corrosion par piqûres d'aluminium

Corrosion de l’aluminium | 13 types expliqués

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L’aluminium est le deuxième métal le plus abondant sur terre et en raison de ses excellentes propriétés, il est l’un des métaux les plus utilisés aujourd’hui. Par conséquent, il est utile de connaître les conditions qui raccourcissent la durée de vie de ces métaux.

La corrosion de toute boîte métallique impact significatif sur sa résistance fonctionnelle causant des dommages structurels comme des fissures, une rupture partielle et une défaillance totale du matériau dans des cas extrêmes. Dans cet article, nous allons approfondir la corrosion de l’aluminium pour mieux comprendre les différents types de corrosion pouvant affecter le métal.

Qu’est-ce que la corrosion de l’aluminium?

La corrosion de l’aluminium est la décroissance progressive des molécules d’aluminium en ses oxydes qui dégrade ses propriétés physiques et chimiques.

Par nature, l’aluminium est un métal réactif mais c’est aussi un métal passif.

Cela signifie que tandis que l’aluminium naissant réagira avec l’oxygène et l’eau dans l’environnement, le composé résultant formera une couche sur la surface protégeant le matériau en dessous de toute corrosion supplémentaire. Cette couche d’oxyde non réactif adhère bien à la surface et ne s’écaille pas facilement, de la même manière que l’acier inoxydable.

Contrairement aux processus délibérés comme la gravure au laser, l’anodisation ou l’éclaircissement, la corrosion est un processus lent et se produira sur plusieurs mois ou années. Ce qui rend l’aluminium unique, c’est qu’il existe de nombreux types de voies de corrosion. La compréhension de ces différents phénomènes de corrosion est la première étape de l’application de mesures de contrôle pour réduire ou empêcher complètement leur apparition.

Types de corrosion de l’aluminium

Corrosion atmosphérique

La forme la plus courante de corrosion de l’aluminium. La corrosion atmosphérique de l’aluminium se produit à la suite d’une exposition à des éléments naturels. En raison de sa possibilité de se produire dans la plupart des endroits, la corrosion atmosphérique constitue la part du lion des dommages totaux causés à l’aluminium dans le monde par tous les types de corrosion combinés.

La corrosion atmosphérique peut être divisée en trois sous-catégories. Ceux-ci sont secs, humides et humides, en fonction des niveaux d’humidité de l’environnement de service.

Comme la teneur en humidité peut changer un peu en fonction de votre situation géographique, certaines régions observeront une corrosion plus importante que d’autres.

D’autres facteurs environnementaux qui affectent l’étendue de la corrosion atmosphérique sont la direction du vent, la température et les changements de précipitations. La concentration et la variété des polluants dans l’air, la proximité de grands plans d’eau, etc. jouent également un rôle important.

La corrosion atmosphérique peut être exacerbée si la conception ne permet pas l’évacuation de l’humidité. La création de poches d’eau pour la pluie et la condensation, par exemple, sont des défauts de conception nuisibles.

Corrosion galvanique

La corrosion galvanique, également connue sous le nom de corrosion métallique différente, peut affecter l’aluminium c’est physiquement ou à travers un électrolyte connecté à un métal noble. Le métal noble peut être n’importe quel métal ayant une réactivité moindre par rapport à l’aluminium.

La réactivité d’un métal dépend de sa position dans la série électrochimique. La gravité de la corrosion sera pire si l’autre métal est plus éloigné de l’aluminium dans la série électrochimique.

L’intensité de la corrosion est la plus élevée à l’intersection, où les deux métaux se rencontrent, et diminue à mesure que nous nous éloignons de cette interface.
Par exemple, si l’aluminium et le laiton sont en contact ou même proches l’un de l’autre et placés dans l’eau de mer, une cellule galvanique se forme. Ensuite, la pièce en aluminium se corrode en agissant comme anode (borne positive).

Cela peut être un problème dans les bateaux où les raccords en laiton peuvent être proches des raccords en aluminium alors qu’ils sont tous deux immergés dans l’eau de mer. Les électrons passent de l’aluminium au laiton à travers l’eau de mer.

Ce type de cellule galvanique peut se former par inadvertance dans d’autres environnements de service et entraîner une corrosion galvanique. La corrosion galvanique peut être beaucoup plus rapide que la corrosion atmosphérique normale.

Corrosion par piqûres

La corrosion par piqûres est un phénomène de corrosion de surface de l’aluminium métal caractérisé par de petits trous (creux) sur la surface. Habituellement, ces piqûres n’affectent pas la résistance du produit. Il s’agit plutôt d’un problème esthétique, mais peut entraîner une défaillance si l’aspect de la surface est critique.

La corrosion par piqûres se produit généralement dans les régions où le sel est présent dans l’atmosphère, car la présence d’anions chlorures en est responsable. Les sels de sulfate peuvent également provoquer une corrosion par piqûres dans une certaine mesure. Le pire des cas de corrosion par piqûres est observé en présence de sels alcalins et acides.

Pour que la corrosion par piqûres se produise, le potentiel de l’alliage doit être supérieur au potentiel de l’électrolyte (solution saline). L’existence de défauts de surface aux joints de grains et de particules de deuxième phase est un précurseur de la corrosion par piqûres.

Corrosion caverneuse

corrosion des crevasses en aluminium

La corrosion caverneuse est une forme de processus de corrosion localisé dans les matériaux. Des matériaux qui se chevauchent ou des erreurs de conception involontaires peuvent entraîner la formation de crevasses. Par conséquent, la collecte de l’eau de mer dans ces poches peut entraîner une corrosion par crevasses.

Même un petit espace entre un boulon et la structure suffit pour que ce type de corrosion commence. Au fil du temps, l’aluminium du matériau se dissout et précipite dans l’eau de mer. Cet aluminium ionique absorbe l’oxygène de l’air ambiant et les ions hydroxyde de l’électrolyte, formant de l’hydroxyde d’aluminium.

Cette réduction de l’oxygène rend la crevasse acide en présence de chlorures ce qui accélère la vitesse de corrosion.

Corrosion intergranulaire

En ce qui concerne l’aluminium, la limite des grains est électrochimiquement différente de la microstructure en alliage. Cela provoque un potentiel électrochimique établi entre les deux et un échange d’électrons a lieu.

Il existe de multiples variantes de corrosion intergranulaire basées sur des traitements thermochimiques et des structures métalliques. On le retrouve également à différents degrés dans différentes séries d’alliages d’aluminium. Les alliages de la série 6xxx, par exemple, sont relativement moins sensibles à ce type de corrosion de l’aluminium.

Le chemin anodique variera selon les différents systèmes d’alliage. Alors que dans la série 2xxx, il apparaît comme une bande étroite de chaque côté de la frontière des grains, dans la série 5xxx, il se manifeste comme un chemin continu le long de la frontière des grains.

Comme la corrosion par piqûres, la corrosion intergranulaire commence à partir d’une fosse. Cependant, il se propage beaucoup plus rapidement le long des joints de grains sensibles.

Corrosion par exfoliation

La corrosion par exfoliation est un type spécial de corrosion intergranulaire que l’on trouve dans les alliages d’aluminium qui ont des structures directionnelles marquées. Ceci est principalement évident dans produits en aluminium ayant subi des procédés de laminage à chaud ou à froid.

Il se produit le long des joints de grains allongés dans la microstructure. Le terme exfoliation vient du fait que le produit de corrosion est plus volumineux et donne l’impression de se soulever de la surface du matériau.

Ce type de corrosion de l’aluminium se dilate au-dessus de la surface et augmente latéralement les contraintes dans le produit. À son tour, cela provoque une action de calage initialement à la surface avant de migrer dans la majeure partie du produit. Un délaminage sévère a lieu et le matériau s’affaiblit. La dégradation de la surface peut entraîner des piqûres, des écaillages et des cloques.

Les séries 2xxx, 5xxx et 7xxx sont plus sujettes à la corrosion exfoliante en raison de leurs structures de grains hautement directionnelles. Cela rend les joints de grains beaucoup plus sensibles à la corrosion intergranulaire.

La sensibilité à la corrosion exfoliante peut être modifiée en utilisant des méthodes de traitement thermique pour redistribuer les précipités.

Corrosion générale

Lorsque la corrosion se produit presque uniformément sur une surface de produit en aluminium, il s’agit d’une corrosion uniforme ou générale.

Ce type de corrosion peut survenir avec des produits constamment exposés à un milieu fortement acide ou alcalin. Il peut également se produire en présence d’un potentiel électrochimique élevé lorsque le produit est dans un électrolyte. Un exemple typique est rouille d’une plaque d’aluminium en solution acide.

La corrosion uniforme est le résultat du déplacement continu des régions d’anode et de cathode en contact avec l’électrolyte qui se manifeste par une attaque corrosive uniforme sur la surface.

Dans les solutions à pH élevé et bas, la couche d’oxyde est également instable et ne protège pas le métal en dessous. L’épaisseur du matériau diminue et il finira par se dissoudre complètement.

L’attaque n’est pas complètement uniforme et il y aura des pics et des vallées. L’absence de petites zones corrodées profondes suffit à le qualifier d’exemple général de corrosion.

Corrosion de dépôt

La corrosion par dépôt se produit lorsqu’un un métal différent se dépose sur la surface de l’aluminium, entraînant une corrosion localisée grave.

Imaginez de l’eau qui coule à travers un tube en cuivre. Lorsque l’eau s’écoule, elle capte les ions cuivre. Ces ions de cuivre sont maintenant en solution. Lorsque cette solution entre en contact avec une surface ou un récipient en aluminium, elle y dépose ces ions de cuivre.

Ces ions forment maintenant une cellule galvanique subtile qui corrode l’aluminium par piqûres si les ions sont plus faibles dans la série électrochimique ou galvanique. Plus la différence entre l’aluminium et l’ion déposé dans la série galvanique est grande, plus la corrosion est mauvaise.

Même une concentration de 1 ppm de solution d’ions cuivre est connue pour effectuer une corrosion grave sur la surface de l’aluminium.

Les métaux qui peuvent provoquer la corrosion des dépôts d’aluminium sont appelés «métaux lourds». Certains métaux lourds importants sont le cuivre, le mercure, l’étain, le nickel et le plomb.

La corrosion causée par cette méthode est plus prononcée dans les solutions acides que dans les solutions alcalines. En effet, ces ions ont une faible solubilité dans les solutions alcalines.

Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC)

fissuration par corrosion sous contrainte en aluminium

La fissuration par corrosion sous contrainte (ci-après dénommée SCC) est une forme de corrosion intergranulaire qui peut entraîner une défaillance totale des pièces en aluminium.

Trois conditions doivent être remplies pour que cette corrosion se produise. Un alliage sensible est le premier d’entre eux. Tous les alliages d’aluminium ne sont pas également sujets au SCC. Les alliages à haute limite d’élasticité sont plus susceptibles de souffrir de la fissuration par corrosion sous contrainte.

La deuxième condition est que le l’environnement de service doit être humide ou mouillé. La troisième condition est la existence d’une contrainte de traction dans le matériau. Cette contrainte de traction est responsable de l’ouverture de la fissure et de sa propagation à travers le métal.

Il existe deux types de processus SCC. Le premier est la fissuration par corrosion sous contrainte intergranulaire (IGSCC) dans laquelle la fissure se propage le long de la frontière des grains. La seconde est la fissuration par corrosion sous contrainte transgranulaire (TGSCC) où la fissure se déplace à travers les corps de grains et non le long des limites.

Corrosion par érosion

corrosion par érosion de l'aluminium

La corrosion par érosion de l’aluminium est causée par l’impact d’un jet d’eau à grande vitesse sur le corps en aluminium.

Deux facteurs qui aggravent l’érosion-corrosion sont la vitesse de l’eau et son niveau de pH. L’existence d’une teneur en carbonate et en silice dans l’eau peut encore augmenter le taux de corrosion.

Dans l’eau pure, la corrosion de l’aluminium se déroule à un rythme lent. Mais lorsque le pH dépasse 9, ce taux augmente. Dans l’eau acide, la corrosion est plus rapide.

La corrosion par érosion peut être évitée en contrôlant les facteurs ci-dessus. Soit en réduisant la vitesse de l’eau, soit en maintenant la qualité de l’eau, ou les deux peuvent réduire considérablement l’érosion-corrosion. Améliorer la qualité de l’eau signifie maintenir le pH le plus près possible du neutre (<9) et réduire la teneur en silice et en carbonate.

Fatigue de corrosion

C’est un fait bien connu que la fatigue peut entraîner une défaillance complète d’un produit si elle n’est pas contrôlée. Dans le cas de l’aluminium, les fissures de fatigue peuvent servir de sites d’initiation à la corrosion par piqûres.

La fatigue due à la corrosion de l’aluminium se produit soumis à plusieurs reprises à un stress faible pendant de longues périodes. L’initiation et la propagation des fissures se font plus facilement dans un environnement corrosif comme l’eau de mer et les solutions salines.

La fatigue due à la corrosion ne peut se produire sans la présence d’eau dans l’atmosphère. Il reste également largement insensible à la direction des contraintes car la propagation des fissures est principalement transgranulaire. Ainsi, les contraintes n’affectent pas sa propagation contrairement au cas du SCC.

Corrosion filiforme

corrosion filiforme

La corrosion filiforme ou par voie de vers est déclenchée par une corrosion par piqûres. Il commence aux points où la peinture a décollé de la surface de l’aluminium. La raison pourrait être des rayures ou des ecchymoses sur la surface qui exposent la surface métallique sous-jacente.

La corrosion filiforme se produit et se propage facilement en présence d’anions chlorures et d’une humidité élevée. Bien qu’il commence par la corrosion par piqûres d’eau salée, le mode de propagation est celui de la corrosion par crevasses.

La tête de la piste de ver est acide et a une teneur élevée en chlorure. Il absorbe l’oxygène et sert d’anode. La dernière partie de la piste de ver sert de cathode et la réaction s’ensuit.

La corrosion filiforme peut être évité en gardant la surface exempte de dommages et en fermant tous les petits espaces avec de la peinture ou de la cire. L’humidité relative de l’environnement doit être réduite si possible.

Corrosion microbiologique induite

La corrosion induite microbiologique ou MIC est corrosion causée par des micro-organismes / champignons. Ce type de corrosion est constaté dans les réservoirs de carburant et d’huile de lubrification.

En présence d’eau dans l’huile, les microbes et les champignons peuvent prospérer. Certains de ces organismes sont capables de consommer du pétrole et excréter les acides qui peuvent provoquer la corrosion du récipient en aluminium utilisé pour le stockage.

Cet acide provoque une corrosion par piqûres dans le récipient en aluminium, entraînant éventuellement une fuite.

Pour éviter cela, le l’huile doit être purifiée autant que possible pour éliminer la teneur en eau. Vidanger l’eau à intervalles réguliers des réservoirs de carburant après la purification est également nécessaire. Si l’amélioration de la qualité du carburant n’est pas une option, l’utilisation de fongicides permet d’éviter la germination.

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