LC25 : corrosion humide des métaux
Bibliographie
- Tout-en-un, PSI/PSI*, Dunod
Prérequis
- Ox/red
- Diagramme E-pH
- Courbe i-E
Intro
Photo de rouille
Le problème de corrosion est un probblème industriel majeur. La corrosion a coûté 80 milliards de dollar à la France en 2019. Soit 3,5% du PIB. Il est donc important de comprendre ce phénomène pour pouvoir lutter contre.
On ne s’intéressera ici uniqument à la corrusion humide qui est celle où les agents oxydant sont en solution.
I. Phénomène de corrosion
1) Définition
Def corrosion d’un métal : oxydation de cet élément à l’état d’ions métalliques
ex : Fe-> Fe2+
Il y a besoin d’avoir la présence d’oxydant : l’eau et l’oxygène dissous.
Il y a deux types de corrosion :
- Corrosion uniforme : toutte la surface du métal est attaquée de la même façon
- Corrosion localisée :
Transition : La corrosion est une réaction d’oxydo réduction. On va donc utiliser les outils qu’on a pu exploité auparavent pour voir si ce phénomène va avoir lieu ou non.
2) Etude thermodynamique
On va réaliser une étude thermodynamique avec les diagrammes E-pH pour savoir si un métal va être attaqué ou non. Pour que la corrosion aie lieu il faut que la r´eaction d’oxydor´eduction associ´ee soit thermodynamiquement favorable, c’est a dire que les especes mises en jeu soient dans des domaines disjoints. Le métal est considéré comme corrodé si c>10-6.
Oxydation du fer : réaction
On distingue plusieurs types de domaine :
- Domaine d’immunité
- Domaine de corrosion
- Domaine de passivité
Transition : On a vu qu’il pouvait y avoir des blocage cinétique. Nous allons voir comment la cinétique va nous apporter des informations sur la corrosion Expérience : On place une électrode de Zinc et une de Fer dans une solution de HCl. On se rend compte que le Zinc s’est oxydé mais pas le fer. On va pouvoir expliquer pourquoi et voir ensuite à quoi cela peut nous servir.
3) Aspect cinétique
On effectue une étude cinétique avec les courbes i-E. On considère la vitesse de la réaction dans le cadre de l’étude cinétique. Parler de vitesse de corrosion. Sur la courbe on trouve l’intensité de corrosion et le potentiel de corrosion. On pêut également comprendre quelle est la réaction qui va se faire.
Transition : Ces courbes nous permette de comprendre qu’un métal va s’oxyder préférentiellement sur un autre. C’est ce qu’on appelle la corrosion galvanique. Nous allons expliquer les différents types de corrosion qui peuvent exister.
II. Différents types de corrosion
1) Corrosion galvanique
Lorsque deux métaux différents sont mis en contact en milieu humide, le métal le plus réducteur se corrode le plus vite. On parle de pile de corrosion Il apparaît sur une pièce métallique (constitué de deux métaux différents) une anode et une cathode (au même potentiel puisque contact électrique). Le métal constituant l’anode se corrode tandis que l’on observe une réduction sur le métal constituant la cathode.
2) Corrosion différentielle
Pile d’evans. On écrit les deux demi-équations Fe/Fe2+ et H2O/O2 LE fer se corrode dans la zone la moins aérée (Bateau : parties les plus profondes qui se corrode en premier)
Transition : Comment peut-on se prémunir de cette corrosion ?
III. Protection contre la corrosion
1) Protection par revêtement
Constat : on a besoin de la mise en présence du métal et de ‘oxydant pour que la corrosion ait lieu.
- Revêtement simple : peinture mais devient inutile si rayure (exla tour Eiffel qui est repeinte tous les 7ans)
- Revêtement avec un métal plus réducteur : Expérience d’électrozingage. On recouvre le fer de zinc qui va s’oxyder à la place du fer et qui va se passiver. On pèse le fer avt et après pour bien voir qu’on a eu un dépot de zinc.
Transition : Mais que quoi ? C’est quoi la passivation ?
2) Passivation
Protection naturelle. Le métal se recouvre d’une couche d’oxyde. Couche imperméable et adhérente (comme le zinc et pas comme la rouille).Ex du toit de l’opéra garnier.
3) Protection électrochimique
Anode sacrificielle40% de la production de Zinc française sert à la production d’anode sacrificielle.
Conclusion
Arche de Tchernobyl : conçu pour durer 100ans. 18 000 tonnes d’acier : Douple peau+ ventilation maintienir un niveau d’humidité.