Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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)
-
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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Comportement électrochimique des alliages d’aluminium
En anglais
1. Généralités : corrosion de l’aluminium
1.1 Aspect thermodynamique : diagramme E-pH
L’aluminium fait partie des métaux très oxydables avec un potentiel d’électrode standard très faible, E 0(Al3+/Al) = –1,66 V/ENH . Il peut donc être oxydé par les oxydants usuels tels que l’oxygène gazeux O2 ou les ions H+, mais aussi directement par la molécule d’eau H2O. Le diagramme E = f(pH) de l’aluminium dans l’eau montre que l’aluminium métal n’est pas stable dans l’eau et est oxydé en hydroxyde d’aluminium Al(OH)3 ou oxyde d’aluminium Al2O3 solide (appelé aussi « alumine ») entre pH 4 et 9 (figure 1, ligne 1). À pH < 4, l’aluminium est oxydé en ion soluble Al3+ (figure 1, ligne 2). À pH > 9, il se forme l’ion aluminate soluble
, pour une concentration de 10–6 mol.L–1 en aluminium dissous (figure 1, ligne 3) .
En milieu neutre, l’aluminium est donc instantanément recouvert par une couche compacte et isolante électriquement, appelée « couche passive ». L’aluminium est, dans ces conditions, un métal passif.
En milieu acide ou basique, la dissolution de l’aluminium est largement utilisée dans les procédés de décapage. Cependant en milieu acide très concentré, l’oxydation rapide de l’aluminium entraîne une forte concentration en ions Al(+III) au voisinage de la surface et la stabilisation...
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Généralités : corrosion de l’aluminium
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DAVIS (J.R.) - Alloying: understanding the basics. - ASM International p. 351-416 (2001).
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(2) - BARD (A.J.), PARSONS (R.), JORDAN (J.) - Standard potentials in aqueous solutions. - IUPAC, Ed. Marcel Dekker, New-York (1985).
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(3) - POURBAIX (M.) - Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. - National Association of Corrosion Engineers, USA, (1974).
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(4) - BUNKER (B.C.), NELSON (G.C.), ZAVADIL (K.R.), BARBOUR (J.C.), WALL (F.D.), SULLIVAN (J.P.), WINDISCH Jr. (C.F.), ENGELHARDT (M.H.), BAER (D.R.) - Hydration of Passive Oxide Films on Aluminum. - Journal of Physical Chemistry B, 106, p. 4705-4713 (2002).
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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 – 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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