Corrosion des métaux et méthodes pour la prévenir

Qu’est-ce que la corrosion ?

Les objets fonctionnels ou les éléments architecturaux en métaux et leurs alliages sont quotidiennement exposés à divers facteurs environnementaux. Cela provoque la dégradation des matériaux due à une réaction chimique ou électrochimique , appelée corrosion (chimique ou électrochimique, respectivement). La corrosion est souvent appelée rouille , qui fait référence aux matériaux métalliques. Lorsque la rouille se produit, une surface métallique est recouverte de la ternissure rouge caractéristique appelée rouille . La rouille n’est pas un composé chimique individuel mais une couche d’oxydes, d’hydroxydes et de sels ferreux (qui sont produits par l’oxydation du fer et de ses alliages, comme l’acier). Facteurs environnementaux causant la corrosion :

• précipitations atmosphériques,
• humidité,
• la pollution de l’environnement (par exemple, les oxydes de soufre, les oxydes d’azote, la poussière),
• pH insuffisant,
• contraintes matérielles,
• présence de bio-organismes,
• contact avec le sol.

Corrosion chimique et électrochimique

Corrosion chimique La corrosion chimique se produit dans un environnement où il n’y a pas de conductivité ionique, donc généralement en présence de gaz d’échappement, de pétrole, de certaines substances organiques ou de gaz tels que l’hydrogène, le sulfure d’hydrogène, le monoxyde de carbone (II) ou le chlore . La corrosion chimique est parfois appelée corrosion sèche. Habituellement, toute la surface du matériau corrosif entre en contact avec l’agent corrosif. Ceci, cependant, ne pose normalement pas de risque significatif pour la structure. Corrosion électrochimique Elle se produit dans un environnement capable de conduire des charges électriques (dans les électrolytes). Un exemple d’un tel environnement est l’eau qui comprend des gaz ou des sels dissous. Dans un tel cas, des cellules galvaniques locales (par exemple, au point de contact avec l’humidité) se forment à la surface du matériau. La présence d’un électrolyte provoque la fermeture du circuit. La corrosion électrochimique entraîne une oxydation des surfaces métalliques et la formation d’un dépôt brun (rouille).

Corrosion et passivation des métaux

Une surface métallique qui touche un agent corrosif s’oxyde sous son influence ; il est recouvert d’une couche d’oxyde métallique. Ce n’est pas toujours indésirable. La passivation est un phénomène au cours duquel une couche d’oxyde suffisamment solide se forme et est fortement liée à la surface métallique. Il est censé protéger le matériau contre une dégradation ultérieure (oxydation supplémentaire). La passivation peut être observée, par exemple, sur l’aluminium . Bien qu’il s’agisse d’un métal à haute réactivité, il présente une résistance à la corrosion, grâce à la passivation. Les métaux sont couramment soumis à des processus de passivation, car il s’agit de l’une des techniques anti-corrosion. Cependant, la passivation existe aussi dans la nature. On peut l’observer sur le cuivre, dont la surface peut être recouverte d’une ternissure verte appelée « patine ».

Est-ce seulement les métaux qui se corrodent ?

Les articles en métaux ou leurs alliages se dégradent généralement en raison de la corrosion chimique ou électrochimique. La corrosion électrochimique du fer, de l’acier, du cuivre ou de l’aluminium est fréquente, mais elle affecte également d’ autres matériaux, pas seulement métalliques ; par exemple, on peut observer la corrosion chimique du béton . Matériaux (autres que les métaux) pouvant corroder :

• béton et béton armé,
• plastiques ,
• bois,
• céramique.

Les processus de corrosion pour chaque matériau sont différents. La corrosion dépend largement du type de conductivité électrique à l’interface matériau/environnement. Aussi le type d’environnement où le matériel existe est important. Pour les corps à conductivité élevée, nous traitons généralement de la corrosion électrochimique. Dans le cas d’une conductivité faible (ou nulle), la corrosion est de nature beaucoup plus chimique (ou physico-chimique).

Techniques anti-corrosion

La corrosion ne peut pas être entièrement éliminée . Toutes les techniques anti-corrosion visent à inhiber ce processus. Les métaux précieux qui existent naturellement sous une forme non liée ne nécessitent pas de protection anti-corrosion. Ceux-ci incluent l’or ou le platine. Méthodes de protection contre la corrosion :

• éliminer les facteurs responsables de la corrosion de l’environnement, par exemple éliminer l’humidité, utiliser des échangeurs d’ions pour éliminer les sels dissous dans l’eau, neutraliser les substances acides ;
• utiliser des substances qui ralentissent la corrosion (inhibiteurs);
• changer le potentiel électrique du métal;
• à l’aide de revêtements protecteurs. Un métal peut être recouvert d’un autre métal plus précieux (revêtement isolant) ou moins précieux (revêtement blindage) que celui à protéger ;
• en utilisant des revêtements non organiques, par exemple, des émaux vitreux, des revêtements au chromate ;
• en utilisant des revêtements organiques, par exemple des matériaux polymères ou des peintures de finition.

Les revêtements sont une protection anti-corrosion populaire. Ils sont appliqués en immergeant l’article dans un métal en fusion ( revêtement par immersion à chaud ) ou prélevé d’une solution aqueuse d’électrolyte, par électrolyse revêtement électrolytique ). Une méthode moins populaire est la pulvérisation de métal , qui est réalisée avec un pistolet pulvérisateur. Le métal de protection le plus populaire est le zinc . Il est utilisé notamment comme revêtement pour l’acier ou la fonte. Un revêtement de zinc présente de bonnes propriétés protectrices malgré sa plus faible stabilité thermodynamique par rapport au fer. Cependant, tout en protégeant l’objet métallique contre la dégradation, le zinc lui-même peut se corroder lorsqu’il est exposé à l’humidité. La durabilité d’un revêtement de zinc dépend non seulement de son épaisseur mais aussi des conditions environnementales dans lesquelles l’article est utilisé. En fonction de la méthode d’application, nous procédons soit à l’ électro-galvanisation , soit à la galvanisation à chaud

Effets économiques de la corrosion à l’échelle mondiale

La corrosion est un problème mondial. Nous continuons à enregistrer les blessures et les décès, les pertes économiques et les effets environnementaux négatifs causés par la corrosion des matériaux. La corrosion peut entraîner de graves défaillances dans les réservoirs sous pression, les composants de l’avion et l’équipement de traction. Comme l’indique Mohmmad A. Jafar Mazumder dans son article intitulé Global Impact of Corrosion: Occurrence, Cost and Mitigation (2020) , le coût de maintenance typique des problèmes liés à la corrosion pour un pays donné varie de 1 à 5 %de son produit national brut. En 2013, NACE International a mené une étude mondiale sur l’impact économique de la corrosion. Il visait entre autres à montrer l’importance d’intégrer la technologie anticorrosion aux systèmes de gestion. Selon le rapport publié, le coût de la corrosion est estimé à 2 500 milliards de dollars, soit 3,4 %du PIB mondial, ce qui signifie que chaque année, les pays du monde entier doivent budgétiser des sommes importantes pour lutter contre la corrosion. Sources : https://irispublishers.com/gjes/fulltext/global-impact-of-corrosion-occurrence-cost-and-mitigation.ID.000618.php https://psk.org.pl/aktualnosci/ekonomiczne-skutki -korozji