L’Aluminium et ses alliages
Aluminium: C’est un métal argenté et malléable. Il est remarquable pour sa résistance à corrosion et sa faible densité.
Il est très oxydable à l’air. Une couche de quelques micromètres d’oxyde d’aluminium (Al2O3) se forme très rapidement à sa surface, elle est imperméable et protège le reste du métal de l’oxydation.
Il est principalement extrait d’un minerai appelé la bauxite. Il peut également être extrait d’autres minéraux : néphéline, leucite sillimanite andalousite, muscovite.
Gadolinium : Le Gadolinium est un métal des terres rares. Il est gris argent, malléable et ductile à la température ambiante. Il cristallise sous forme hexagonale à température ambiante, mais possède une autre forme allotropique connue sous le nom de bêta, de structure cubique centré au-dessus de 1508 K. Yttrium : Découvert par Johann honorer en 1794 il apparaît dans un grand nombre de minéraux, toujours associé aux autres terres rares, l’allanite (sorocilicate), la batafite et la samarskite ou il est associé à l’uranium, et aussi l’enxénite, la fergusonite, la gadolinite.
Les alliages binaires à base d’Aluminium
Les alliages d’aluminium sont très nombreux quant à leur composition, à leurs propriétés et à leurs usages; Les progrès permanents de la métallurgie de l’aluminium ont abouti à proposer des alliages de plus en plus performants, bien adaptés aux utilisations envisagées et aux techniques classiques ou spécialisées de mise en œuvre.
Les propriétés peuvent varier d’une famille à l’autre. Par exemple les alliages de la famille 5000 sont soudables et ont une bonne résistance à la corrosion ; ceux de la famille 2000 ont des caractéristiques mécaniques plus élevées, mais ne sont pas soudables par les procédés classiques et ils ont une résistance à la corrosion très médiocre.
Les éléments d’addition (le cuivre, le magnésium, le manganèse, le silicium et le zinc) sont ajoutés de 1 à 7% pour les alliages de corroyage et plus jusqu’à 20% de silicium dans les alliages de moulages. Certains peuvent être ajoutés simultanément c’est le cas du silicium et du magnésium pour les alliages de moulage (la famille 4000), du magnésium et du silicium pour les alliages de corroyage (la famille 6000), du zinc et du cuivre (la famille 7000).
Ceux sont les éléments d’alliage qui déterminent les propriétés communes de base des alliages appartenant à la même famille.
Parmi les alliages industriels à base d’aluminium on trouve : Aluminium-cuivre. aluminium-manganèse. aluminium-silicium. aluminium-magnésium. aluminium-magnésium-silicium. aluminium-zinc (avec ou sans cuivre).
Les anodes sacrificielles
Les anodes sacrificielles existent à base de zinc, de magnésium et aussi à base d’Al. Ce dernier élément est choisi pour la protection cathodique des objets en aciers à cause de sa capacité à supporter les courants élevés, à son bas poids spécifique, à sa conductivité et à son coût . Les éléments d’addition comme Mg, Mo…, sont utilisés en tant que composé micro allié, pour améliorer l’exécutions galvaniques des anodes.
L’inclusion d’oxydes métalliques peut améliorer la frontière de grain, supprimant ainsi la corrosion aux frontières des grains des anodes. Ceci ayant pour résultat l’amélioration de l’exécution des anodes . On a utilisé pour les anodes sacrificielles, des métaux dont les propriétés électrochimiques intrinsèques sont moins nobles que le métal de la structure métallique à protéger. Ainsi l’anode se consume, en déchargeant du courant, en assurant aussi la protection de la structure.
Type de corrosion des alliages d’aluminium
La corrosion généralisée (ou uniforme) : Cette forme de corrosion se développe sous forme de micropiqures de très petit diamètre, de l’ordre des microns, uniformes et régulières sur toute la surface du métal. Pour l’aluminium, cette forme de corrosion se rencontre surtout dans les milieux très acides ou très alcalins dans lesquels les solubilités du film d’oxyde naturel sont grandes. La vitesse de dissolution peut varier de quelques micromètres par an à quelques micromètres par heure selon la nature de l’acide ou de la base.
Elle peut être réduite par des inhibiteurs appropriés. C’est ainsi que se fait la dissolution de l’aluminium dans les milieux alcalins. On peut déterminer facilement la vitesse de corrosion généralisée par la mesure de perte de poids ou par décalage d’hydrogène . C’est une donnée utile pour connaître la vitesse de dissolution de l’aluminium dans les bains de décapage.
La corrosion inter- cristalline : La corrosion inter-cristalline est causée par une différence de potentiel électrique entre le grain lui même et la zone des joints de grains ou se produisent des précipitations de composés intermétalliques dispersés.
La corrosion inter-cristalline se propage à partir de piqûres, et aussi en profondeur à partir de très petites piqûres superficielles .
Le potentiel de dissolution des composés intermétalliques est différent de celui de l’aluminium . Il y a deux types de ces composés :
le moins électronégatif que la solution solide est donc cathodique par apport à la solution. le plus électronégatif que la solution est donc anodique par rapport à la solution et lorsqu’ il y a la corrosion, ce sont les intermétalliques qui sont attaqués ;
Pour que la corrosion inter-cristalline se développe il faut que trois conditions soient présentes : présence d’un milieu corrosif. différence de potentiel de l’ordre de 100mv entre les intermétalliques et la solution solide. précipitation continue des inter-cristallines.
Il y a aussi d’autres types de corrosion qui sont liés aux composés intermétalliques comme la corrosion filiforme.
La réaction d’une eau douce est comprise entre 1000 et 3000Ω .cm-1 selon la salinité ; celle de l’eau de mer est de 10Ω .cm-1 donc l’eau de mer est un milieu facilitant la conductivité ionique. Cependant, pour les alliages habituellement utilisés dans l’application marine, les deux formes de Corrosion les plus fréquentes sont la corrosion par piqûre et la corrosion galvanique.
Table des matières
Introduction Générale
Chapitre I : l’Aluminium et ses alliages
Introduction
I-1- L’Aluminium
I-1-1- Emploi
I-1-2- Quelques propriétés
I-2-Gadolinium
I-2-1- Emploi
I-2-2- Quelques propriétés
I-3-Yttrium
I-3-1- Emploi
I-3-2- Quelques propriétés
I-4-les alliages binaires
I-4-1- Les alliages binaires à base d’aluminium
I-4-2 Le système Al-R(R=Gd,Y)
I-5- Les anodes sacrificielles
Chapitre II : Méthodes expérimentales
Introduction
II-1- La pulvérisation cathodique magnétron
II -1-1-Principe de la pulvérisation cathodique
II-1-2-Mécanisme physique de la pulvérisation
II-1-3-Types de dépôt par pulvérisation
II-1-3-1-La pulvérisation triode
II-1-3-2- La pulvérisation cathodique magnétron
II-3-2-1- Effet magnétron
II-1-3-2-2-Principe
II-1-3-2-3-Propietés des cathodes magnétron
II-1-4-Caractérisation du phénomène de pulvérisation
II-1-4-1- Le seuil de pulvérisation
II-1-4-2-Rendement de la pulvérisation
II-1-4-2-1-Expression du rendement de pulvérisation
II-1-5-Natures des particules pulvérisées
II-1-6-Choix des aimants
II-1-7-Discription générale de la technique
II-1-8-Co-pulvérisation des constituants
II-1-8-1-Les différents constituants sont placés sur la même cible
II-1-8-2-Les constituants sont sur des cibles indépendantes placées cote à cote
II-1-9-Uniformité d’épaisseur
II-1-10-La variation de la tension en fonction de la densité du courant
II-1-10-Croissance des dépôts réalisés par PVD
II-1-10-1-Germination et première étape de la croissance
II-2-Diffraction des rayons X et détermination de la distance interatomique
II-3-Le microscope électronique à balayage
II-4- La micro dureté
II-4-1 Dureté Vickers
II-5 La corrosion
II-5-Historique
II-5-2-Les bases électrochimiques de la corrosion des métaux
II-5-2-1-La réaction électrochimique
II-5-2-2-Les réactions électrochimiques de la corrosion de l’aluminium
II-5-3-Le comportement électrochimique de l’aluminium
II-5-4-Type de corrosion des alliages d’aluminium
II-5-4-1- La corrosion généralisée (ou uniforme)
II-5-4-2-La corrosion inter- cristalline
II-5-4-3 -La corrosion galvanique
II-5-4-4-La corrosion par piqûres
II-5-4-4-1- Phase d’amorçage
II-5-4-4-2-Phase de propagation
II-5-5-Sensibilité des alliages d’aluminium à la corrosion par piqûres
II-5-6-Méthode des droites de Tafel
II-5-7-Méthode de la résistance de polarisation
Chapitre III : caractérisation structurale et mécanique
Introduction
III-1-Elaboration des dépôts
III-1-1-Conditions d’élaboration
III-2 Caractérisations des dépôts
III-2-2 Composition chimique et structurale
III-2-2-1 Composition chimique
III-2-2-2 La structure des dépôts
III- 3- La caractérisation mécanique
III-3-1 La microdureté Vickers
Conclusion
Chapitre IV : comportement à la corrosion
Introduction
IV-1-Comportement à la corrosion
IV-1-1- L’électrode de référence
IV-1-2-’électrode de travail
IV-1-3-L’électrolyte
IV-1-2-les essais électrochimiques
IV-1-Le potentiel d’abandon
IV-2-La résistance de polarisation
IV-3- Potentiodynamique
IV-3-1-Revetement de référence (Al de référence)
IV-3-2- Les dépôts d’Aluminium et de terre rare
IV-4 -les courbes de polarisation (essais de tafel)
Conclusion
Conclusion générale
