Comportement

D’une façon générale, l’aluminium, de même que tous ses alliages, présente un excellent comportement face à tout type d’agents externes. Sa couche d’oxyde d’alumine naturelle, autopassivante, le protège contre la corrosion. Vous trouverez dans cette section un ensemble de textes et de tableaux qui vous permettront de connaître plus précisément le comportement de l’aluminium face à la corrosion, aux substances organiques et inorganiques et aux produits alimentaires.

> Comportement face à la corrosion 
> Comportement face aux produits alimentaires 
> Comportement face aux substances inorganiques 
> Comportement face aux substances organiques

Le milieu marin s'avère agressif pour la plupart des matériaux : métaux, bois, plastique, etc. Les coûts de maintenance sont plus élevés pour certains que pour d’autres.

Pour cette raison, les meilleurs résultats sont attribués aux produits dits de « qualité marine », car ce « label » indique que leur qualité a été vérifiée dans des environnements marins, d’où l’existence de peintures marines, de bronze marin et même, depuis un demi-siècle, d’alliages d'aluminium marin qui présentent une excellente résistance à la corrosion en milieu aussi hostile que l’environnement marin.

CARACTÉRISTIQUES DU MILIEU MARIN

L’agressivité du milieu marin en contact avec les métaux est due à la forte teneur en chlorures « Cl » de l’eau de mer, selon des quantités de l'ordre de 19 grammes par litre, sous forme de chlorure de sodium, sel, chlorure de magnésium, etc. En effet, ils se trouvent en équilibre en milieu marin, dont la composition est la suivante :

• Sels minéraux dissous de l’ordre de 30 à 35 grammes par litre.
• Gaz dissous, dont 5 à 8 ppm sont de l'oxygène.
• Matières organiques en décomposition.
• Matières minérales en suspension.

L’ensemble constitue un milieu très complexe où il n'est pas vraiment possible de séparer ni de quantifier de façon indépendante l’influence de chaque facteur d’ordre chimique (composition, etc.), d’ordre physique (température, pression, etc.), d’ordre biologique (faune, etc.) sur le comportement face à la corrosion des métaux.

L’agressivité de l’atmosphère marine est accentuée par l’humidité et les éclaboussures de fines gouttes d’eau de mer entraînées par le vent. L'effet de l’atmosphère marine dépend de l'orientation ainsi que de l’intensité des vents dominants, qui s'atténuent fortement à quelques kilomètres de la côte.

La salinité varie d’une mer à l’autre, par exemple 8 g/l pour la mer Baltique (ce qui facilite sa congélation) ou 41 g/l pour la mer Méditerranée, et n’a pas d’influence sensible sur le comportement face à la corrosion des alliages d'aluminium. Il en va de même pour la température de l’eau de mer à la surface qui varie, selon les saisons et les latitudes, de quelques degrés en mer du Nord jusqu’à 25 ºC sur les tropiques.

L’expérience a démontré que la résistance à la corrosion est semblable sur les tropiques et en mer du Nord, ou ici et dans le Pacifique. Rien ne permet de différencier le seul fait du milieu maritime en marge des éléments externes qui le contaminent et modifient localement la composition de l'eau de la mer ou l’atmosphère locale ainsi que les effluents ou émanations gazeuses. Pour éviter certains désagréments classiques liés à l’emploi de l’aluminium en milieu marin, il suffit de connaître les données fondamentales sur la corrosion de l’aluminium et ses alliages en milieu marin, ainsi que quelques règles, très faciles à appliquer.

À cet effet, nous rappelons l’importance de la couche d’oxyde naturelle sur le comportement face à la corrosion de l’aluminium et ses alliages. Vous trouverez ci-après un récapitulatif des formes de corrosion pouvant être observées en milieu marin, avec une description plus détaillée de la corrosion galvanique.

_La finalité de la couche d’oxyde d’aluminium

Le bon comportement face à la corrosion de l’aluminium est dû à la présence permanente sur le métal d’une couche d’oxyde naturelle constituée d’oxyde d’aluminium (alumine) qui le rend passif sous l'effet du milieu ambiant.

Bien qu’elle soit de très faible épaisseur, comprise entre 50 et 100 Angströms (soit 50 à 100 milliardièmes de mètre), la pellicule d’oxyde constitue une barrière entre le métal et le milieu ambiant et elle se forme de façon instantanée lorsque le métal entre en contact avec un milieu oxydant : l’oxygène de l’air, l’eau, etc. Par conséquent, la stabilité physico-chimique de la couche d’oxyde a une grande importance sur la résistance de l’aluminium à la corrosion. Cette dernière dépend des caractéristiques du milieu, notamment du pH et de la composition de l’alliage d’aluminium.

INFLUENCE DU pH

La vitesse de dissolution de la couche d’oxyde dépend du pH. Elle est élevée en milieu acide et en milieu alcalin, mais faible dans les milieux proches de la neutralité (pH 7). L’eau de mer a un pH de 8 - 8,2. La couche d’oxyde est donc très stable dans l'eau de mer et en milieu marin.

Contrairement à l'idée reçue, le pH n'est pas un simple critère à prendre en compte pour prédire le comportement de l’aluminium dans un milieu aqueux : la nature de l'acide ou de la base jouent un rôle primordial. Ce fait est très important quand il faut choisir un produit de nettoyage ou un décapant pour l’aluminium.

De cette façon, alors que les hydracides, tels que l'acide sulfurique, attaquent fortement l’aluminium (d’autant plus en solution concentrée), l’acide nitrique concentré n’a, quant à lui, aucun effet sur l’aluminium. Au contraire, sa fonction oxydante contribue plutôt à renforcer légèrement la couche d’oxyde et il peut être utilisé en concentration supérieure à 50 % pour le décapage de l'aluminium et de ses alliages. L’effet des acides organiques sur l’aluminium n’est que très faible. Il est également vrai qu’en milieu alcalin, la soude caustique et la potasse attaquent sévèrement l’aluminium, tandis que l’ammoniac concentré a un effet beaucoup plus modéré.

INFLUENCE DES ÉLÉMENTS D’ADDITION

Certains éléments d'addition des alliages d’aluminium renforcent les propriétés protectrices de la pellicule d’alumine.

À l’inverse, d’autres éléments l’affaiblissent. Parmi les premiers, nous pouvons citer le magnésium dont l'oxyde, la magnésie, se combine avec l’alumine. L’amélioration des propriétés protectrices de la pellicule d’oxyde naturelle explique le rendement optimal du comportement face à la corrosion des alliages d’aluminium-magnésium de la famille EN W 5000 (Magnealtok), comme le 5005 (Magnealtok 10), 5052 (Magnealtok 25), 5754 (Magnealtok 30), 5154 (Magnealtok 35), 5086 (Magnealtok 40) et le 5083 (Magnealtok 45).

Au contraire, le cuivre est un des éléments qui affaiblissent les propriétés de la couche d’oxyde. Pour cette raison, il est totalement déconseillé d’utiliser en milieu marin, sans protection spéciale, les alliages d’aluminium-cuivre de la famille EN AW 2000 (Cobrealtok 07-11-14-17 et 24) et les aluminium-zinc de la famille 7000 avec ajout de cuivre.

FORMES DE CORROSION

Dans cette section, nous n’allons citer que les formes de corrosion qui peuvent éventuellement se trouver en milieu marin sur les alliages d’extrusion et de laminage des familles 1000 (aluminium pur), 3000 (aluminium-manganèse), 5000 (aluminium-magnésium) et 6000 (aluminium-magnésium-silicium) ainsi que sur les alliages de moulage à base de silicium ou de magnésium.

_Corrosion uniforme

Ce type de corrosion se traduit par une réduction de l’épaisseur régulière et uniforme sur l’ensemble de la surface du métal. La vitesse de dissolution peut varier de quelques microns par an, dans un milieu non agressif, à beaucoup de microns par heure selon la nature de l'acide ou de la base de la solution dans l’eau. En milieu marin, que ce soit en immersion dans l’eau ou sous les effets de l'atmosphère marine, la corrosion uniforme est infime et ne peut pas être mesurée.

_Corrosion par piqûres

Il s’agit d’une forme de corrosion très localisée et commune à de nombreux métaux. Elle consiste en la formation de cavités dans le métal, dont la géométrie varie selon un certain nombre de facteurs inhérents au métal (nature de l’alliage, conditions de fabrication, etc.) ou au milieu : concentration de sels minéraux, etc.

L’aluminium est sensible à la corrosion par piqûres dans les milieux où le pH est proche de la neutralité, c'est-à-dire dans tous les milieux naturels : eaux superficielles, eaux de mer, humidité de l’air, etc.

Contrairement aux autres métaux habituels, cette forme de corrosion est particulière, car les piqûres de corrosion sont toujours recouvertes de pustules blanches d’alumine hydratée gélatineuse Al(OH)3 très volumineuses. Le volume de la pustule est plus important que la cavité sous-jacente.

La corrosion par piqûres se développe à des endroits où la couche d’oxyde naturelle présente des défauts : réductions d’épaisseur, ruptures locales, creux, etc. provoqués par diverses causes liées aux conditions de transformation ou à une mauvaise manipulation et aux éléments d’alliage, etc. L’expérience a démontré que les piqûres sont susceptibles de se développer au cours des premières semaines d’immersion dans l’eau de mer dans les zones poncées ou rayées lors des opérations de chaudronnerie, pliage et soudage.

Pour l’utilisateur, il est utile de connaître la vitesse de pénétration des piqûres, là où elles ont démarré. Contrairement à d’autres métaux dont les produits de corrosion sont solubles (le zinc par exemple), ceux de l’aluminium, l’alumine Al(OH)₃, sont insolubles dans l’eau et restent fixés sur le métal dans les cavités de la piqûre une fois formés. L’alumine hydratée freine considérablement les échanges entre l'eau de mer ou l’humidité de l’air et le métal.

La vitesse de corrosion par piqûres de l’aluminium et de ses alliages diminue donc très rapidement dans la plupart des milieux, même dans l'eau de mer. Des mesures de pénétration des piqûres faites à intervalles réguliers ont démontré que la vitesse d'attaque des piqûres est liée au temps selon un rapport du type V= Kt 1/3.

La vaste expérience en matière d’emploi d’aluminium non protégé dans la construction en bord de mer (toits, couvertures, etc.) et dans la construction navale confirme les résultats obtenus en laboratoire ou avec une exposition naturelle de la corrosion pendant longtemps : une fois les piqûres formées pendant les premiers mois, leur profondeur n’évolue plus. Ce ralentissement de la vitesse de corrosion par piqûres justifie la possibilité d’utiliser des produits en aluminium dans certains milieux naturels (atmosphère rurale, atmosphère marine, eau de mer, etc.) sans aucune protection pendant des dizaines d'années.

La corrosion se produit aussi bien en atmosphère marine qu’en immersion dans l’eau de mer. Dans un cas comme dans l'autre, la profondeur des éventuelles piqûres dépasse rarement le millimètre au bout de plusieurs années.

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