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La corrosion de l La corrosion de l Aluminium et de Aluminium et de ses alliages ses alliages Max Reboul Max Reboul [email protected] [email protected]

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  • La corrosion de lLa corrosion de l Aluminium et de Aluminium et de ses alliagesses alliages

    Max ReboulMax [email protected]@ltpcm.inpg.fr

  • PlanPlan

    qq La PassivitLa Passivit de lde l AluminiumAluminium

    q Corrosions Structurales Corrosion Inter-granulaire Corrosion Feuilletante Corrosion sous Contrainte

    qq Les Alliages dLes Alliages d AluminiumAluminium

    q Formes de Corrosion Corrosion Gnralise Corrosion par Piqres Corrosion Galvanique Corrosion Filiforme

  • Proprits physiques de mtaux

    5012020Duret HB

    12000020000021000070000Module dlasticit MPa

    45554040Allongement %235630420100Charge de rupture MPa1,770112,75Rsistivit lectrique O/cm3851646220Conductivit thermique w/m.K376500420960Chaleur massique J/Kg16,5171224Coefficient de dilatation (10-8)108214241450658T fusion C8,97,97,82,7Masse volumique g/cm3

    Cuivre18-8AcierAlMtal

    proprit

  • Principaux secteurs dPrincipaux secteurs d utilisation de lutilisation de l AluminiumAluminiumConsommation Mondiale ~ 20 Mt/an Consommation Mondiale ~ 20 Mt/an (acier ~1000)(acier ~1000)

    Divers17%

    Transports25%

    Gnie mcanique

    7%

    Gnie lectrique

    9%Emballage

    21%

    Btiment21%

    (1991)

  • Choix des matChoix des matriauxriaux

    Soudabilit

    Aptitude la

    mise en forme

    Aptitude

    lanodisation

    Tenue la corrosion

    Cot

    COMPROMIS

    Rsistance

    rupture

    Allongement

    Rsilience

    Rsistance

    en fatigue

  • PrPrambule Corrosionambule Corrosionnn Contrairement Contrairement ll acier non alliacier non alli, l, l aluminium non allialuminium non alli

    prprsente une excellente rsente une excellente rsistance sistance la corrosion.la corrosion.nn Contrairement Contrairement ll acier non alliacier non alli, l, l aluminium non allialuminium non alli a a

    des caractdes caractristiques mristiques mcaniques faibles.caniques faibles.nn On utilise des On utilise des llments dments d addition dans laddition dans lAluminium non Aluminium non

    pour ampour amliorer la rliorer la rsistance sistance la corrosion (comme le Cr la corrosion (comme le Cr dans ldans lacier), mais pour augmenter les caractacier), mais pour augmenter les caractristiques ristiques mmcaniques.caniques.

    nn Le problLe problme du mme du mtallurgiste et du tallurgiste et du corrosionistecorrosioniste est est dd augmenter les caractaugmenter les caractristiques mristiques mcaniques de caniques de ll aluminium en daluminium en dgradant le moins possible la tenue en gradant le moins possible la tenue en corrosion.corrosion.

  • Pour Durcir lAluminium

    Dformer le rseau

    cristallin

    Ecrouissage

    Solution solide

    Crer des obstacles

    la dformation

    Prcipits

  • Durcissement par solution solide Durcissement par solution solide Mn dans les 3xxx Mn dans les 3xxx Mg dans les 5xxxMg dans les 5xxx

    0

    3

    5

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    0 1 2 3 4 5

    Mg %

    Rm

    M

    pa

    Mg dans les 5xxx

  • Durcissement Durcissement parpar PrPrcipitcipitssnn Tous les prTous les prcipitcipits ne durcissent pas s ne durcissent pas

    llAluminium, les prAluminium, les prcipitcipits durcissant ont des s durcissant ont des structures cohstructures cohrentes avec celle de la matrice.rentes avec celle de la matrice.

    nn Un nombre trUn nombre trs limits limit ddllments peut donner ments peut donner des prdes prcipitcipits cohs cohrents avec lrents avec lAluminiumAluminium

    Atome dAluminium Atome tranger

    Solution solide Prcipit cohrent Prcipit semi-cohrent Prcipit incoh rent

  • nn

    Principales Familles dPrincipales Familles d Alliages Alliages dd Aluminium CorroyAluminium Corroyss

    SANS

    DURCISSEMENT

    STRUC

    TURAL

    Systme SriePhase

    principale 0 100 200 300 400 500 600 700

    Al

    Al-Mn

    Al-Mg

    1000

    3000

    5000

    Al-Fe-Si

    Al6-Mn

    Al3Mg2

    AVEC

    DURCIS

    SEMENT

    STRUC

    TURAL

    Al-Mg-Si

    Al-Cu

    Al-Zn-Mg

    Al-Zn-Mg-Cu

    6000

    2000

    7000

    7000 + Cu

    Mg2Si

    Al2Cu(Mg)

    Mg Zn2(Cu)

    Mg Zn2

    Domaine de rDomaine de rsistance msistance mcanique (canique (MPaMPa))

    R02 Rm

  • DDsignation numsignation numrique rique 4 chiffres des 4 chiffres des principaux alliages dprincipaux alliages d Aluminium de corroyageAluminium de corroyage

    8011, 80798011, 8079autresautres800080007020, 7010, 7049, 7050, 70757020, 7010, 7049, 7050, 7075AlAl--ZnZn--MgMg--(Cu)(Cu)700070006005, 6016, 6060, 6061, 60826005, 6016, 6060, 6061, 6082AlAl--MgMg--SiSi600060002011, 2014, 2024, 22192011, 2014, 2024, 2219AlAl--CuCu200020005005, 5052, 5454, 5083, 50865005, 5052, 5454, 5083, 5086AlAl--MgMg500050003003, 3004, 3005, 31053003, 3004, 3005, 3105AlAl--MnMn300030001050, 1070, 1100, 1199, 12001050, 1070, 1100, 1199, 1200AlAl10001000

    Principaux alliagesPrincipaux alliagesllmentsmentsfamillefamille

    Alliages durcissement stuctural

  • PrPrambule Corrosionambule Corrosionnn Contrairement Contrairement ll acier non alliacier non alli, l, l aluminium non allialuminium non alli

    prprsente une excellente rsente une excellente rsistance sistance la corrosion.la corrosion.nn Contrairement Contrairement ll acier non alliacier non alli, l, l aluminium non allialuminium non alli a a

    des caractdes caractristiques mristiques mcaniques trcaniques trs faibles.s faibles.nn On utilise des On utilise des llments dments d addition dans laddition dans lAluminium non Aluminium non

    pour ampour amliorer la rliorer la rsistance sistance la corrosion, mais pour la corrosion, mais pour augmenter les caractaugmenter les caractristiques mristiques mcaniques.caniques.

    nn Le problLe problme du mme du mtallurgiste et du tallurgiste et du corrosionistecorrosioniste est est dd augmenter les caractaugmenter les caractristiques mristiques mcaniques de caniques de ll aluminium en daluminium en dgradant le moins possible la tenue en gradant le moins possible la tenue en corrosion.corrosion.

  • Potentiels ThermodynamiquesPotentiels Thermodynamiques

    Li => Li+ + e- - 3,045Mg => Mg2+ +2 e- - 2,37Al => Al3+ +3 e- - 1,66Ti => Ti3+ +3 e- - 1,63Mn => Mn2+ +2 e- - 1,18Zn => Zn2+ +2 e- - 0,763Fe => Fe2+ +2 e- _ 0,44H2 => 2H+ +2 e- 0Cu => Cu2+ +2 e- +0,799

  • Electrolyse (Hall Heroult)Al2O3 + 3C => 4Al + 3CO2 13 000 kWh/T

    Corrosion

    Al + 3H2O => Al(OH)3 + 3/2 H2

    Al => Al3+ + 3e-

    3 H+ + 3 e- => 3/2 H2

  • Corrosion AtmosphCorrosion AtmosphriqueriqueRRsultatssultats ISOCORRAG ISOCORRAG

    (12 pays, 48 sites)(12 pays, 48 sites)m/an Moy. M ini. Maxi.

    Al 0,5 0 ,07 1,7

    Fe 47,7 0,82 373

    Zn 2,26 0,44 17,5

    Cu 1,66 0,09 6,16

  • 0

    2

    4

    6

    8

    1 0

    1 2

    1 4

    1 6

    1 8

    2 0

    0 2 4 6 8 10 12 14 16

    -2.6

    -1.8

    -1.0

    -0.2

    0.6

    1.4

    Diagramme ThDiagramme Thorique orique Aluminium Aluminium -- eaueau

    passivit

    immunit

    -2

    Al 3+ Al2O3,3H2OAlO2-

    Corrosion alcalineCorrosion acide

  • Vitesse de corrosion de lVitesse de corrosion de l AluminiumAluminiumInfluence du pHInfluence du pH

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    1,4

    1,6

    1,8

    2

    0 2 4 6 8 10 12 14pH

    mm

    /an

    CH3COOH

    HCl

    HNO3

    H3PO4

    H2SO4

    NH4OH

    CO3Na2

    SiO3Na2

    NaOH

  • PassivitPassivit de lde l aluminium puraluminium pur

    n Al2O3 amorphe 2 4 nm crot avec la T Hydratation en prsence dhumidit Stable pH neutre 4

  • Al3Fe

    PassivitPassivit des alliages des alliages dd AluminiumAluminium

    Fissures

    Couche hydrate

    Al2O3,3H2O

    (AlOOH,H2O)

    Oxyde amorpheAl2O3

    Sgrgation des lments nobles

    et/ou volumineux

  • Corrosion par piqCorrosion par piqres de tubes res de tubes dd irrigation enirrigation en aluminiumaluminium

  • Corrosion de fentres en Aluminium Corrosion de fentres en Aluminium anodisanodis du casino ddu casino d Ostende (1970)Ostende (1970)

    nn Le btiment situLe btiment situ en en bord de mer prbord de mer prsente sente apraprs quelques anns quelques annes es de profondes piqde profondes piqres. res.

    nn Les expertises ont mis Les expertises ont mis en cause la mauvaise en cause la mauvaise qualitqualit de de ll anodisationanodisation--paisseurs insuffisantespaisseurs insuffisantes

    --ddfauts de colmatagefauts de colmatage

  • AmorAmorage des Piqage des Piqres dans res dans llAluminiumAluminium

    1 Adsorption des ions Cl- dans les dfauts de la couche doxyde.

    2 Rduction lente de l oxygne (charge la capacit de double couche)

    3 Rupture dilectrique de la couche d oxyde aux points faibles.

    4 Oxydation rapide de l aluminium mis a nu aux points de claquage.

    Ces 4 premires tapes forment un grand nombre (~106/cm) de micro-piqres (0,1 - 1 m).

    Milieu requis : ClMilieu requis : Cl-- , O, O22

  • Propagation autoPropagation auto--catalytique catalytique des Piqdes Piqresres

    Al3Fe

    3e-

    6OH-

    3H2O +3/2 O2

    Eau + Cl-

    AlCl4-

    Al(OH

    ) 3Al(OH)

    3

    Cl-H2

    Al3+

  • MMcanisme de piqcanisme de piqration de lration de lAluminium Aluminium en 9 en 9 tapes tapes propagationpropagation

    5 Propagation de quelques piqres.

    6 La dissolution de AlCl4- et la prcipitation extrieure de l hydroxyde acidifient la solution dans la piqre.

    7 Formation d un cne d alumine sur la piqre.

    8 Auto-corrosion de l aluminium au contact de la solution agressive dans la piqre (dgagement d hydrogne).

    9 Lorsque le courant de corrosion ne permet plus de renouveler la couche d AlCl4- en fond de piqre. Arrt et mort de la piqre.

  • Propagation des PiqPropagation des Piqresres

  • Corrosion par PiqCorrosion par Piqres de res de ll Aluminium rle de la structureAluminium rle de la structure

    n Les examens MEB d chantillons corrods par piqres montrent que la plus part des piqres sont habites par des composs intermtalliques.

    nLes piqres se forment prfrentiellement dans les dfauts de la couche d oxyde qui ont le plus souvent pour origine des prcipits qui affleurent la surface.

  • Pourquoi mesurer les profondeurs de Pourquoi mesurer les profondeurs de piqpiqres de lres de l Aluminium ?Aluminium ?

    La propagation et non l amorage contrle la corrosion par piqres des alliages d Aluminium .

    De ce fait, le potentiel de piqres (qui caractrise la facilit d amorage) utilis pour comparer la rsistance la corrosion par piqres des aciers inoxydables n est pas valable pour les alliages d Aluminium.

    On caractrise habituellement la rsistance la corrosion par piqres des alliages d Aluminium en mesurant les profondeurs de piqres sur chantillons corrods.

  • Mesure de la corrosion par Mesure de la corrosion par radiographieradiographie--X et analyse dX et analyse d imagesimages

    Cale gradins talon

    Courbe dtalonnage en niveaux de grisPr

    ofon

    deur

    des

    piq

    res

    Densit optique

    Tube rayons X

    chantillon corrodCale talon

  • Corrosion par piqCorrosion par piqresresdiagramme de diagramme de GumbelGumbel

  • Corrosion par piqCorrosion par piqres diagramme de res diagramme de GumbelGumbel

    1050 H18 2 ans atmosphere marine

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    0 100 200 300

    profondeurs maximales des piqres m

    -LN

    (-LN

    (n/N

    +1

    ))

    0.95

    0.9

    0.8

    0.7

    0.5

    0.35

    0.08

    Probabilitcumule n/N+1 %

  • Propagation des piqPropagation des piqres res dans ldans l Aluminium en milieux atmosphAluminium en milieux atmosphriquesriques

  • Propagation des piqPropagation des piqres res dans ldans l Aluminium en milieux atmosphAluminium en milieux atmosphriquesriques

  • Propagation des piqPropagation des piqres res dans ldans l Aluminium en milieux atmosphAluminium en milieux atmosphriquesriques

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    0 50 1 0 0ans

    pro

    fon

    deu

    rs d

    es p

    iq

    res

    m

    105010503003300350525052

    m

    1 2 5 10 20 t1/3

  • Diagramme expDiagramme exprimental rimental potentiel potentiel -- pH Al/eau de merpH Al/eau de mer

  • -1,1

    -1

    -0,9

    -0,8

    -0,7

    -0,6

    -0,5

    0 1 2 3 4 5 6lment %

    mV

    ecs

    MnCuSIMgZn

    Potentiel de lPotentiel de l AluminiumAluminiuminfluence des influence des llments dments d additionaddition

  • Potentiel de lPotentiel de l Aluminium mV Aluminium mV ecsecs

    Mg Mg 22 Al Al 33--1,151,15

    --0,870,87Al 5 ZnAl 5 Zn

    Mg Zn Mg Zn 22--0,960,96

    --0,870,87Al Al 1 Zn1 Zn

    --0,790,79Al Al 5 Mg5 Mg

    --0,780,78Al Al 3 Mg3 Mg

    --0,750,75Al 99,85Al 99,85

    Mn Al Mn Al 6 6 --0,750,75

    MgMg22SiSi--0,740,74

    --0,740,74Al Al 1,2 Mn1,2 Mn

    Cu Al Cu Al 22--0,640,64

    --0,600,60Al Al 4 Cu4 Cu

    Fe Al Fe Al 33--0,560,56

    SiSi--0,260,26

    PrPrcipitcipitssmV mV -- e.c.s.e.c.s.Solution SolideSolution Solide

  • Protection par placageProtection par placage

    n 2024 T351/1070

    1070

    Al 3+3 OH -

    H2O +

    3/2O2

    aBonne rsistance la corrosionProtection cathodique du 2024 T351

    1070 Eo= -0,75Vecs

    3e-2024-T351Eo = -0,60 Vecs

  • Protection par placage Protection par placage 2024/10702024/1070

  • Couches de ConversionCouches de Conversion

    Couche Phospho-chromique

    (type botage alimentaire)

    150

  • Anodisation sulfuriqueAnodisation sulfurique

    n Coupe de la structure poreuse de la couche doxyde

    pores

    parois

    Lignes de courant

    mtal

    Couche

    barrire

  • Aluminium anodisAluminium anodiscolmatage de la couche dcolmatage de la couche d oxydeoxyde

    dans ldans l eau bouillanteeau bouillantenn abcabc

    1 - Structure poreuse aprs anodisation

    2 - Migration des anions

    SO4=H2O

    3 - prcipitation de gel d alumine

    volution de la structure cristalline en bhmite

    4

  • Corrosion filiforme Corrosion filiforme dd Aluminium peintAluminium peint

    Essai de laboratoire DIN 65 472

  • Corrosion filiforme dCorrosion filiforme d une une fentre en Bretagnefentre en Bretagne

  • Corrosion Filiforme Corrosion Filiforme mmcanismescanismes

    vue de dessusvue de dessus

    n Dissolution anodique sous cutane

    Anode

    Acide

    Al 3+ + 3 e -Al

    Al (OH)3 + 3 H +Al 3+ + 3H2O

    Cathode

    alcalineO2 + 2H 2 O+ 4 e- 4 OH -

    Queue sche Inerte

    Al 3+

    H+OH -

    Tte active humide

  • Corrosion Filiforme Corrosion Filiforme mmcanismescanismes

    vue de dessusvue de dessus

    nn Dissolution anodique sous cutanDissolution anodique sous cutanee

    Anode

    Acide

    Al 3+ + 3e -Al

    Al (OH)3 + 3 H +Al 3+ + 3H2O

    Al 3+

    H+

    OH -

    Cathode

    alcaline O2 + 2H 2 O+ 4e - 4 OH -

    OH- Al 3+

    H+

    qq DDlaminage cathodiquelaminage cathodique

  • Corrosion Filiforme Corrosion Filiforme mmcanismes canismes examen en coupeexamen en coupe

    nn Propagation anodique sous cutanPropagation anodique sous cutanee

    Al 3+

    H +peintureoxyde

    Al

    La propagation se fait dans la direction oppose la zone are

    Al(OH)3

    Dformation du film par les produits de corrosion

    Dlaminage mcanique

    Zone cathodique are alcaline

    H2O

    O2

    Zone anodique dsareCharge en Cl - et acideFormation duncomplexe chlorur soluble

    Cl-

    AlCl4 -

  • Corrosion Filiforme Corrosion Filiforme mmcanismes canismes examen en coupeexamen en coupe

    Al 3+Cl-

    H +Al(OH)3peinture

    oxydeAl

    Zone anodique dsareacide charge en Cl-

    H2OO2

    Zone cathodique alcaline

    AlCl4 -

    Dformation du film par les produits de corrosionDlaminage mcanique

    peintureoxyde

    Al

    n Propagation par dlaminage Cathodiquen Propagation l interface peinture/oxyde

    Propagation Anodique sous cutane? Propagation l interface oxyde/mtal

    Zone cathodique are alcaline

    H2O

    O2Al 3+

    Zone anodique dsareCharge en Cl - et acide

    Cl-

    AlCl4-

    Al(OH)3

  • Corrosion galvanique de lCorrosion galvanique de l AluminiumAluminiumAssemblage Aluminium Acier en bord de merAssemblage Aluminium Acier en bord de mer

  • Corrosion galvanique de lCorrosion galvanique de l AluminiumAluminiumAl Ponton Flottant Al Ponton Flottant Joint Caoutchouc(C)Joint Caoutchouc(C)

  • n Contact mtallique courant lectronique

    3e-

    Al Fe

    Corrosion galvanique de lCorrosion galvanique de l AluminiumAluminium

    n Potentiels de mtaux usuels mesurs dans l eau de mer

    mVecsn carbone +100n Inox 316 +10n titane -100n Cuivre -150n laiton -200n Acier -600n 2024-T4 -610n 1050 -750n 7072 -880n cadmium -800

    n zinc -1100

    Contact lectrolytique courant ionique

    1/2O 2

    +H2O

    2OH-

    3H+

    3/2 H2Al 3+

    Cl-

  • Corrosion galvanique de lCorrosion galvanique de l AluminiumAluminiumIsolation des Isolation des llments du couplements du couple

    nn Quille de bateau en AluminiumQuille de bateau en Aluminium

    Coque Aluminium

    Lest Plomb ou FonteBoulons de fixation en acier galvanis

    Joints, rondelles et manchons isolants

  • Corrosions StructuralesCorrosions Structuralesnn Les corrosions structurales concernent des Les corrosions structurales concernent des

    modes particuliers de pmodes particuliers de pnntration de la tration de la corrosion dans certains mcorrosion dans certains mtaux, comme la taux, comme la corrosion intercorrosion inter--granulaire. granulaire.

    nn Ces formes de corrosion rCes formes de corrosion rsultent dsultent dune une structure mstructure mtallurgique htallurgique httrogrogne. ne.

    nn Les remLes remdes sont ndes sont ncessairement cessairement mmtallurgiques. tallurgiques.

    nn Les traitements de surface ne sont pas plus Les traitements de surface ne sont pas plus efficace quefficace quun empltre sur une jambe de un empltre sur une jambe de bois. bois.

  • Corrosions StructuralesCorrosions Structurales

    nn Pour les alliages dPour les alliages dAluminium seuls les Aluminium seuls les alliages alliages hautes caracthautes caractristiques ristiques mmcaniques sont concerncaniques sont concerns.s.

    nn 3 formes de corrosions structurales 3 formes de corrosions structurales peuvent tre rencontrpeuvent tre rencontres avec es avec ll Aluminium, :Aluminium, : Corrosion InterCorrosion Inter--granulairegranulaire Corrosion Corrosion FeuilletanteFeuilletante Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainte

  • Corrosion InterCorrosion Inter--granulairegranulairenn La corrosion interLa corrosion inter--granulaire granulaire

    est une forme de corrosion est une forme de corrosion qui se propage en qui se propage en consommant uniquement le consommant uniquement le joint des grains. joint des grains.

    nn Cette forme de corrosion Cette forme de corrosion rrsulte de la prsulte de la prsence aux sence aux joints des grains djoints des grains d une zone une zone anodique par rapport anodique par rapport la la matrice et continue.matrice et continue.

    nn Deux types de zones Deux types de zones anodiques peuvent tre anodiques peuvent tre rencontrrencontres dans le cas des es dans le cas des alliages dalliages d Aluminium.Aluminium.

  • Corrosion InterCorrosion Inter--granulaire granulaire cas des 5xxx (cas des 5xxx (tat sensible)tat sensible)

    nn 5XXX sensibilis5XXX sensibilisn Prcipit continue aux joints.

    Al3Mg2E= -1,15 Vecs

    Solution solideE= - 0,8 Vecs

    Mg%

    TC

  • Corrosion InterCorrosion Inter--granulaire granulaire cas des 5xxx (dcas des 5xxx (dsensibilissensibilis))

    nn 5XXX d5XXX dsensibilissensibilisn Prcipit discontinue aux joints

    Al3Mg2E= - 1,15 Vesc

    Sol. Sol.E= - 0,8 Vecs

  • Corrosion InterCorrosion Inter--granulaire granulaire cas des 2xxxcas des 2xxx--T4 (T4 (tat sensible)tat sensible)

    nn Dans le cas des Dans le cas des alliages de la salliages de la srie rie 2xxx, la sensibilit2xxx, la sensibilit la corrosion interla corrosion inter--granulaire rgranulaire rsulte de sulte de la formation dla formation d une une zone anodique zone anodique appauvrie en cuivre appauvrie en cuivre de part et dde part et d autre autre du joint.du joint.

    nn 2XXX T42XXX T4

    Al2Cu

    E= -0,64 Vecs

    Sol. Sol.

    E= -0,61 Vecs

    PFZ-0,75Vecs

  • Corrosion InterCorrosion Inter--granulaire granulaire cas des 2xxxcas des 2xxx--T6T6

    nn Le revenu T6 prLe revenu T6 prcipite cipite le cuivre le cuivre ll intintrieur rieur des grains, ce qui des grains, ce qui appauvri la solution appauvri la solution solide en Cu, fait grossir solide en Cu, fait grossir les prles prcipitcipits aux joints s aux joints et et ll intintrieur des rieur des grains et supprime ainsi grains et supprime ainsi ll hhttrogrognnitit qui est qui est ll origine de la origine de la corrosion.corrosion.

    nn 2XXX T62XXX T6nn 2XXX T62XXX T6

    Al2Cu

    E= -0,64 Vecs

    Sol. Sol. VecsE= -0,61 T4-0,70 T6

    PFZ-0,75Vecs

  • Corrosion Corrosion feuilletantefeuilletante

    nn ProfilProfil corrodcorrod en en atmosphatmosphre marine.re marine.

    La corrosion La corrosion feuilletantefeuilletante est est une forme de corrosion qui une forme de corrosion qui se propage dans une se propage dans une multitude de plans multitude de plans parallparallles les la surface de la la surface de la pipice.ce.

  • Corrosion Corrosion feuilletantefeuilletante

    nn Examen en coupe dExamen en coupe d un un chantillon corrodchantillon corrod par par corrosion corrosion feuilletantefeuilletante..

    nn La corrosion La corrosion feuilletantefeuilletante est est une forme de corrosion qui se une forme de corrosion qui se propage dans une multitude de propage dans une multitude de plans parallplans parallles les la surface de la surface de la pila pice. Ces plans sont ce. Ces plans sont ssparpars par des feuillets de s par des feuillets de mmtal non attaqutal non attaqus qui sont s qui sont repoussrepousss de la surface du s de la surface du mmtal, par le gonflement des tal, par le gonflement des produits de corrosion des produits de corrosion des zones attaquzones attaques.es.

  • Corrosion Corrosion feuilletantefeuilletante70207020--T6 soudT6 soud

    n Si on soude des tles en 7020-T6 (dsensibilises la CF) la remise en solution des lments d addition de part et d autre du cordon de soudure va entraner une sensibilisation la corrosion feuilletanteuniquement des zones affectes par la chaleur de soudage qui se retrouvent dans ltat T4.

  • Bouteille de plongBouteille de plonge e clatclate e apraprs 10 ans ds 10 ans d exposition sous exposition sous

    pression en bord de merpression en bord de mer

    Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainte

  • MMcanismes de propagation des canismes de propagation des fissures de CSC dans les alliages fissures de CSC dans les alliages

    dd AluminiumAluminium

    Al Al2O3

    Al(OH)3Al 3+

    3 e-

    Cl-

    3/2H2

    3H+

    3H

    Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainte

  • Effet dEffet d une Contrainte sur la une Contrainte sur la Corrosion Corrosion IntergranulaireIntergranulaire

    = 0=0

    Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainte

    = 200MPa

    ss

  • Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainteinfluence du sens dinfluence du sens d application de la application de la

    contraintecontrainte

  • CSC 7150 Influence de lCSC 7150 Influence de l tat mtat mtallurgiquetallurgique

    Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainte

  • Alliages dAlliages d Aluminium 2XXX seuil CSC Aluminium 2XXX seuil CSC TCTC

    32

    0

    50 55

    20

    8

    10

    5

    50

    10

    0

    32

    0

    31

    0

    21

    7

    17

    6

    15

    8

    20

    5

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    20

    01

    -T6

    20

    11

    -T8

    20

    17

    -T4

    20

    24

    -T3

    51

    20

    24

    -T8

    20

    30

    -T4

    22

    14

    -T6

    22

    14

    -T6

    51

    22

    19

    -T6

    26

    18

    -T6

    60

    82

    -T6

    50

    83

    -H3

    21

    52

    83

    -H2

    X

    MPaCSC-TC

    Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainte

  • Alliages dAlliages d Aluminium 2XXXAluminium 2XXXR02 L et seuil CSC TCR02 L et seuil CSC TC

    43

    0

    41

    0

    29

    0

    23

    5

    21

    0

    32

    0

    50 55

    20

    8

    10

    5

    50

    10

    0

    32

    0

    31

    0

    21

    7

    17

    6

    15

    8

    48

    5

    48

    0

    21

    0

    46

    0

    35

    0

    26

    5

    27

    5

    43

    0

    20

    5

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    20

    01

    -T6

    20

    11

    -T8

    20

    17

    -T4

    20

    24

    -T3

    51

    20

    24

    -T8

    20

    30

    -T4

    22

    14

    -T6

    22

    14

    -T6

    51

    22

    19

    -T6

    26

    18

    -T6

    60

    82

    -T6

    50

    83

    -H3

    21

    52

    83

    -H2

    X

    MPa R02CSC-TC

    Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainte

  • Alliages dAlliages d Aluminium 7XXXAluminium 7XXXR02 L et seuil CSC TCR02 L et seuil CSC TC

    49

    5

    46

    6

    35

    0 38

    0

    55

    0 58

    0

    46

    0

    44

    5 49

    0

    46

    0

    42

    0

    59

    0

    36

    0

    50

    17

    0

    29

    5

    40

    0

    55

    0

    24

    0

    50

    30

    0

    6075

    32

    0

    17

    5

    14

    0

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    70

    10

    -T

    65

    1

    70

    10

    -T7

    6

    70

    10

    -T7

    4

    70

    20

    -T6

    70

    39

    -T6

    70

    49

    -T7

    3

    70

    50

    -T

    65

    1

    70

    50

    -T7

    6

    70

    50

    -T7

    3

    70

    75

    -T6

    70

    75

    -T7

    6

    70

    75

    -T7

    3

    70

    90

    -Md

    P

    MPa R02CSC-TC

    Corrosion sous ContrainteCorrosion sous Contrainte

  • CSC Fissuration sans contact CSC Fissuration sans contact avec le milieu corrosifavec le milieu corrosif

    CSCrupturemcanique

    Examens fractographiques

    prouvette creuse

    GRUHL

    Solution

    NaCl

    traction

  • Essai de CSCEssai de CSCsur sur prouvette DCBprouvette DCB

    K1=E...[3(a+0,6H)+H3]1/2

    4[(a + 0,6 H)3+ Ha]

    amoragemcanique

    Propagation CSC

    Entaille usine vis

    2H

    2H +

    a

  • RRsultat de CSC sultat de CSC sur sur prouvette DCBprouvette DCB

    Facteur dintensit de contrainte K

    Log

    de

    la v

    ites

    se d

    e pr

    opag

    atio

    n de

    la

    fiss

    ure

    de C

    SC: d

    a/dt

    K1SCC

    da/dt maximum

    La dsensibilisation la CS C par un traitement de double revenu dplace la courbe da/dt= f(K1) dans les bonnes directions

    K1SCC

    da/dt maximum

    K1c

  • comportement dcomportement d alliages alliages dd Aluminium Aluminium --rrsultats DCBsultats DCB

    0 5 10 15 20 25 3010-12

    10-11

    10-10

    10-9

    10-8

    10-710-6

    2214-T651

    7075-T651

    2024-T351

    7075-T7351

    Coefficient de concentration de contrainte K1 (MN.m-3/2)Vit

    esse

    de

    prop

    agat

    ion

    de c

    ontr

    aint

    e da

    /dt

    (m/s

    )

    Tles 2,5 cm, DCB orientation TL humidification de la fissure 2 fois par jour NaCl 3,5 %

  • CSC Comportement des alliages CSC Comportement des alliages dd Aluminium rAluminium rsultats DCBsultats DCB

    alliage tat K1SCCMPam(NaCl 3,5%)

    da/dtnm/s(NaCl 3,5%)

    da/dtm/h(NaCl 3,5%)

    2024 T351 7 12 43,22214 T651 4 14 50,4

    7075 T651 3,5 15 547075 T7351 16 0,32 1,157150 T651 6-10 15 547150 T7351 22-26 1,5 5,47050 T7451 22 0,5 1,87010 T7451 23 0,2 0,72

  • CSC par Traction LenteCSC par Traction Lente

    SSRT / Slow Strain Rate Technique

    L/L~10-6s-1

    Air

    Milieu agressif

    Sensibilit la CSC => Perte de ductilit

    Echantillon

    Milieu

    Corrosif

  • Courbe de Polarisation Type Courbe de Polarisation Type ddAcier Inoxydable dans H2SO4 1MAcier Inoxydable dans H2SO4 1M

    Densit de courant Log i

    Pote

    ntie

    l d

    lect

    rode

    mV

    ecs

    Ecor.

    Epp

    IcorIpass Icrit.

    Courbe anodiquepassivation

    transpassivit

    Passivit 2re

    Dgagement dO2

    passivit

    Courbe cathodiqueDroite de Tafel

    mA/cm

  • Courbe de Polarisation Type Courbe de Polarisation Type ddAcier Inoxydable dans H2SO4 1MAcier Inoxydable dans H2SO4 1M

    Courbe cathodique Courbe anodique

    passivation

    pass

    transpassivit

    Passivit 2re

    Dgagement dO2

    passivit

    Droite de Tafel

    Den

    sit

    de c

    oura

    nt

    Lo

    g i

    Potentiel dlectrode

  • Courbe de polarisation de lCourbe de polarisation de lAluminium Aluminium 1070 dans H1070 dans H22SOSO44 0,5 M0,5 M

    E Volts ecs

    -7

    -6

    -5

    -4

    -3

    -2

    Log

    (i)

    (A/c

    m)

    -1 -0,5 0 0,5

    pH=0,8

    Droite de

    Tafel

    Courbe

    cathodique

    Courbe anodique

    1

  • Courbe de polarisation de lCourbe de polarisation de lAluminium Aluminium 1070 dans Na1070 dans Na22SOSO44 0,5 M0,5 M

    E Volts ecs

    -7

    -6

    -5

    -4

    -3

    -2

    Log

    (i)

    (A/c

    m)

    -1 -0,5 0 0,5

    pH=6

    Droite de

    Tafel

    Courbe

    cathodique

    Courbe anodique

    1

    Inox.Inox.

  • Courbes de polarisation anodique Courbes de polarisation anodique types dans types dans NaClNaCl 0,5 M0,5 M

    E Volts ecs

    -9

    -8

    -7

    -6

    -5

    -4

    -3

    -2

    Log

    (i)

    (A/c

    m)

    -1 -0,5 0 0,5

    AluminiumAluminium

    EpEppEo Eo EpEpp

    pH=6

    Acier Acier InoxydableInoxydable

  • MMtallurgie des alliages dtallurgie des alliages dAluminiumAluminiumnn llments majeursments majeurs--llments eutectiques ments eutectiques forte forte

    solubilitsolubilit dans Al: dans Al: Zn,CuZn,Cu, Mg, Li, Mn., Mg, Li, Mn.nn PrPrcipitcipits Formation aprs Formation aprs solidification de phases s solidification de phases

    eutectiques eutectiques chaud Mg(chaud Mg(Zn,CuZn,Cu))22, Mg , Mg 22 Si, Al Si, Al 22 CuMgCuMg, , Al Al 22 Cu de tailles variant de 5 Cu de tailles variant de 5 3030m.m.

    nn AprAprs trempe formation de prs trempe formation de prcipitcipits durcissant et s durcissant et homoghomognes Mg(nes Mg(Zn,CuZn,Cu))22, Mg , Mg 22 Si,Al Si,Al 22 CuMg,AlCuMg,Al 22Cu,AlCu,Al33LiLi se prse prsentant sous forme de sphsentant sous forme de sphres, res, plaquettes, btonnets, disques de tailles variant de 10 plaquettes, btonnets, disques de tailles variant de 10 100 100 ,, donnant un bon niveau de caractdonnant un bon niveau de caractristiques ristiques mmcaniques.caniques.

    nn Fines particules de dispersoFines particules de dispersodes:Aldes:Al33Ti, AlTi, Al33Zr, Zr, AlAl66MnMn0,050,05--0,5 0,5 m.m.

    nn ZnZn-- MgMg--Cu haute rCu haute rsistance 450sistance 450--800 800 MpaMpa..nn AlAl--CuCu--Mg moyenne rMg moyenne rsistance mais bonne tolsistance mais bonne tolrance rance

    aux dommages (taux dommages (tnacitnacit, fissuration, fissuration))nn AlAl--LiLi--CuCu--Mg moyenne rMg moyenne rsistance mais haut module et sistance mais haut module et

    faible densitfaible densit..

  • Joints de grains Joints de grains volutions au cours du revenu volutions au cours du revenu

    4

    Phases

    1

    Joint de grain

    CcSol. solide

    Zones GP2

    Zone dnude

    Zone dnude

    3

    Prcipits de matricePhases et germes sur les zones GP

  • Durcissement Structural de AlDurcissement Structural de Al

    Principaux modes de durcissement de lAluminium

    Solution solide

    sursature

    Zones de Guinier

    Preston

    Composs de transition

    Composs

    d quilibre

    Contournement

    Contournement

    dOrowan

    Cisaillement

    Cisaillement dun prcipit sphrique

    Dans le plan de glissement

    Dune dislocation coin

  • CSC PhCSC Phnomnomnes Inexpliqunes Inexpliquss

    nn Immersion alternImmersion alterneepour les alliages au cuivre les pour les alliages au cuivre les chantillons doivent chantillons doivent impimprativement srativement scher pendant la pcher pendant la priode driode d mersion.mersion.

    nn Polarisation cathodiquePolarisation cathodiqueLa polarisation cathodique ne fragilise pas les alliages La polarisation cathodique ne fragilise pas les alliages dd Aluminium. (cAluminium. (cest un problest un problme dme d amoramorage pour T. age pour T. MagninMagnin))

    nn 7XXX + Cu >1% 7XXX + Cu >1% (r(rsistant en CSC aprsistant en CSC aprs Ts T--73)73)LL influence de linfluence de l addition de Cu sur la microaddition de Cu sur la micro--structure des structure des alliages 7XXX nalliages 7XXX n est pas comprise.est pas comprise.

  • DDtermination de ltermination de lpaisseur dpaisseur dune une couche dcouche doxyde sur Aluminiumoxyde sur Aluminium

    mmnmnm

    10 100 10 100 111001001010110,10,1

    SpectromSpectromtrietrie

    interfinterfrentiellerentielle

    llipsomllipsomtrietrie

    Spectroscopie dSpectroscopie dimpimpdance dance lectrochimiquelectrochimique

    AUGERAUGER

    XPSXPS

    MEBMEBTEMTEM

    STEM MicroscopieMicroscopielectroniquelectronique

    SpectroscopieSpectroscopielectroniquelectronique

    SpectroscopieSpectroscopielectrochimiquelectrochimique

    OptiqueOptique

    paisseurpaisseur