3 façons d'empêcher les métaux de se corroder

2024 Auteur: Robert Blare | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 07:40

La corrosion est un processus naturel qui arrive à tous les métaux, mais il peut être considérablement ralenti avec quelques traitements différents

Elle est causée par la présence d'agents oxydants dans l'environnement, comme l'eau ou l'air. Cela peut être un énorme problème pour les personnes impliquées dans des projets de construction à grande échelle utilisant des matériaux métalliques, notamment des bâtiments, des voitures, des ponts, des avions, etc. Mais même les petits produits métalliques se corroderont et perdront de leur force ou de leur beauté. Heureusement, vous pouvez empêcher ce processus de se produire aussi rapidement qu'il le ferait normalement avec des matériaux trouvés dans la maison ou avec des techniques avancées pour un effet plus fort.

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Méthode 1 sur 3: Comprendre les types courants de corrosion des métaux

Étant donné que de nombreux types de métaux différents sont utilisés aujourd'hui, les constructeurs et les fabricants doivent se protéger contre de nombreux types de corrosion. Chaque métal a ses propres propriétés électrochimiques uniques qui déterminent les types de corrosion (le cas échéant) auxquels le métal est vulnérable. Le tableau ci-dessous détaille une sélection de métaux communs et les types de corrosion qu'ils peuvent subir.

Métaux communs et leurs propriétés de corrosion

Métal	Vulnérabilité(s) à la corrosion du métal	Techniques préventives courantes	Activité galvanique*
Acier inoxydable (passif)	Attaque uniforme, galvanique, piqûre, crevasse (tout particulièrement en eau salée)	Nettoyage, revêtement protecteur ou scellant	Faible (la corrosion initiale forme une couche d'oxyde résistante)
Le fer	Attaque uniforme, galvanique, crevasse	Nettoyage, revêtement protecteur ou mastic, galvanisation, sol'ns antirouille	Haute
Laiton	Attaque uniforme, dézincification, stress	Nettoyage, revêtement protecteur ou mastic (généralement de l'huile ou de la laque), ajout d'étain, d'aluminium ou d'arsenic à l'alliage	Moyen
Aluminium	Galvanique, piqûres, crevasse	Nettoyage, revêtement protecteur ou mastic, anodisation, galvanisation, protection cathodique, isolation électrique	Élevé (la corrosion initiale forme une couche d'oxyde résistante)
Le cuivre	Galvanique, piqûre, ternissement esthétique	Nettoyage, revêtement protecteur ou mastic, ajout de nickel à l'alliage (en particulier pour l'eau salée)	Faible (la corrosion initiale forme une patine résistante)

*Notez que la colonne « Activité galvanique » fait référence à l'activité chimique relative du métal telle que décrite par les tableaux de séries galvaniques provenant de sources de référence. Aux fins de ce tableau, plus l'activité galvanique du métal est élevée, plus il subira rapidement une corrosion galvanique lorsqu'il sera joint à un métal moins actif.

Étape 1. Empêchez la corrosion d'attaque uniforme en protégeant la surface métallique

La corrosion d'attaque uniforme (parfois abrégée en corrosion « uniforme ») est un type de corrosion qui se produit, de manière appropriée, de manière uniforme sur une surface métallique exposée. Dans ce type de corrosion, toute la surface du métal est attaquée par la corrosion et, ainsi, la corrosion se déroule à une vitesse uniforme. Par exemple, si un toit en fer non protégé est régulièrement exposé à la pluie, toute la surface du toit entrera en contact avec à peu près la même quantité d'eau et se corrodera donc à un rythme uniforme. Le moyen le plus simple de se protéger contre une corrosion d'attaque uniforme est généralement de mettre une barrière protectrice entre le métal et les agents corrosifs. Cela peut être une grande variété de choses - de la peinture, un scellant à l'huile ou une solution électrochimique comme un revêtement de zinc galvanisé.

Dans des situations souterraines ou d'immersion, la protection cathodique est également un bon choix

Étape 2. Empêchez la corrosion galvanique en arrêtant le flux d'ions d'un métal à l'autre

Une forme importante de corrosion qui peut se produire quelle que soit la résistance physique des métaux impliqués est la corrosion galvanique. La corrosion galvanique se produit lorsque deux métaux avec des potentiels d'électrode différents sont en contact l'un avec l'autre en présence d'un électrolyte (comme l'eau salée) qui crée un chemin électriquement conducteur entre les deux. Lorsque cela se produit, les ions métalliques s'écoulent du métal le plus actif vers le métal moins actif, provoquant la corrosion du métal le plus actif à une vitesse accélérée et la corrosion du métal moins actif à une vitesse plus lente. Concrètement, cela signifie que la corrosion se développera sur le métal le plus actif au point de contact entre les deux métaux.

• Toute méthode de protection qui empêche le flux d'ions entre les métaux peut potentiellement arrêter la corrosion galvanique. Donner aux métaux un revêtement protecteur peut aider à empêcher les électrolytes de l'environnement de créer un chemin conducteur électrique entre les deux métaux, tandis que les processus de protection électrochimique comme la galvanisation et l'anodisation fonctionnent également bien. Il est également possible de contrecarrer la corrosion galvanique en isolant électriquement les zones des métaux qui entrent en contact les uns avec les autres.
• De plus, l'utilisation d'une protection cathodique ou d'une anode sacrificielle peut protéger les métaux importants de la corrosion galvanique. Voir ci-dessous pour plus d'informations.

Étape 3. Empêchez la corrosion par piqûres en protégeant la surface métallique, en évitant les sources de chlorure environnementales et en évitant les entailles et les rayures

La corrosion par piqûres est une forme de corrosion qui se produit à l'échelle microscopique mais qui peut avoir des conséquences à grande échelle. Les piqûres sont très préoccupantes pour les métaux qui tirent leur résistance à la corrosion d'une fine couche de composés passifs à leur surface, car cette forme de corrosion peut entraîner des défaillances structurelles dans des situations où la couche protectrice les empêcherait normalement. La piqûre se produit lorsqu'une petite partie du métal perd sa couche passive protectrice. Lorsque cela se produit, la corrosion galvanique se produit à une échelle microscopique, entraînant la formation d'un petit trou dans le métal. A l'intérieur de ce trou, l'environnement local devient très acide, ce qui accélère le processus. Les piqûres sont généralement évitées en appliquant un revêtement protecteur sur la surface métallique et/ou en utilisant une protection cathodique.

L'exposition à un environnement riche en chlorures (comme, par exemple, l'eau salée) est connue pour accélérer le processus de piqûre

Étape 4. Empêchez la corrosion caverneuse en minimisant les espaces restreints dans la conception de l'objet

La corrosion caverneuse se produit dans les espaces d'un objet métallique où l'accès au fluide environnant (air ou liquide) est difficile - par exemple, sous les vis, sous les rondelles, sous les balanes ou entre les joints d'une charnière. La corrosion caverneuse se produit lorsque l'espace près d'une surface métallique est suffisamment large pour permettre au fluide d'entrer, mais suffisamment étroit pour que le fluide ait du mal à sortir et à stagner. L'environnement local dans ces petits espaces devient corrosif et le métal commence à se corroder dans un processus similaire à la corrosion par piqûres. La prévention de la corrosion caverneuse est généralement un problème de conception. En minimisant l'apparition d'espaces étroits dans la construction d'un objet métallique en fermant ces espaces ou en permettant la circulation, il est possible de minimiser la corrosion caverneuse.

La corrosion caverneuse est particulièrement préoccupante lorsqu'il s'agit de métaux comme l'aluminium qui ont une couche extérieure passive protectrice, car le mécanisme de la corrosion caverneuse peut contribuer à la dégradation de cette couche

Étape 5. Empêchez la fissuration par corrosion sous contrainte en utilisant uniquement des charges sûres et/ou un recuit

La fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) est une forme rare de défaillance structurelle liée à la corrosion qui préoccupe particulièrement les ingénieurs chargés de structures de bâtiments destinées à supporter des charges importantes. En cas de SCC, un métal porteur forme des fissures et des fractures en dessous de sa limite de charge spécifiée - dans les cas graves, à une fraction de la limite. En présence d'ions corrosifs, de minuscules fissures microscopiques dans le métal causées par la contrainte de traction d'une charge lourde se propagent lorsque les ions corrosifs atteignent la pointe de la fissure. Cela provoque une croissance progressive de la fissure et potentiellement une éventuelle défaillance structurelle. Le SCC est particulièrement dangereux car il peut se produire même en présence de substances qui ne sont naturellement que très légèrement corrosives pour le métal. Cela signifie que la corrosion dangereuse se produit tandis que le reste de la surface métallique semble superficiellement non affecté.

• La prévention de la CSC est en partie un problème de conception. Par exemple, en choisissant un matériau résistant au CSC dans l'environnement dans lequel le métal fonctionnera et en veillant à ce que le matériau métallique soit correctement soumis à des tests de résistance, cela peut aider à prévenir le CSC. De plus, le processus de recuit d'un métal peut éliminer les contraintes résiduelles de sa fabrication.
• Le CCS est connu pour être exacerbé par les températures élevées et la présence de liquide contenant des chlorures dissous.

Méthode 2 sur 3: Prévention de la corrosion avec des solutions pour la maison

Étape 1. Peignez la surface métallique

La méthode la plus courante et la plus abordable pour protéger le métal de la corrosion consiste peut-être simplement à le recouvrir d'une couche de peinture. Le processus de corrosion implique de l'humidité et un agent oxydant interagissant avec la surface du métal. Ainsi, lorsque le métal est recouvert d'une barrière protectrice de peinture, ni l'humidité ni les agents oxydants ne peuvent entrer en contact avec le métal lui-même et aucune corrosion ne se produit.

• Cependant, la peinture elle-même est vulnérable à la dégradation. Réappliquez la peinture chaque fois qu'elle est écaillée, usée ou endommagée. Si la peinture se dégrade au point que le métal sous-jacent devient exposé, assurez-vous d'inspecter la corrosion ou les dommages sur le métal exposé.

• Il existe une variété de méthodes pour appliquer de la peinture sur des surfaces métalliques. Les métallurgistes utilisent souvent plusieurs de ces méthodes conjointement pour s'assurer que l'ensemble de l'objet métallique reçoit un revêtement complet. Voici un échantillon de méthodes avec des commentaires sur leurs utilisations:

  • Brosse - utilisée pour les espaces difficiles d'accès.
  • Rouleau - utilisé pour couvrir de grandes surfaces. Pas cher et pratique.
  • Air spray - utilisé pour couvrir de grandes surfaces. Plus rapide mais moins efficace que les rouleaux (le gaspillage de peinture est élevé).
  • Spray airless/pulvérisation airless électrostatique - utilisé pour couvrir de grandes surfaces. Rapide et permet des niveaux variables de consistance épaisse/fine. Moins de gaspillage que la pulvérisation d'air ordinaire. L'équipement est cher.

Étape 2. Utilisez de la peinture marine pour le métal exposé à l'eau

Les objets métalliques qui entrent régulièrement (ou constamment) en contact avec l'eau, comme les bateaux, nécessitent des peintures spéciales pour les protéger contre la possibilité accrue de corrosion. Dans ces situations, la corrosion "normale" sous forme de rouille n'est pas la seule préoccupation (bien qu'elle soit majeure), car la vie marine (balanes, etc.) qui peut se développer sur du métal non protégé peut devenir une source d'usure supplémentaire. et corrosif. Pour protéger les objets métalliques comme les bateaux, etc., veillez à utiliser une peinture époxy marine de haute qualité. Non seulement ces types de peinture protègent le métal sous-jacent de l'humidité, mais découragent également la croissance de la vie marine à sa surface.

Étape 3. Appliquez des lubrifiants protecteurs sur les pièces métalliques en mouvement

Pour les surfaces métalliques plates et statiques, la peinture fait un excellent travail pour empêcher l'humidité et la corrosion sans affecter l'utilité du métal. Cependant, la peinture ne convient généralement pas aux pièces métalliques mobiles. Par exemple, si vous peignez sur une charnière de porte, lorsque la peinture sèche, elle maintiendra la charnière en place, entravant son mouvement. Si vous forcez l'ouverture de la porte, la peinture se fissurera, laissant des trous pour que l'humidité atteigne le métal. Un meilleur choix pour les pièces métalliques comme les charnières, les joints, les roulements, etc. est un lubrifiant insoluble dans l'eau approprié. Une couche complète de ce type de lubrifiant repoussera naturellement l'humidité tout en assurant simultanément le mouvement fluide et facile de votre pièce métallique.

Parce que les lubrifiants ne sèchent pas en place comme les peintures, ils se dégradent avec le temps et nécessitent une réapplication occasionnelle. Réappliquez périodiquement des lubrifiants sur les pièces métalliques pour vous assurer qu'ils restent efficaces en tant que produits d'étanchéité protecteurs

Étape 4. Nettoyez soigneusement les surfaces métalliques avant de peindre ou de lubrifier

Que vous utilisiez de la peinture normale, de la peinture marine ou un lubrifiant/scellant protecteur, vous voudrez vous assurer que votre métal est propre et sec avant de commencer le processus d'application. Veillez à ce que le métal soit entièrement exempt de saleté, de graisse, de débris de soudure résiduels ou de corrosion existante, car ces éléments peuvent nuire à vos efforts en contribuant à la corrosion future.

• La saleté, la crasse et d'autres débris interfèrent avec la peinture et les lubrifiants en empêchant la peinture ou le lubrifiant d'adhérer directement à la surface métallique. Par exemple, si vous peignez sur une tôle d'acier avec quelques copeaux de métal, la peinture se fixera sur les copeaux, laissant des espaces vides sur le métal sous-jacent. Si et quand les copeaux tombent, l'endroit exposé sera vulnérable à la corrosion.
• Si vous peignez ou lubrifiez une surface métallique présentant une certaine corrosion, votre objectif doit être de rendre la surface aussi lisse et régulière que possible pour assurer la meilleure adhérence possible du mastic au métal. Utilisez une brosse métallique, du papier de verre et/ou des produits chimiques pour éliminer la corrosion autant que possible.

Étape 5. Gardez les produits métalliques non protégés à l'abri de l'humidité

Comme indiqué ci-dessus, la plupart des formes de corrosion sont exacerbées par l'humidité. Si vous ne parvenez pas à donner à votre métal une couche protectrice de peinture ou de scellant, vous devez veiller à ce qu'il ne soit pas exposé à l'humidité. Faire un effort pour garder les outils métalliques non protégés au sec peut améliorer leur utilité et prolonger leur durée de vie. Si vos articles métalliques sont exposés à l'eau ou à l'humidité, assurez-vous de les nettoyer et de les sécher immédiatement après utilisation pour empêcher la corrosion de commencer.

En plus de surveiller l'exposition à l'humidité pendant l'utilisation, assurez-vous de stocker les articles métalliques à l'intérieur dans un endroit propre et sec. Pour les gros objets qui ne rentrent pas dans un placard ou un placard, couvrez l'objet avec une bâche ou un chiffon. Cela aide à garder l'humidité de l'air et empêche la poussière de s'accumuler sur la surface

Étape 6. Gardez les surfaces métalliques aussi propres que possible

Après chaque utilisation d'un article en métal, que le métal soit peint ou non, assurez-vous de nettoyer ses surfaces fonctionnelles, en enlevant toute saleté, crasse ou poussière. Les accumulations de saleté et de débris sur la surface métallique peuvent contribuer à l'usure du métal et/ou de son revêtement protecteur, entraînant une corrosion au fil du temps.

Méthode 3 sur 3: Prévention de la corrosion avec des solutions électrochimiques avancées

Étape 1. Utilisez un processus de galvanisation

Le métal galvanisé est un métal qui a été recouvert d'une fine couche de zinc pour le protéger de la corrosion. Le zinc est plus chimiquement actif que le métal sous-jacent, il s'oxyde donc lorsqu'il est exposé à l'air. Une fois que la couche de zinc s'oxyde, elle forme un revêtement protecteur, empêchant une nouvelle corrosion du métal en dessous. Le type de galvanisation le plus courant aujourd'hui est un processus appelé galvanisation à chaud dans lequel des pièces métalliques (généralement en acier) sont immergées dans une cuve de zinc fondu chaud pour obtenir un revêtement uniforme.

• Ce processus implique la manipulation de produits chimiques industriels, dont certains sont dangereux à température ambiante, à des températures extrêmement chaudes et ne doivent donc être tentés par personne d'autre que des professionnels qualifiés. Voici les étapes de base du processus de galvanisation à chaud pour l'acier:

  • L'acier est nettoyé avec une solution caustique pour enlever la saleté, la graisse, la peinture, etc., puis rincé abondamment.
  • L'acier est décapé à l'acide pour éliminer la calamine, puis rincé.
  • Un matériau appelé flux est appliqué sur l'acier et laissé sécher. Cela aide le revêtement de zinc final à adhérer à l'acier.
  • L'acier est plongé dans une cuve de zinc fondu et laissé à chauffer à la température du zinc.
  • L'acier est refroidi dans un "quench tank" contenant de l'eau.

Étape 2. Utilisez une anode sacrificielle

Une façon de protéger un objet métallique de la corrosion consiste à y attacher électriquement un petit morceau de métal réactif appelé anode sacrificielle. En raison de la relation électrochimique entre le grand objet métallique et le petit objet réactif (expliqué brièvement ci-dessous), seul le petit morceau de métal réactif subira une corrosion, laissant le grand et important objet métallique intact. Lorsque l'anode sacrificielle se corrode complètement, elle doit être remplacée ou le plus gros objet métallique commencera à se corroder. Cette méthode de protection contre la corrosion est souvent utilisée pour les structures enterrées, comme les réservoirs de stockage souterrains, ou les objets en contact permanent avec l'eau, comme les bateaux.

• Les anodes sacrificielles sont fabriquées à partir de plusieurs types différents de métal réactif. Le zinc, l'aluminium et le magnésium sont trois des métaux les plus couramment utilisés à cette fin. En raison des propriétés chimiques de ces matériaux, le zinc et l'aluminium sont souvent utilisés pour les objets métalliques dans l'eau salée, tandis que le magnésium est plus adapté à l'eau douce.
• La raison pour laquelle une anode sacrificielle fonctionne est liée à la chimie du processus de corrosion lui-même. Lorsqu'un objet métallique se corrode, des zones qui ressemblent chimiquement aux anodes et aux cathodes d'une cellule électrochimique se forment naturellement. Les électrons circulent des parties les plus anodiques de la surface métallique vers les électrolytes environnants. Étant donné que les anodes sacrificielles sont très réactives par rapport au métal de l'objet à protéger, l'objet lui-même devient très cathodique en comparaison et, ainsi, des électrons sortent de l'anode sacrificielle, provoquant sa corrosion mais épargnant le reste du métal.

Étape 3. Utilisez le courant imposé

Étant donné que le processus chimique à l'origine de la corrosion des métaux implique un courant électrique sous forme d'électrons sortant du métal, il est possible d'utiliser une source extérieure de courant électrique pour maîtriser le courant corrosif et empêcher la corrosion. Essentiellement, ce processus (appelé courant imposé) confère une charge électrique négative continue au métal à protéger. Cette charge domine le courant, provoquant la sortie des électrons du métal, arrêtant la corrosion. Ce type de protection est souvent utilisé pour les structures métalliques enterrées comme les réservoirs de stockage et les pipelines.

• Notez que le type de courant utilisé pour les systèmes de protection à courant imposé est généralement le courant continu (CC).
• Habituellement, le courant imposé anticorrosion est généré en enterrant deux anodes métalliques dans le sol à proximité de l'objet métallique à protéger. Le courant est envoyé à travers un fil isolé vers les anodes, qui traverse ensuite le sol et dans l'objet métallique. Le courant traverse l'objet métallique et retourne à la source du courant (générateur, redresseur, etc.) à travers un fil isolé.

Étape 4. Utilisez l'anodisation

L'anodisation est un type spécial de revêtement de surface protecteur utilisé pour protéger le métal de la corrosion et également pour appliquer des matrices, etc. Si vous avez déjà vu un mousqueton en métal aux couleurs vives, vous avez déjà vu une surface en métal anodisé teinté. Plutôt que d'impliquer l'application physique d'un revêtement protecteur, comme pour la peinture, l'anodisation utilise un courant électrique pour donner au métal un revêtement protecteur qui empêche presque toutes les formes de corrosion.

• Le processus chimique derrière l'anodisation implique le fait que de nombreux métaux, comme l'aluminium, forment naturellement des produits chimiques appelés oxydes lorsqu'ils entrent en contact avec l'oxygène de l'air. Il en résulte que le métal a normalement une fine couche d'oxyde externe qui protège (à des degrés divers, selon le métal) contre une corrosion supplémentaire. Le courant électrique utilisé dans le processus d'anodisation crée essentiellement une accumulation beaucoup plus épaisse de cet oxyde sur la surface du métal que ce qui se produirait normalement, offrant une grande protection contre la corrosion.

• Il existe plusieurs façons d'anodiser les métaux. Vous trouverez ci-dessous les étapes de base d'un processus d'anodisation. Voir Comment anodiser l'aluminium pour plus d'informations.

  • L'aluminium est nettoyé et dégraissé.
  • Les impuretés superficielles de l'aluminium sont éliminées avec une solution de décapage.
  • L'aluminium est abaissé dans un bain acide à un courant et une température constants (par exemple, 12 ampères/pied carré et 70-72 degrés F (21-22 degrés C).
  • L'aluminium est retiré et rincé.
  • L'aluminium est éventuellement immergé dans un colorant à 100-140 degrés F (38-60 degrés C).
  • L'aluminium est scellé en le plaçant dans de l'eau bouillante pendant 20 à 30 minutes.

Étape 5. Utilisez un métal qui présente une passivation

Comme indiqué ci-dessus, certains métaux forment naturellement un revêtement d'oxyde protecteur lorsqu'ils sont exposés à l'air. Certains métaux forment ce revêtement d'oxyde si efficacement qu'ils finissent par devenir relativement inactifs chimiquement. On dit que ces métaux sont passifs en référence au processus de passivation par lequel ils deviennent moins réactifs. Selon son utilisation souhaitée, un objet métallique passif peut ne pas nécessairement avoir besoin d'une protection supplémentaire pour le rendre résistant à la corrosion.

• Un exemple bien connu d'un métal qui présente une passivation est l'acier inoxydable. L'acier inoxydable est un alliage d'acier ordinaire et de chrome qui résiste efficacement à la corrosion dans la plupart des conditions sans nécessiter aucune autre protection. Pour la plupart des utilisations quotidiennes, la corrosion n'est généralement pas un problème avec l'acier inoxydable.

  Cependant, il convient de mentionner que dans certaines conditions, l'acier inoxydable n'est pas 100 % résistant à la corrosion - notamment, dans l'eau salée. De même, de nombreux métaux passifs deviennent non passifs dans certaines conditions extrêmes et peuvent donc ne pas convenir à toutes les utilisations