coralu pres (1)
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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Corrosion par piqCorrosion par piqres de tubes res de tubes dd irrigation enirrigation en aluminiumaluminium
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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
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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
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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+
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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.
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Propagation des PiqPropagation des Piqresres
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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.
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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.
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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
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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 %
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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
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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
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Protection par placage Protection par placage 2024/10702024/1070
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Couches de ConversionCouches de Conversion
Couche Phospho-chromique
(type botage alimentaire)
150
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Anodisation sulfuriqueAnodisation sulfurique
n Coupe de la structure poreuse de la couche doxyde
pores
parois
Lignes de courant
mtal
Couche
barrire
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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
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Corrosion filiforme Corrosion filiforme dd Aluminium peintAluminium peint
Essai de laboratoire DIN 65 472
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Corrosion filiforme dCorrosion filiforme d une une fentre en Bretagnefentre en Bretagne
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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
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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
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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
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Corrosion galvanique de lCorrosion galvanique de l AluminiumAluminiumAssemblage Aluminium Acier en bord de merAssemblage Aluminium Acier en bord de mer
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Corrosion galvanique de lCorrosion galvanique de l AluminiumAluminiumAl Ponton Flottant Al Ponton Flottant Joint Caoutchouc(C)Joint Caoutchouc(C)
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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-
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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