CORROSION

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La corrosion en solution

Les phénomènes de corrosion peuvent se développer suivant différents processus : corrosions chimique, électrochimique, biologique et corrosion accompagnée d'érosion.

La corrosion chimique est le résultat d'une réaction hétérogène entre une phase solide, le métal, et une phase gazeuse ou liquide. Il est très difficile de donner un exemple de corrosion chimique pure par un liquide puisque celle-ci est le plus souvent accompagnée d'une corrosion électrochimique. Cette dernière se manifeste lorsqu'il existe une hétérogénéité soit dans le métal, soit dans le réactif. L'existence de ces hétérogénéités détermine la formation de piles, et un courant électrique circule entre anodes et cathodes, les zones constituant les anodes étant attaquées.

La corrosion biologique correspond à l'attaque directe ou indirecte des métaux par des bactéries. Celles-ci peuvent produire des composés, par exemple le dioxyde de carbone, l'anhydride sulfureux ou des acides organiques qui attaquent le métal. Certaines bactéries comme Desulfovibrio desulfuricans réduisent les sulfates en soufre, et le sulfure de fer peut se former. L'attaque bactérienne apparaît en particulier dans les canalisations enterrées.

La présence de produits de corrosion adhérents et continus à la surface des métaux a souvent pour effet de ralentir le processus de corrosion. Si cette couche est éliminée en certains points par le mouvement du milieu environnant ou par les particules solides qu'il contient, il y a accélération de la corrosion ; on dit qu'il y a corrosion par érosion.

En général, ces différents types de corrosion n'interviennent pas indépendamment les uns des autres, ce qui a pour effet de rendre plus délicate l'interprétation des phénomènes.

Morphologie de la corrosion

La corrosion peut se manifester de quatre façons principales. Si elle se développe à la même vitesse en tous les points du métal, il s'agit de corrosion uniforme. C'est le cas de l'attaque du fer par l'eau avec formation de rouille.

Dans certains cas, l'attaque est localisée aux joints de grains du métal. On dit qu'il y a corrosion intergranulaire ou intercristalline. C'est un type de corrosion très dangereux car il se produit en profondeur et, bien que la perte de métal soit faible, il conduit rapidement à une chute des caractéristiques mécaniques du métal. On l'observe dans de nombreux alliages dans lesquels s'est développée une précipitation aux joints de grains.

La corrosion par piqûres se localise en certains points du métal. Elle peut avoir plusieurs origines, en particulier l'existence d'une discontinuité dans la couche protectrice recouvrant le métal.

Enfin, dans certains cas, la corrosion peut se manifester à l'intérieur des cristaux. Il s'agit alors de corrosion intra- ou transcristalline. Elle apparaît souvent dans les phénomènes de corrosion sous contrainte.

Facteurs de la corrosion

Comme toute réaction chimique, la corrosion des métaux dépend des facteurs qui caractérisent le réactif, en particulier de la concentration, du pH et de la température. Les facteurs métalliques y jouent également un rôle fondamental. C'est ainsi que la connaissance de la composition chimique d'un alliage est tout à fait insuffisante pour définir son comportement dans un milieu donné. Trois caractéristiques supplémentaires doivent être connues. Ce sont celles qui résultent des traitements thermiques, mécaniques et superficiels subis par l'alliage. Prenons l'exemple de l'acier inoxydable du type 18-8 (18 p. 100 de chrome, 8 p. 100 de nickel). S'il a subi une hypertrempe depuis 1 150 0C, il résiste très bien à l'attaque par l'acide sulfurique contenant du sulfate de cuivre. En revanche, si à partir de cette même température il est refroidi lentement, il devient très sensible à la corrosion intergranulaire. En effet, au cours du refroidissement, le carbure de chrome Cr23C6 précipite aux joints de grains et sa présence, en provoquant la formation de zones appauvries en chrome, a pour effet de favoriser une corrosion intergranulaire suivant un processus électrochimique.

Les traitements mécaniques déterminent en général un écrouissage du métal, dont la réactivité augmente alors. C'est ainsi que, dans les pièces préparées par emboutissage, la corrosion se manifeste de façon préférentielle dans les régions le plus déformées. C'est le cas de l'attaque des douilles en laiton dans les vapeurs ammoniacales. Un traitement de détente par chauffage de la pièce à 250 0C suffit, en éliminant les tensions, à supprimer le phénomène.

La corrosion se manifestant à l'origine à la surface du métal, il est logique que les caractéristiques de cette surface jouent un rôle important sur le comportement du métal à l'égard de la corrosion. Les caractéristiques superficielles des métaux et alliages qui définissent ce que l'on appelle l'état de surface peuvent être de nature cristallographique, chimique, physico-chimique ou microgéométrique ; les caractéristiques cristallographiques dépendent du type de structure, de la dimension des grains et du degré de perfection du réseau cristallin, en relation avec le mode d'élaboration du métal ou de l'alliage et avec ses conditions d'emploi ; les caractéristiques chimiques font intervenir aussi le degré de pureté du métal ou de l'alliage, donc la présence d'impuretés, de précipités ou de différentes phases intermétalliques ; les caractéristiques physico-chimiques dépendent de la nature du film le plus souvent présent à la surface du métal (films d'oxydes, composés organiques ou gaz adsorbés, qui établissent une barrière entre le métal et le réactif) ; enfin, les caractéristiques microgéométriques sont définies par le profil du métal, qui détermine en particulier la surface réelle soumise à l'action du milieu extérieur. Elles varient avec les méthodes utilisées pour la mise en forme des matériaux métalliques.

Corrosion électrochimique

Elle est causée par la présence d'hétérogénéités dans le métal ou dans le réactif. Les hétérogénéités du métal sont d'origine chimique ou cristallographique. Les premières sont dues à l'existence de différentes phases, les secondes à la juxtaposition de régions bien recristallisées et de zones écrouies dans le métal. Dans les deux cas, si le potentiel de corrosion au contact du réactif n'est pas le même en tous les points du métal, une pile électrochimique prend naissance avec passage d'un courant électrique. On dit alors qu'il existe dans le métal des piles locales formées de microanodes et de microcathodes. Les régions anodiques, c'est-à-dire celles dont le potentiel est le plus négatif, sont le siège d'une attaque et des ions métalliques passent dans la solution.

Le fer contenant des inclusions de sulfure de fer, plongé dans un électrolyte, est ainsi le siège d'un phénomè [...]

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Écrit par :

  • : Professeur, directeur du laboratoire des matériaux de l'université de technologie de Compiègne
  • : professeur à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie et à l'École nationale supérieure de chimie de Paris

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Pour citer l’article

Gérard BERANGER, Jean TALBOT, « CORROSION », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/corrosion/