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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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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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- Version archivée 1 de juin 2005 par Max REBOUL
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Types et mécanismes de corrosion
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2. Comportement électrochimique des alliages d’aluminium
2.1 Composition des alliages
Les alliages d’aluminium sont désignés par un nombre de quatre chiffres suivis de la référence du traitement thermique (nomenclature fixée par l’Aluminium Association). Le premier chiffre désigne l’élément d’alliage principal, c’est-à-dire le plus concentré. Cette désignation a été normalisée par la norme NF EN 573 [M 4 663].
Les alliages d’aluminium utilisés en fonderie sont définis par la désignation détaillée dans les normes EN 1780 et EN 1706+A1 basée sur les symboles chimiques [M 4 675]. Les alliages très souvent utilisés en fonderie sont du type Al-Si (souvent encore désignés par l’ancienne norme française, AS).
Seuls neuf éléments ont une solubilité supérieure à 1 % à basse température (200 °C) dans l’aluminium. Par conséquent, lors du refroidissement et les traitements thermiques, les éléments d’alliage forment différents types de phases ou particules intermétalliques (IM) (appelés aussi « précipités ») :
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les particules durcissantes : ces particules apparaissent généralement lors d’un vieillissement naturel à température ambiante (maturation) ou d’un traitement thermique (revenu). Elles ont une taille comprise entre quelques nanomètres et environ 200 nm et assurent le durcissement structural de l’alliage. Le tableau 1 indique la composition chimique des principales phases durcissantes de chaque série d’alliages ;
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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 Aluminium et alliages d’aluminium – Pièces moulées – Composition chimique et propriétés mécaniques - EN 1706+A1 - 2021
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AFNOR Aluminium et alliages d’aluminium – Produits corroyés – Désignation des états métallurgiques - NF EN 515 - 2017
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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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