Al3+ -1.66 Al

E0 nous renseigne qualitativement sur la spontanit du mtal se corroder+ E0 est grand, plus loxydant du couple est fort et plus le rducteur est faible

Pouvoiroxydantcroissant

Pouvoirrducteur

croissant

QUELQUES COUPLES REDOX :

Potentiel de rfrence prisarbitrairement

Un couple Redox

Forme Oxydante Forme Rductrice

METAUXNOBLE OU

CATHODIQUE

METAUXANODIQUE

E0 (V)


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COURS CORROSION

Une substance sera dautant plus oxydante (corrosive) que le potentiel de soncouple redox est lev.

Une substance sera dautant plus rductrice (corrodable) que le potentiel de soncouple redox est faible.

Par consquent:


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COURS CORROSION

EXEMPLE :

Exemple de raction entre 2 couples

oxydant/rducteur

E0 (V)

Cu2+ 0.34 Cu

Zn2+ -0.76 Zn

Zn + Cu2+

Cu + Zn2+

Rduction

Oxydation

La raction doxydorduction spontane entre 2 couples seffectue toujours entre

loxydant le plus fort et le rducteur le plus fort

Acier galvanis

Prsence dions

cuivrique dans de leau

sanitaire vhicule par

une conduite en acier

galvanis

(rgle dite du gamma )

EXEMPLE:

dou, pour cette exemple, corrosion de la couche de galvanisation (revtement de zinc)


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COURS CORROSION

Du point de vu de la corrosion, la surface (zone 1 anodique) sur laquelle a lieu la raction

doxydation (Fe Fe2+ + 2e-) correspond la dissolution du mtal qui a lieu avec une

mission dlectrons dans le matriau et passage dions positifs en solution. La surface (zone

2 cathodique) sur laquelle a lieu la raction de rduction de llectrolyte (2H+ + 2 e- H2)

correspond la consommation des lectrons mis dans la zone 1 (neutralisation des charges) :

Fe Fe2+ + 2 e-

Sige de la corrosion

Rduction du milieu

Circulation dlectrons

2e-

2H+ + 2 e- H2

METAL (Fer) subissant un phnomne de corrosion lectrochimique en milieu acide

Fe

lectrolyte (solution aqueuse)

Zone 1 ANODIQUE

Fe2+

2e-Zone 2 CATHODIQUE

Oxydation du mtal

2e-2e-

H2O

OH-

H+

H2O

H++

Pas de corrosion

OH-

H2

e- e-

2e-

Dgagement

dhydrognegazeux


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Un matriau, en rgle gnrale mtallique

La prsence dun lectrolyte conducteur (solvant polaire) Une zone anodique sige de la corrosion et une zone cathodique sige de la

rduction du milieu

Une diffrence de potentiel (ddp) entre la zone anodique et la zone cathodique

La circulation dun courant lectrique entre deux points anode-cathode de lasurface (lectrons dans le mtal, ions dans llectrolyte)

Pour un processus de corrosion lectrochimique donn, on a toujours les lments suivants:

COURS CORROSION

EN CONCLUSION :

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