dossier corrosion

La Corrosion Introduction 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 Corrosion La 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.

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

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La Corrosion Les 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

électrolyte

Aluminium

Cathode

Acier

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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La Corrosion Les principes de la corrosion 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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La Corrosion Les principes de la corrosion 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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La Corrosion Les principes de la corrosion

2

3

4

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.

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La Corrosion Les 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).

Exemple

Des couples galvaniques dus l’association de différents métaux.

à

8

La Corrosion Les 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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La Corrosion Les types de corrosion

Corrosion par piqûre, attaque relativement profonde d’un alliage non plaqué.

Piqûre sur un alliage d’aluminium contenant du cuivre.

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La Corrosion Les types de corrosion Mécanisme de propagation de la piqûre 1)

2)

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.

3)

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La Corrosion Les types de corrosion 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 Les types de corrosion 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 alliage cuivreux

tension

d’un

Corrosion sous tension assemblage soudé en acier

d’un 13

La Corrosion Les types de corrosion

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 Les types de corrosion 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. 15

La Corrosion Les types de corrosion 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.

conducteur

Bloc de magnésium

Canalisation en acier

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 16

La Corrosion Les types de corrosion 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 filiforme:

typiques

de

la

corrosion

 Elle se produit à une humidité relative entre 40 et 90%.  Les filaments suivent la direction préexistante et ne se croisent jamais. 17

La Corrosion Les types de corrosion 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. La corrosion par frottement 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. 18

La Corrosion Les types de corrosion 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

Limite de fatigue

Milieu corrosif

Nombre de cycles

N

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La Corrosion Les types de corrosion 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 Les types de corrosion 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 Corrosion Les 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 22 de la couche déposée est d’environ 0,01 mm).

La Corrosion Les traitements contre la corrosion Exemple d’un dépôt de cuivre sur une pièce en acier Conducteur métallique entre l’anode et la cathode

Courant dans le conducteur circulant du + au -

_

+

Cathode

Anode

Oxygène ou autre dépolarisant dans l’électrolyte

Cu

Fe

Électrolyte, eau contenant des sels conducteurs

_

La réduction se produit à la cathode

L’oxydation se produit à l’anode

+

Courant ionique à travers l’électrolyte de l’anode vers la cathode

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La Corrosion Les traitements contre la corrosion Représentation schématique de la corrosion au niveau d’une discontinuité dans un revêtement métallique

Revêtement de zinc sur de l’acier

Zinc (+) Acier (-)

Revêtement de nickel sur de l’acier

Nickel (-) 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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La Corrosion Les traitements contre la corrosion Potentiels standard d’équilibre d’oxydo- réduction, à 25C

Plus actif

Moins actif

+

 

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

Epile = Ecathode  Eanode

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La Corrosion Les traitements contre la corrosion 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. Buse isolante

Plaque isolante

Substrat Air comprimé

Guide-fil

Arc

Matériel vaporisé

Bec Fil

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La Corrosion Les traitements contre la corrosion 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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La Corrosion Les traitements contre la corrosion 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. 28

La Corrosion Les traitements contre la corrosion Étapes pour l’anodisation de l’aluminium (anodize) 1. Dégraissage alcalin (soude caustique – 10%) Temps : 5 à 15 minutes Température : 160F Dégraissage en phase vapeur (alcool) Temps : 5 minutes Température : 165 à 175F 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 : 180F 4. Rinçage (H2O distillée).

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 : 20C 6. Rinçage (H2O distillée). 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 : 70C c) soit imprimer du téflon dans la couche d’oxyde 8. Effectuer le colmatage dans l’eau distillée.

Temps : 30 minutes Température : 212F

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La Corrosion Les traitements contre la corrosion

Couche anodisée

Cellule d’anodisation

Cathode en plomb inattaquable par l’acide 0,002 po

Aluminium

Aluminium (anode)

Cathode en plomb inattaquable par l’acide

Al2O3

H2

OH Acide sulfurique (15%)

N.B. : les 5 premières minutes à 5 volts et les 15 autres à 15 volts 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 30

La Corrosion Les traitements contre la corrosion 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. 31

La Corrosion Les traitements contre la corrosion 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). 4. Rinçage (eau distillée). 5. Nettoyage alcalin (solution savonneuse basique oakite 90) T: 180F pendant 5 minutes. 6. Rinçage (eau distillée). 7. Nettoyage anodique (solution diluée de l’oakite 90 à 10%) T : 20C de 1 à 3minutes à 3 volts. 8. Rinçage (eau distillée). Fe ()

9. Placage au cadmium. T : 20C à 1,5 volts pendant 5 minutes. 10. Rinçage (eau distillée).

Cd (+)

Cd (+)

11. Conversion au chromate si demandé. 12. Rinçage (eau distillée). 13. Couche de peinture.

Cd++ Solution : CdO, NaCn, NaOH

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La Corrosion Les traitements contre la corrosion 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.

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