dossier corrosion

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La CorrosionIntroduction

Ce module traite des principaux problèmes de corrosion affectant la durée de vie des composants

d’aéronefs, ainsi que des méthodes couramment utilisés en conception et fabrication pour

améliorer la résistance à la corrosion.

Tous les types de corrosion peuvent avoir des conséquences importantes (réduction de la durée

de vie, coût de réparation ou de remplacement important) si elles ne sont pas décelées (par

inspection) à temps ou réparées adéquatement. Tout particulièrement, la corrosion sous-tension

qui peut rapidement conduire à la rupture complète de la pièce ou du joint.

L’eau qui contient généralement des sels dissous et des produits chimiques de toutes sortes, est

l’agent corrosif le plus connu et la principale cause de la corrosion. Si l’on arrivait à empêcher

l’eau et tout les liquides corrosifs (ex: le carburant) de pénétrer l’assemblage, le problème serait

presque remédié. À ce effet, l’utilisation des composés élastomériques (les scellants) sur les

joints de recouvrements des tôles de revêtements extérieurs ainsi qu’à tous les endroits

permettant aux liquides de pénétrer, aident grandement à contrôler l’infiltration.

Les espaces résultant de mauvaises procédures de travail favorisent l’infiltration d’agents

susceptibles de générer la corrosion.

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La CorrosionLa corrosion métallique

À la température ambiante, la corrosion des matériaux métalliques est due à l’eau. Il s’agit d’un

mécanisme qui n’est pas simplement chimique, mais électrochimique. Il convient de rappeler

qu’un métal (ou alliage) est constitué d’atomes dont les électrons se sont détachés et circulent

librement dans le solide. Ce sont ces électrons libres qui conduisent le courant électrique dans ce

matériau.

La corrosion d’un métal dans une eau (acide, neutre, basique, salée ou non) comprend deux

réactions simultanées. L’une d’elle est la dissolution (oxydation) du métal dans l’eau. Ceci signifie

que des atomes (en fait des ions Me++) quittent le solide en y laissant des électrons e-. Une telle

dissolution n’est possible que si, simultanément, ces électrons sont neutralisés par une réaction

dite de réduction. Une telle réaction est par exemple, la formations d’ions hydroxydes OH, par

réduction de l’oxygène gazeux dissous dans l’eau. Les deux réactions élémentaires d’oxydation et

de réduction sont simultanées.

Les produits formés par ces deux réactions peuvent réagir entre eux et le nouveau corps formé

précipite à la surface du métal. Si ce recouvrement est étanche et empêche toute dissolution

ultérieure, le métal est dit passivé.

Ainsi dans l’eau des particules ionisées (ions) se déplacent à partir du solide. Elles subissent

donc une force de type électrique, perpendiculaire à l’interface et qui est égale au produit de la

charge électrique de l’ion par un vecteur appelé champ électrique. Ce champ dérive d’un potentiel

d’électrode E, c’est-à-dire qu’il est égal au gradient dE/dx, si x est la distance à l’interface.

Le système constitué par le métal dans l’eau peut alors être décrit par des variables dites d’état,

telles que la température, la composition chimique de l’eau, son pH et le potentiel E.

3

La CorrosionLa corrosion métallique

Les réactions fondamentales de la corrosion métallique sont : 1) dissolution 2) réduction 3)

recouvrement

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La CorrosionLes principes de la corrosion

I:La corrosion électrochimique

La corrosion électrochimique est la plus fréquente. Elle se traduit par une dissolution du métal du

fait à la formation de micropiles à la surface, et selon le processus suivant. À l’anode, le fer métal

perd deux électrons et se dissout sous forme d’ions ferreux. Les électrons libres migrent vers la

cathode et réagissent avec l’eau chargée d’oxygène pour former des ions hydroxydes. Ceux-ci

peuvent alors réagir avec les ions ferreux de l’anode pour former l’hydroxyde ferreux qui est à

son tour oxydé en hydroxyde ferrique par l’oxygène dissous.

Il s’agit de corrosion par aération différentielle. La piqûre qui se forme à l’anode, sous le dépôt, se

creuse peu à peu jusqu’au percement du métal. Toute formation de dépôt localisé (tartre non

uniformément réparti, dépôt bactérien, etc…) entraîne ce phénomène du à la corrosion par

aération différentielle.

Anode Cathode

AcierAluminium

électrolyte

Lorsque certaines conditions sont présentes, un courant électrique se met à circuler

dans le conducteur et le milieu électrolytique, (+). Ce courant permet à certains

ions métalliques de se détacher du matériau le plus anodique pour se combiner à

l’oxygène et former des oxydes (Al2O3).

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II : La corrosion biologique

La corrosion biologique est liée à la présence de certaines bactéries, qui accélèrent le processus

existant, ou qui créent un terrain favorable. En effet, les algues, et les bactéries ont la propriété de

piéger les matières en suspension de l’eau en circulation et de former des magmas adhérent aux

parois des installations thermiques (conduites d’eau) en occasionnant des déperditions (pertes)

de transfert calorifique. Cette situation peut être le départ d’un développement de bactéries

anaérobies à l’origine d’une corrosion bactérienne. Des dépôts de différentes natures peuvent

aussi générer une corrosion importante de type aération différentielle.

Les bactéries jouent un rôle important dans le processus de corrosion. Le cycle de la corrosion

biologique peut être résumé à l’interaction de trois types de bactéries. L’une est anaérobie, les

deux autres sont aérobies. Les sulfato-réductrices sont anaérobies. Elles agissent en

dépolarisant la cathode.

La corrosion provoquée par ces bactéries se matérialise par des piqûres localisées sous dépôt.

Les sulfobactéries utilisent les sulfures pour leur métabolisme, emmagasinent la soufre et

rejettent des ions sulfates sous forme d’acide sulfurique. Leur présence occasionne la formation

de boues et la modification du pH du milieu. Les sulfobactéries sont aérobies.

Les ferrobactéries du genre Gallionella sont aérobies. Elles agissent en oxydant le fer ferreux

avec la formation d’un dépôt d’hydroxyde ferrique. Il s’ensuit une dissolution du fer métal.

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III : La corrosion chimique

La corrosion chimique est une dissolution du métal dans une solution acide ou basique. Ce type

de corrosion met en jeu les mêmes processus électrochimiques que précédemment, mais

provient d’une arrivée régulière ou accidentelle d’un composé acide ou basique ce qui entraîne

une chute du pH et se manifeste par un état de corrosion grave.

Exemples de réactions chimiques

• déversement de l’acide contenu dans les batteries.

• présence de laitiers résiduels après soudage (soudures non nettoyées).

• présences de solutions caustiques résiduelles après nettoyage chimique.

Usinage chimique (chemical milling)

Le principe énoncé dans le paragraphe précédent, la réaction chimique, est utilisé comme

procédé industriel tout particulièrement en aéronautique. En effet, puisque le facteur poids est de

première importance, le concepteur ingénieur procède à une analyse de stress de toute la

structure pour déterminer les endroits spécifiques où les contraintes sont faibles, donc pour

déterminer les endroits où l’épaisseur du matériau peut être réduite au minimum

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32

1 : Nettoyage de la pièce (enlever les présences d’oxydes sur la pièce).

2 : La pièce est recouverte d’une matière plastique.

3 : Découper la matière protectrice aux endroits devant être amincis.

4 : L’épaisseur finale obtenue est en fonction du temps d’immersion dans la soude caustique.

5 : Rincer la pièce afin d’éliminer toute présence de soude caustique.

6 : Enlever la matière plastique aux endroits non usinés.

4

8

La CorrosionLes principales causes de la corrosion

1 : Infiltration d’eau ou de liquide dans la structure.

2 : Hétérogénéité des grains métalliques.

a) rivets,tôle

b) formage (pliage)

c) écrouissage

d) soudage

3 : Hétérogénéité des métaux (électropositivité, alliages).

4 : Contraintes externes (forces appliquées) ou internes (T.T.).

5 : Changement de température.

6: Variation de l’aération (effet Evans).

7 : Variation de la teneur en oxygène.

8 : Présence d’agents corrosifs (acides, carburants, solvants).

9 : Présence de corps étrangers (graphite-aluminium).

ExempleDes couples galvaniques dus à

l’association de différents métaux.

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La CorrosionLes types de corrosion

La corrosion de surface

La corrosion de surface affecte généralement la surface du matériel plutôt que ses propriétés.

Une surface d’apparence ternie, noircie ou légèrement rugueuse sont les principaux symptômes

de la corrosion de surface. Un traitement approprié, un nettoyage chimique suivi d’un rinçage et

d’un polissage prévient l’intensification du phénomène. Le gonflement local du revêtement de

surface comme la peinture ou la placage indique que la corrosion de surface a évolué vers une

corrosion locale.

La corrosion par piqûre (locale)

La corrosion par piqûre est une forme poussée de corrosion localisée. Elle est dû à la présence

de corps étrangers sur la surface d’une structure. Celle-ci se caractérise entre par le fait que la

corrosion se produit seulement localement formant des petits points à la surface du métal, mais

en raison du faible rapport entre la surface anodique et la surface cathodique, ces piqûres de

corrosion peuvent se développer rapidement et peuvent finir par perforer intégralement la

structure métallique. Une fracture prématurée pourrait résulter lors de l’application de charges

cycliques.

Le nombre de piqûres initiales dépend de l’alliage : par exemple, pour un alliage 1199 (aluminium)

le nombre de piqûres est de l’ordre de 100 par cm2, alors que pour un alliage contenant 4% de

cuivre, le nombre de piqûres est de l’ordre de 1000 par cm2. Par conséquent, les alliages de la

série 2xxx (c’est-à-dire ceux dans lequel le Cu est l’élément d’alliage principal) sont

particulièrement prédisposés à la corrosion par piqûre.

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Corrosion par piqûre, attaque

relativement profonde d’un alliage

non plaqué.

Piqûre sur un alliage d’aluminium

contenant du cuivre.

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Mécanisme de propagation de la piqûre

1)

2)

3)

La description du mécanisme de corrosion par

piqûre de l’aluminium est très complexe.

Cependant, il est généralement admis qu’il existe

deux étapes dans la mécanisme.

Le déclenchement des piqûres. Le déclenchement

de la corrosion par piqûre est souvent lié à la

présence de défauts locaux sur la surface du métal,

tels que des fissures dans l’oxyde ou des

ségrégations d’éléments d’alliage, et à la présence

d’anions agressifs, tels que des chlorures se

trouvant dans l’environnement. Les chlorures

brisent localement l’oxyde, de préférence aux points

faibles préexistants, qui finissent par devenir des

microfissures de plusieurs nm de diamètre.

La propagation des piqûres. Parmi les nombreuses

amorces de piqûres, seulement quelques unes vont

se propager.

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La corrosion intergranulaire

La corrosion intergranulaire attaque les joints de grains et peut se propager rapidement. La

présence de petites particules, dû à une mauvaise procédure de traitement thermique (contrôle de

la vitesse de refroidissement difficile dans les sections épaisses), favorise la réaction

électrochimique (les particules étant anodiques). La corrosion par exfoliation est une autre forme

de corrosion intergranulaire. Elle est surtout présente sur les pièces extrudées ou les fortes

épaisseurs. L’usinage, le perçage, le forgeage allongent et aplatissent les grains. La différence

entre les formes de grains produit le délaminage dans la pièce. Les traitements T6 et T8 résistent

mieux que T3 et T4 pour la série 2xxx. Le traitement T7 est préférable au T6 pour la série 7xxx. Le

grenaillage, le placage, les clads et les scellants augmente la résistance à la corrosion

intergranulaire.

Acier inoxydable 304

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La corrosion sous tension

La corrosion sous tension est le résultat des effets combinés de contraintes externes et internes.

Les contraintes internes proviennent du travail à froid (le pliage, le cintrage) des traitements

thermiques (trempe, vieillissement), de l’usinage, du meulage et des assemblages sous pression

(rivetage). Leur présence n’est souvent détectée qu’après la rupture de la pièce. Lorsque l’on

combine aux contraintes internes des contraintes externes cycliques, la pièce se détériore encore

plus rapidement, même si la contrainte est inférieure à la limite de fatigue. Les traitements de

relaxation des contraintes et le grenaillage permettent de réduire ou d’éliminer les contraintes

internes. Le respect des tolérances et des recommandations de force sur les écrous à pression

limitent les contraintes externes. L’utilisation des attaches à interfaces négatives est non

recommandé lorsque parallèle aux grains.

Corrosion sous tension d’un

alliage cuivreux

Corrosion sous tension d’un

assemblage soudé en acier

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une brisure dans les traitements de surface

permet l’infiltration d’agents corrosifs

la fissure apparaît le long de l’axe des rivets et est causée

par des contraintes résultant de l’installation des attaches

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La corrosion galvanique

La corrosion galvanique peut se définir simplement par l’effet résultant du contact de deux

métaux électropositivement différents ou alliages différents dans un environnement corrosif

conducteur (milieu électrolytique). Dans chaque solution, il est possible d’établir une série

galvanique, c’est-à-dire un classement des différents métaux et alliages en fonction de ce

potentiel mesuré.

Lors d’un couplage entre deux métaux ou alliages différents, il va s’établir un courant

électronique entre eux résultant du court-circuit formé. Plus l’écart est grand entre

l’électropositivité des métaux, plus la progression de la corrosion est rapide. On observe

généralement un accroissement de la corrosion de l’alliage le moins noble et diminution ou

suppression de la corrosion de l’alliage le plus noble.

La différence de potentiel indique le sens de la menace, mais pas son ampleur, ce n’est donc pas

le seul facteur à prendre en considération. La conduction électrique du milieu, la température

sont aussi des facteurs importants.

En fonction des modifications de l’électrolyte, on peut avoir des inversions dans la série des

potentiels. Le zinc, par exemple, recouvert de produits de corrosion, peut devenir plus noble que

le fer dans certaines eaux chaudes. L’étain peut devenir moins noble que le fer dans les solutions

d’acide organique (problème des conserves alimentaires).

Pour un courant donné entre deux métaux différents, la densité du courant e, par la suite, la

vitesse de dissolution du métal le moins noble (anode) sera d’autant plus élevée que cette anode

sera de petite surface. Une grande surface anodique en présence d’une petite surface cathodique

ralentit la corrosion. L’utilisation de rapports de surface défavorables (Sanode/Scathode < 1) aura

comme implication des coûts très onéreux.

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Quelques moyens de lutte contre la corrosion : choisir des couples métalliques dont les éléments

sont le plus proches possible dans le série galvanique correspondante, éviter un rapport de

surface défavorable. Il est préférable d’isoler les matériaux non semblables par un recouvrement

protecteur ou un matériel isolant et d’utiliser des scellants lors de l’installation des rivets. Il est

préférable d’utiliser l’acier plaqué au cadmium lorsqu’il est en contact avec l’aluminium.

Corrosion galvanique au niveau d’une zone de brasage (alliage

utilisé pour la brasure est de nature différente du tube en cuivre.

Protection cathodique par anode sacrificielle. Il y a protection

cathodique quand le métal est couplé à un métal moins noble.

Le potentiel de corrosion de l’ensemble doit être inférieur au

potentiel de dissolution du métal à protéger ; ce dernier

devient alors cathodique par rapport à l’anode, qui se corrode.

La protection cathodique par anode sacrificielle est une

application du phénomène de corrosion galvanique. On utilise

abondamment cette méthode pour protéger les structures et

les équipements en acier. Les anodes sacrificielles sont faites

en zinc, en magnésium ou en aluminium, métaux nettement

moins nobles que l’acier

conducteur

Bloc de magnésiumCanalisation

en acier

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La corrosion filiforme

La corrosion filiforme est une forme de corrosion ayant un aspect comparable à un fil. Elle se

produit notamment sous les revêtements organiques. La source qui est à l’origine de ce type de

corrosion est souvent un défaut ou une rayure mécanique du revêtement. La corrosion filiforme

est une attaque superficielle de la surface et constitue essentiellement un défaut esthétique.

La propagation dans le filament s’effectue

sous la surface par réaction anodique. Cela

signifie que la surface d’aluminium à

l’avant du filament située juste au-dessous

du revêtement est éliminée par corrosion.

Le revêtement se détache du substrat. Il est

poussé par des produits de corrosion qui

constituent la queue. De cette façon le

filament grandit.

Caractéristiques typiques de la corrosion

filiforme:

Elle se produit à une humidité relative entre 40

et 90%.

Les filaments suivent la direction préexistante

et ne se croisent jamais.

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La corrosion par frottement survient lorsque deux surfaces de contact, normalement immobiles

l’une par rapport à l’autre, sont soumises à un léger mouvement. Il se produit de nombreux débris

fins et distincts. Le mouvement étant insuffisant pour déloger les débris, une abrasion localisée

se développe détruisant les surfaces de contact.

Corrosion par frottement d’une pièce en acier. Les moyens pour

réduire cette corrosion sont :

• Une lubrification par des huiles ou graisses : le frottement est

réduit, l’oxygène est exclu de l’interface.

• Une augmentation de la dureté de deux alliages en contact.

Certains couples ont de meilleures aptitudes au frottement que

d’autres ; les traitements de durcissement superficiel sont parfois

favorables.

• Un emploi de joints permettant d’absorber les vibrations et

d’exclure l’oxygène et/ou humidité.

• Une diminution des charges de frottement dans certains cas.

Dans d’autres au contraire, augmentation de ces charges afin

d’atténuer les vibrations.

• Une modification de l’amplitude du mouvement relatif entre les

deux surfaces de contact.

La corrosion par frottement

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La corrosion par fatigue

La corrosion par fatigue se distingue de la corrosion sous tension par le fait que les contraintes

appliquées ne sont plus statiques, mais cycliques (efforts périodiques alternés). La teneur en

oxygène du milieu, sa température, son acidité, sa composition ont une grande influence sur la

sensibilité d’un matériau à ce mode de corrosion.

Quoiqu’il n’y ait pas de relation directe entre la sensibilité à ce type de corrosion et les

caractéristiques mécaniques du matériau, les alliages à haute résistance mécanique sont souvent

les plus sensibles. La corrosion par fatigue peut être éliminée ou réduite en diminuant les

contraintes, soit par un recuit de détente, soit en modifiant la conception de l’appareil, soit enfin

par des traitements mécaniques comme le grenaillage qui introduisent des contraintes

superficielles de compression.

Contrainte

Air

Milieu corrosifLimite de

fatigue

Nombre de cyclesN

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La corrosion sèche (oxydation)

La corrosion sèche des métaux est une réaction entre ceux-ci et les gaz qui les entourent. Cette

réaction est une oxydation : il se forme en effet, le plus souvent à la surface du métal, un

composé qui entraîne une perte effective et une dégradation du métal. Ce type de corrosion

entraîne notamment des problèmes de tenue en service à des températures nettement

supérieures à la température ambiante. Dans la majorité des cas, l’oxygène de l’air se combine

aux atomes du métal pour former des oxydes. Dans les atmosphères sulfureuses oxydantes

(SO2), par contre, les produits de corrosion sont des sulfures. Finalement l’attaque peut

également être due à des halogènes (Cl, Br et I) et à des températures de combustion (CO, CO2,

H2O, etc.).

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La corrosion caverneuse

Cette forme d’attaque est généralement associée à la présence de petits volumes de solution

stagnante dans des interstices, sous des dépôts et des joints, ou dans des cavernes ou

crevasses, par exemple sous les écrous et têtes de rivets. Le sable la poussière, le tartre, les

produits de corrosion sont autant des corps solides susceptibles de créer des zones dans

lesquelles le liquide n’est que difficilement renouvelé.

La corrosion caverneuse se rencontre surtout sur les métaux et alliages dont la tenue dépend de

la stabilité du film passif, car ces films sont instables en présence de concentrations élevées en

Cl et H+. Le mécanisme de base à l’origine de la corrosion caverneuse des alliages passivables

en milieux chlorurés aérés est une acidification progressive du milieu dans la caverne avec

l’apparition des conditions locales du milieu très agressives qui détruisent la passivité.

Les moyens pour combattre cette corrosion sont par exemple d’utiliser des assemblages soudés

et non boulonnés ou rivetés, d’utiliser des joints solides et non poreux, de contrôler les

installations et de nettoyer fréquemment les surfaces, d’hydrofuger les interstices que l’on ne

peut pas supprimer, en particulier graisser les joints ou les plans de joint, etc.

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La CorrosionLes traitements contre la corrosion

La corrosion peut être retardée ou empêchées par l’utilisation des revêtements métalliques, des

revêtements non métalliques et par l’entretien préventif.

Les revêtements métalliques

Les revêtements métalliques se réalisent en combinant chimiquement ou mécaniquement un

alliage aux propriétés désirées avec une couche, parfois extrêmement mince, d’un métal auto

protecteur. Ces revêtements devant être compacts et adhérents, les surfaces à protéger sont

préparées spécialement. On les dégraisse à l’aide de solvants divers (soude, trichloroéthylène,

benzène…) puis on les décape, soit chimiquement (H2SO4 ou HCl pour l’acier), soit

mécaniquement (jet de sable ou de grenaille, grattage, brossage).

L’électrolyse

L’électrolyse permet, par réaction électrochimique, de déposer des métaux comme le cuivre,le

nickel, le chrome, le zinc ou la cadmium. Le dépôt est parfois insuffisamment protecteur; il faut

alors réaliser une sous-couche, dépôt primaire, qui favorise l’adhérence et l’opacité; ainsi le

nickel est déposé sur une sous couche de cuivre et le chrome sur une sous couche de nickel. La

pièce à recouvrir constitue la cathode, l’élément à déposer est relié à l’anode qui est

généralement soluble (excepté pour le placage au chrome où les anodes sont en plomb).

L’électrolyte est composé de sulfate et de cyanure mélangés à l’eau. La température du bain et

l’intensité du courant employée sont des paramètres importants.

L’électrolyse est utilisée pour améliorer l’apparence (placage au chrome), pour diminuer l’écart

électropositif (un boulon plaqué au cadmium est moins corrodant qu’un boulon en acier en

contact avec l’aluminium) et pour masquer certains endroits lors de la cémentation (l’épaisseur

de la couche déposée est d’environ 0,01 mm).

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Exemple d’un dépôt de cuivre sur une pièce en acier

Courant dans le conducteur circulant du + au -Conducteur métallique entre l’anode et la cathode

Anode

Cathode+_

Oxygène ou autre dépolarisant dans

l’électrolyte

Électrolyte, eau contenant des sels

conducteurs

La réduction se produit à la cathode+ _

Courant ionique à travers l’électrolyte de

l’anode vers la cathode

L’oxydation se produit à l’anode

Cu Fe

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Représentation schématique de la corrosion au niveau d’une discontinuité dans un revêtement métallique

Revêtement de zinc sur de l’acier

Acier (-)

Zinc (+)

Acier (+)

Nickel (-)

Revêtement de nickel sur de l’acier

Par rapport au métal à protéger, les revêtements métalliques peuvent être soit anodiques, soit

cathodiques. Ainsi, le zinc, qui est anodique par rapport à l’acier, joue le rôle d’anode

sacrificielle dans les pièces en tôle galvanisée. Le nickel, par contre, est cathodique par rapport

à l’acier; par conséquent, au niveau de chaque discontinuité du revêtement, il y a corrosion de

l’acier sous la couche de chrome.

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Potentiels standard d’équilibre d’oxydo- réduction, à 25C

Réaction Potentiel standard d’équilibre (V)

Au Au3+ +3e + 1,50

Pt Pt2+ + 2e + 1,19

Ag Ag+ + e + 0,80

Cu Cu2+ + 2e + 0,34

H2 2H+ + 2e 0

Pb Pb2+ + 2e 0,13

Sn Sn2+ + 2e 0,14

Ni Ni2+ + 2e 0,25

Cd Cd2+ + 2e 0,40

Fe Fe2+ + 2e 0.44

Cr Cr3+ + 3e 0,74

Zn Zn2+ + 2e 0,76

Al Al3+ + 3e 1,67

Mg Mg2+ + 2e 2,37

Na Na+ + e 2,71

Plu

s a

cti

fM

oin

s a

cti

f

+

Epile = Ecathode Eanode

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L’immersion

L’immersion consiste à immerger une pièce pendant un certain temps relativement court dans un

bain de métal fondu; elle est généralement suivie d’un essuyage qui diminue et égalise l’épaisseur

du métal déposé. On pratique généralement le zingage (acier galvanisé). Ce traitement est très

répandu et beaucoup moins onéreux que l’électrolyse.

La métallisation

La métallisation est un procédé par lequel une pluie fines de gouttelettes de métal liquide est

projetée à la surface de la pièce à protéger. Les méthodes utilisées sont : la métallisation à l’arc

électrique, à l’arc plasmagène et au procédé oxy-acétylénique. La métallisation permet aussi de

déposer des substances non métalliques. On emploie aussi les céramiques pour améliorer la

résistance au fluage (pièces moteurs), les téflons et les nylons.

Matériel vaporisé

Substrat

Buse isolante Plaque isolante

Guide-fil

Arc

Bec

Air

comprimé

Fil

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Le placage

Les produits plaqués se présentent surtout sous forme de tôles constituées par une âme de métal

recouverte sur une de ces faces (ou les deux) d’un alliage protecteur. Le produit obtenu possède

les excellentes propriétés mécaniques de l’âme et la bonne résistance à la corrosion de la

couverture. La fabrication s’effectue par laminage à chaud qui donne une excellente adhérence

permettant les opérations ultérieures de formage sans décollement. Les tôles de type «ALCLAD»

sont fréquemment utilisées en aéronautique, tout particulièrement pour les revêtements

extérieurs. La couverture aune épaisseur inférieure à 10% de l’épaisseur totale et est anodique par

rapport à l’âme.

Âme Revêtement

2014 6003 ou 6053

2024 1230

2219 7072

3003 7072

3003 7072 ou 7013

5056 6253

6061 7072

7075 7072,7008 ou 7011

7178 7072

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Les revêtements non métalliques

Ces procédés consistent à recouvrir la surface du métal d’un revêtement de surface, ou à

modifier la couche superficielle afin de la rendre protectrice. Ces procédés sont généralement

plus économiques et, s’ils sont réalisés adéquatement ceux-ci seront tout autant protecteurs.

Comme les revêtements métalliques, la préparation initiale des surfaces est le facteur le plus

important pour garantir une réussite.

La phosphatation

La phosphatation consiste à plonger ou vaporiser les pièces dans une solution d’acide

phosphorique. Le résultat de la réaction chimique du métal dans la solution est le dépôt d’une

couche cristalline de phosphate (par exemple le zinc), d’une épaisseur de quelques millièmes de

pouce, qui scelle la surface et améliore sa résistance à la corrosion. Ce procédé peut aussi être

une étape préparatoire à la peinture.

L’oxydation

L’oxydation anodique se fait par électrolyse; l’alliage à protéger constitue l’anode, le métal qui se

dégage se combine à l’oxygène et forme une couche protectrice d’oxyde de quelques millièmes

de pouce d’épaisseur. Ce procédé s’applique surtout aux alliages d’aluminium. Le bain pouvant

être de l’acide oxalique, de l’acide chromique ou le plus souvent de l’acide sulfurique. Les

principaux procédés d’oxydation sont :

L’oxydation à l’acide chromique qui sert à préparer les pièces au collage.

L’oxydation à l’acide sulfurique est le plus répandu et prépare les pièces à la peinture ou est

utilisée comme traitement final.

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Étapes pour l’anodisation de l’aluminium (anodize)

1. Dégraissage alcalin (soude caustique – 10%) Temps : 5 à 15 minutes

Température : 160F

Dégraissage en phase vapeur (alcool) Temps : 5 minutes

Température : 165 à 175F

2. Rinçage (H2O distillée).

3. Polissage chimique (brightening) dans le but d’enlever le couche d’oxyde présente avant

d’effectuer l’oxydation anodique. La solution utilisée sera constitué des produits suivants :

H3PO4 + HNO3 + H2O distillée. Temps : 0.5 à 5 minutes

Température : 180F


5. Oxydation anodique dans : acide chromique (H2CrO4) couche mince et de faible dureté

acide sulfurique (H2SO4) couche épaisse et très dure

Temps : 20 minutes

Température : 20C


7. Après l’anodisation, comme la couche d’oxyde est poreuse on profite de cette situation pour

effectuer :

a) soit le collage (mais avant nous devons appliquer une couche d’apprêt)

b) soit la coloration (H2O distillée + colorant ) Temps : 15 à 20 minutes

Température : 70C

c) soit imprimer du téflon dans la couche d’oxyde

8. Effectuer le colmatage dans l’eau distillée. Temps : 30 minutes

Température : 212F

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Cellule d’anodisation

L’aluminium présente à l’état naturel une couche d’alumine superficielle qui le protège de

l’oxydation. Cette couche naturelle, de quelques nanomètres d’épaisseur, est sujette à

détérioration. Une meilleure protection de l’aluminium contre la corrosion est obtenue en

accroissant l’épaisseur de la couche d’alumine. Cette technique consiste en une électrolyse en

milieu acide. Dans ce cas, le revêtement n’est pas réalisé par apport de matière mais par

oxydation contrôlée du substrat afin de le passiver

Alu

min

ium

Co

uch

e a

no

dis

ée

0,002 po

Cathode en plomb

inattaquable par l’acide

Acide sulfurique (15%)

Aluminium

(anode)

H2 OH

Al2O3

Cathode en plomb

inattaquable par

l’acide

N.B. : les 5 premières minutes à 5 volts et les 15 autres à 15 volts

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Il existe également l’oxydation dure «Hard Anodize» qui est semblable au procédé à l’acide

sulfurique mais la durée et l’intensité du courant change. Le résultat est une couche plus épaisse

et plus poreuse d’apparence gris foncé. On ferme les pores avec du téflon pour améliorer la

résistance au frottement (billes d’aluminium, pales d’hélicoptère)

La conversion chimique (chromate)

La pièce est vaporisée ou trempée dans une solution d’acide chromique. Il se produit une

dissolution de la surface et le résultat est la formation à la surface du métal d’un mélange

complexe de particules métalliques et de chrome. Ce traitement est excellent pour préparer les

surfaces à recevoir une peinture. Il peut aussi être peint ou utilisé comme protection finale. La

procédure du traitement est très simple :

tremper la pièce dans la solution «Alumiprep» qui est un désoxydant.

traiter la pièce dans les solutions suivantes.

* alodine 1200 (jaune brun) qui est un isolant électrique

* alodine 1000 (jaune pâle) qui est un conducteur électrique

Les peintures

Les peintures, les vernis, les laques sont des produits connus depuis longtemps et extrêmement

utilisés. Ce sont les revêtements les plus économiques et les plus simples d’application. Ils

résistent bien à la corrosion atmosphérique. Ces produits s’appliquent sous forme de solution.

Après évaporation des solvants, le revêtement durcit par oxydation à l’air ou par

polycondensation sous l’effet de la chaleur. Il en résulte un film isolant le métal de l’extérieur. La

préparation des surfaces est de première importance. Un nettoyage chimique et/ou mécanique

ainsi que de l’utilisation d’un apprêt approprié sont des facteurs qui assurent la qualité du

produit final.

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Exemple d’une procédure de placage au cadmium sur une pièce d’acier

1. Polissage mécanique (papier sablé).

2. Rinçage (eau distillée).

3. Dégraissage organique (solvant).


5. Nettoyage alcalin (solution savonneuse basique oakite 90) T: 180F pendant 5 minutes.


7. Nettoyage anodique (solution diluée de l’oakite 90 à 10%) T : 20C de 1 à 3minutes à 3 volts.


9. Placage au cadmium. T : 20C à 1,5 volts pendant 5 minutes.


11. Conversion au chromate si demandé.


13. Couche de peinture.

Cd (+) Cd (+)

Fe ()

Cd++

Solution : CdO, NaCn, NaOH

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L’entretien préventif

Toute la technologie de surface ne suffit pas à elle seule à contrôler la corrosion. Un entretien

préventif et constant contribue aussi grandement à empêcher une détérioration prématurée des

composants d’aéronefs.

Les méthodes de prévention sont :

Un nettoyage approprié.

Une lubrification périodique complète.

Une inspection minutieuse des zones prédisposées et des défauts des procédés de protection

Une retouche immédiate des surfaces endommagés.

Un maintien des trous de vidange libres de toute obstruction.

Un drainage quotidien des puisards de réservoir.

Un séchage quotidien des zones critiques exposées.

Une étanchéité des appareils et ventilation appropriée.

L’utilisation maximum des toiles de protection sur les appareils en stationnement.

Documents

dossier corrosion