La corrosion est l’action destructrice des métaux qu’exerce le milieu ambiant sur un métal. Elle pose des problèmes techniques et économiques très importants. On estime, en effet à plusieurs dizaines de millions de tonnes la masse d’acier annuellement transformée en rouille dans la monde sur une production de 700 millions de tonnes, plus de 5% de l’acier disparaît donc !

On étudiera la corrosion humide qui est la corrosion par les agents contenus dans les eaux, les sols ou l’air humide ; c’est de loin, la plus importante.

La corrosion électrochimique : l’exemple de fer

La corrosion électrochimique est une oxydation du métal.

Fe --> Fe²⁺ + 2e^–

Les électrons libérés vont nécessairement induire une réduction, mais pas au même endroit : il y a donc des zones de réduction et des zones d’oxydation entre lesquelles vont circuler des ions et des électrons.

Le phénomène de corrosion est dû à la formation de micro-piles.

Expérience :

Afin d’accélérer la corrosion, qui est un phénomène généralement lent, nous plongeons un clou en fer dans une solution de chlorure de sodium.

Nous ajoutons de la phénolphtaléine qui permet d’observer la formation d’ions hydroxyde OH^– ( coloration rouge ), et un réactif qui est du ferricyanure de potassium qui permet d’observer l’apparition des ions Fe²⁺ ( couleur bleu-vert ).

Pour éviter la diffusion trop rapide des couleurs, on gélifie la solution.

Schéma de l’expérience :

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Interprétation :

Oxydation du fer : Fe --> Fe²⁺ + 2e^–

Réduction du dioxygène dissous dans l’eau : O₂ + H₂O + 2e^– --> 2OH^–

En conclusion :

Il s’est constitué une pile, la zone du clou où a lieu l’oxydation est l’anode où le pôle négatif et la zone du clou où a lieu la réduction est la cathode où pôle positif.

La micro pile est en court-circuit, puisque anode et cathode sont deux parties du même clou.

La protection

Les revêtements passifs.

Il s’agit d’empêcher le contact entre le métal et le milieu ambiant. Cela est réalisé par le dépôt d’un film de peinture ou de matière plastique. Ce film dot être résistant et totalement imperméable, c’est pourquoi il est déposé en plusieurs couches. Toute piqûre du film protecteur est source de corrosion.

Les revêtements métalliques.

Première catégorie : les métaux plus réducteurs que le métal à protéger : protection électrochimique.

C’est le cas lorsque le fer est protéger par un film de zinc (on dit que le fer est galvanisé). Si une piqûre pique le zinc, l’électrolyte ( l’extérieur l’air, la mer dans le cas d’une coque de navire ) entre en contact le fer : une micro pile est constituée, dont le fer est l’oxydant, c’est donc le zinc qui subit l’oxydation.

Ceci est cohérent avec la classification électrochimique des métaux et la règle du gamma.

Le zinc métal le plus réducteur constitue l’anode de la micro pile : le zinc est oxydé, Zn --> Zn²⁺ + 2e^–

Le fer constitue la cathode de la micro pile, où a lieu une réduction, celle de l’eau où de tout autre oxydant présent dans l’électrolyse.

Un revêtement en zinc protège le fer où l’acier même si la couche n’est pas continue !

Cette protection électrochimique du fer est également mise en oeuvre pour protéger les coques des navires. On fixe des blocs de zinc ou de magnésium qui servent d’anodes sacrifiées qui sont régulièrement renouvelées.

Deuxième catégorie : les métaux protecteurs moins réducteurs (ou plus oxydants ) que le métal à protéger.

Les métaux plomb, étain, nickel, cuivre, argent, or, ... sont moins réducteurs que le fer. Ils sont pourtant employés comme pour protéger le fer de la corrosion. Il faut dans ce cas que la couche soit suffisante et surtout continue pour assurer une protection minimale.

Dans ces cas, si la couche protectrice est piquée alors la corrosion du fer ou du métal protégé est même accélérée puisque c’est lui qui joue alors le rôle d’anode !