La corrosion des matériaux

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Fiches
Classe(s) : 1re STI2D | Thème(s) : L'oxydation et la corrosion

A Définition

La corrosion est l’altération d’un matériau au cours d’une réaction chimique avec un oxydant : en général le dioxygène de l’air. Elle peut être associée à des effets mécaniques ou des usures de surfaces. Le coût de la corrosion, correspondant aux moyens de lutte contre la corrosion, le remplacement des pièces et l’implication des accidents dus à la corrosion, est estimé à 2 % du produit national brut mondial.

La rouille du fer et de l’acier, la formation de vert-de-gris sur le cuivre et ses alliages (bronze, laiton) et le ternissement de l’aluminium en alumine correspondent à l’oxydation des métaux à l’air ou dans l’eau. L’étude fondamentale de la corrosion des métaux est liée à l’éléctrochimie.

La corrosion affecte aussi d’autres matériaux, comme les céramiques et les polymères dans des conditions variables (hautes températures, milieu aqueux, atmosphère de la Terre oxydante).

EXEMPLES

L’aluminium Al s’oxyde en présence d’air pour former l’alumine, qui forme une couche d’oxyde en surface imperméable à l’air ce qui protège le métal de la corrosion : 2 Al + 3 O2 → Al2O3.

Dans le cas du fer Fe, la réaction en présence d’eau forme différents composés. Une des réactions chimiques est 4 Fe + 3 O2 + 2 H2O → 4 FeOOH et ensuite 2 FeOOH → H2O + Fe2O3. La couche d’oxyde étant poreuse, elle ne protège pas le fer de l’oxydation en profondeur, la pièce en fer ou en acier est corrodée.

B Les métaux et alliages résistants à la corrosion

Sont résistants à la corrosion :

les métaux nobles : l’or, le platine, argent, rhodium, palladium…) ;

d’autres métaux tels le titane et le tantale ;

des alliages comme les aciers inoxydables riches en chrome et pauvres en carbone.

C La protection contre la corrosion

Pour protéger des pièces de ce phénomène, il existe plusieurs techniques :

l’ajout au métal en fusion d’un élément pouvant s’oxyder rapidement et former une couche d’oxydes imperméable (les atomes de chrome dans l’acier réagissent avec le dioxygène de l’air et forment une couche protectrice d’oxyde de chrome) ;

la protection cathodique : le métal à protéger devient la cathode de la pile formée avec un autre métal plus réducteur. Par exemple, la galvanisation est une protection cathodique dans laquelle le recouvrement par du zinc plus réducteur que l’acier, permet de le protéger : on a alors une double protection, par passivation et protection cathodique ;

la protection cathodique par anode sacrificielle : le métal à protéger est connecté électriquement à une pièce d’un métal plus oxydable, placée elle aussi dans le milieu corrosif (du zinc est utilisé pour protéger les coques de bateaux et les conduites souterraines en fer) ;

la protection cathodique par courant imposé : le pôle négatif d’un générateur de courant continu est connecté à la pièce à protéger et le pôle positif est relié à une anode sacrificielle en graphite par exemple).

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