Applications
Exemple : La Maison des Arts de l'Université Michel de Montaigne (Bordeaux 3) est toute verte !
En fait, elle a été recouverte de plaques de cuivre que l'on a attaqué volontairement à l'acide. Le résultat est du cuivre II (\(\textrm{Cu}^{2+}\)) sous forme de carbonate (de couleur verte), d'hydroxyde ou de sulfate (couleur bleue). Si l'on n'avait pas procédé à une attaque, la couleur vert-de-gris, obtenue par l'action de l'oxygène en phase aqueuse, aurait été acquise en 7 à 10 ans.
Exemple : La protection des coques de bateau en fer
Pour éviter une corrosion inéluctable (prévue par la règle du gamma), on utilise une anode sacrificielle, formée d'un métal dont le potentiel d'oxydation est inférieur : le zinc ou le magnésium par exemple. Celui-ci est oxydé préférentiellement au Fer, laissant la coque du bateau intacte dans un milieu qui devrait normalement la rouiller.
Méthodes de protection contre la corrosion
Il existe différentes méthodes. On retiendra ici : les revêtements métalliques et les protections cathodiques et anodiques.
Revêtement métallique
Lorsque le métal protecteur est plus noble que le métal recouvert, la protection est efficace tant qu'il n'existe pas de piqûre ou de rayure à la surface de la pièce. En effet, dans ce cas, c'est le métal le plus oxydable qui va se corroder au contact du milieu corrosif et le revêtement ne subira aucune modification importante (voir figure suivante).
Si le métal protecteur est moins noble que le métal recouvert, la couche protectrice peut se corroder sans qu'il y ait altération du métal à protéger. Au bout d'un certain temps, la disparition de la couche protectrice va exposer le substrat au milieu corrosif qui va également s'oxyder.
Protection cathodique
Protection par courant imposé
Il s'agit de porter un métal à un potentiel \(E\) situé dans son domaine d'immunité. Concrètement, on applique, à l'aide d'un générateur extérieur, un potentiel inférieur au potentiel de Nernst, calculé pour une concentration en espèces dissoutes de \(10^{-6} \textrm M\).
Protection par anode sacrificielle
Dans le procédé par anode sacrificielle, on couple électrochimiquement le métal à protéger avec un autre métal plus facile à oxyder, c'est-à-dire dont le potentiel de corrosion est inférieur.
Protection anodique
On effectue dans ce cas une passivation du métal. On applique un potentiel \(E\) suffisamment élevé pour être situé dans le domaine de passivité du métal en faisant attention de ne pas atteindre la transpassivité de la couche formée (voir anodisation).
Définition : Passivation
Les oxydes et/ou hydroxydes formés sont solides et forment une couche plus ou moins poreuse sur le métal. Si cette couche est adhérente et dense, elle est protectrice : on parle alors de passivation ; c'est le cas de l'aluminium.
Définition : Transpassivation
Lorsque le potentiel appliqué est vraiment trop fort, on détruit alors la couche d'oxyde : la passivation est perdue.
Exemple
Exemple : L'anodisation de l'aluminium
Lorsqu'un film passif recouvre la surface d'un métal, on peut obtenir une résistance à la corrosion élevée, une meilleure isolation électrique ou un aspect esthétique plus agréable des pièces. La technique d'anodisation consiste donc à former en surface d'un métal une couche d'oxyde ; cependant, pour mieux contrôler le procédé d'oxydation, on utilise une circulation imposée de courant. On traite de cette manière le titane, le cuivre, l'acier le tantale et le niobium. Néanmoins, le procédé le plus important sur le plan économique concerne l'anodisation de l'aluminium.
Cellule industrielle d'anodisation
Pièces métalliques après anodisation
Pour cela, le métal est immergé dans un bain d'acide sulfurique, d'acide phosphorique ou d'acide oxalique. Il est connecté à une source de courant où il joue le rôle d'anode. Les deux demi-réactions en jeu sont alors les suivantes :
\(2.\textrm{Al (s)}+3.\textrm H_2\textrm O\to\textrm{Al}_2\textrm O_3 \textrm{(s)}+6.\textrm e^-+6.\textrm H^+ \textrm{(aq)}\)
\(\frac{1}{2}.\textrm O_2 \textrm{(g)}+2.\textrm H^+ \textrm{(aq)}+2.\textrm e^-\to\textrm H_2\textrm O\textrm{ }\textrm{ }\textrm(\times3\textrm)\)
La réaction globale (forcée par la source de courant) devient alors :
\(2.\textrm{Al (s)}+\frac{3}{2}.\textrm O_2 \textrm{(g)}\to\textrm{Al}_2\textrm O_3 \textrm{(s)}\)
L'épaisseur des couches obtenues est fonction du temps de traitement. On peut obtenir des couches de \(2 µ\textrm m\) dans le cas de condensateurs) à \(100 µ\textrm m\) (dans le cas des matériaux de construction).