La corrosion est un processus par lequel le fer est dégradé par la présence de divers agents oxydants dans l'environnement. La corrosion prend de nombreuses formes et peut avoir de nombreuses causes. Un exemple courant est le processus de rouille, dans lequel le fer s'oxyde en présence d'humidité. La corrosion est un problème sérieux pour les fabricants de bâtiments, de bateaux, d'avions, de voitures et d'autres produits métalliques. Par exemple, lorsque le fer est utilisé dans le cadre d'un pont, l'intégrité structurelle du fer, qui peut être endommagée par la corrosion, est essentielle à la sécurité des personnes utilisant le pont. Voir l'étape 1 ci-dessous pour commencer à apprendre comment protéger le fer contre la menace de corrosion et comment ralentir le taux de corrosion.
Étape
Méthode 1 sur 3: Comprendre les types courants de corrosion du fer
Parce que tant de types de fer différents sont utilisés aujourd'hui, les constructeurs et les fabricants doivent se protéger contre de nombreux types de corrosion. Chaque fer a des propriétés électrochimiques uniques qui déterminent à quel type de corrosion (le cas échéant) il est susceptible. Le tableau ci-dessous décrit quelques fers courants et les types de corrosion qu'ils peuvent subir.
| Le fer | Vulnérabilité à la corrosion du fer | Techniques générales de prévention | Activité galvanique* |
|---|---|---|---|
| Acier inoxydable (passif) | Attaque uniforme, galvanique, perforée, craquelée (tous principalement en eau de mer) | Nettoyage, revêtement protecteur ou joint | Faible (les formes initiales de corrosion forment une couche protectrice d'oxydation) |
| Le fer | Attaque uniforme, galvanique, fissure | Nettoyage, revêtement protecteur ou joint, galvanisation, antirouille | Haut |
| Laiton | Attaque uniforme, dézincification, stress | Nettoyage, revêtement protecteur ou scellement (généralement de l'huile ou du vernis), ajout de plomb, d'aluminium ou d'arsenic aux alliages | Actuellement |
| Aluminium | Galvanique, trous, fissures | Nettoyage, revêtement protecteur ou joint, anode, galvanisation, protection cathodique, isolation électrique | Élevé (la corrosion initiale forme une couche d'oxydation résistante) |
| Le cuivre | Galvanique, trou, tache esthétique | Nettoyage, revêtement protecteur ou scellement, ajout de nickel aux alliages métalliques (en particulier pour la saumure) | Faible (la corrosion initiale forme une patine de rétention) |
*Veuillez noter que la colonne « Activité galvanique » fait référence à l'activité chimique associée du fer telle que décrite par le tableau galvanique de la source de référence. Aux fins de ce tableau, « plus l'activité galvanique du fer est élevée, plus il subira rapidement une corrosion galvanique lorsqu'il est combiné avec du fer moins actif ».
Étape 1. Empêchez la corrosion d'attaque uniforme en protégeant la surface du fer
La corrosion d'attaque uniforme (parfois abrégée en corrosion « uniforme ») est un type de corrosion qui se produit, par conséquent, de manière uniforme sur les surfaces métalliques exposées. Dans ce type de corrosion, toute la surface du fer est attaquée par la corrosion et, ainsi, la corrosion se déroule à une vitesse uniforme. Par exemple, si une toiture métallique non protégée est régulièrement exposée à la pluie, toute la surface de la toiture sera en contact avec la même quantité d'eau et ainsi se corrodera à un rythme uniforme. Le moyen le plus simple de se protéger contre une attaque uniforme est généralement de placer une barrière protectrice entre la baie et l'agent corrosif. Cela peut être un certain nombre de choses – peinture, joints d'huile, « ou » une solution électrochimique telle qu'un revêtement de zinc galvanisant.
Dans des situations souterraines ou d'immersion, un écran cathodique est également une bonne option
Étape 2. Empêchez la corrosion galvanique en coupant le flux d'ions d'un fer à l'autre
Une forme importante de corrosion qui peut se produire quelle que soit la résistance physique du fer impliqué est la corrosion galvanique. La corrosion galvanique se produit lorsque deux fers avec des potentiels d'électrode différents entrent en contact avec la présence d'un électrolyte (comme de l'eau salée) qui crée un chemin de conduction électrique entre eux. Lorsque cela se produit, les ions fer passent du fer le plus actif au fer le moins actif, provoquant la corrosion plus rapide du fer le plus actif et plus lentement du fer le moins actif. Concrètement, cela signifie que la corrosion se développera sur le fer le plus actif au point de contact entre les deux fers.
- Toute méthode de protection qui empêche le flux d'ions entre les fers peut arrêter la corrosion galvanique. Donner au fer une couche protectrice peut aider à empêcher les électrolytes de l'environnement de créer un chemin de conduction électrique entre les deux fers, dont les processus de blindage électrochimique tels que la galvanisation et l'anode fonctionnent également bien. Vous pouvez également empêcher la corrosion galvanique des zones électriquement isolantes du fer en contact.
- De plus, l'utilisation d'une protection cathodique ou anodique peut protéger le fer important de la corrosion galvanique. Voir ci-dessous pour plus d'informations.
Étape 3. Empêchez la corrosion par piqûres en protégeant la surface du fer, en évitant les sources de chlorure dans l'environnement et en évitant les entailles et les rayures
La corrosion par piqûres est une forme de corrosion qui se produit à une échelle microscopique mais qui peut avoir des conséquences majeures. Les trous sont une préoccupation majeure pour le fer qui tire sa résistance à la corrosion d'une fine couche de composé passif à sa surface, car cette forme de corrosion peut entraîner une défaillance structurelle dans des situations où un revêtement protecteur l'empêcherait normalement. Les trous se produisent là où un petit morceau de fer perd sa couche protectrice passive. Lorsque cela se produit, la corrosion galvanique se produit à une échelle microscopique, entraînant la formation de minuscules trous dans le fer. Dans ce trou, l'environnement devient riche en acide, ce qui accélère le processus. Les trous sont généralement évités en appliquant une couche protectrice sur la surface métallique et/ou en utilisant une protection cathodique.
L'exposition à un environnement riche en chlorure (comme, par exemple, l'eau salée) peut accélérer le processus de perforation
Étape 4. Empêchez la fissuration par corrosion en minimisant les espaces restreints dans la conception de l'objet
La corrosion par fissure se produit dans les espaces d'objets métalliques où l'accès au fluide environnant (air ou liquide) est très difficile - par exemple, sous les boulons, sous les rondelles, sous les balanes ou entre les articulations des charnières. La corrosion par fissure se produit lorsque l'espace entre les surfaces métalliques est suffisamment large pour permettre au liquide d'entrer, mais suffisamment étroit pour que le liquide s'échappe difficilement et stagne. L'environnement dans ce petit espace devient corrosif et le fer commence à se corroder dans un processus similaire à la corrosion par fissure. La prévention de la fissuration par corrosion est généralement un problème de conception. En minimisant la présence d'espaces étroits dans la construction d'objets métalliques en couvrant ces espaces ou en assurant la circulation, il est possible de minimiser la corrosion par fissure.
La corrosion par fissure est une préoccupation particulière lors de la manipulation du fer tel que l'aluminium qui a une couche protectrice externe passive, car les mécanismes de corrosion par fissure peuvent contribuer à la dégradation de ce revêtement
Étape 5. Empêchez la corrosion par fissure de contrainte en utilisant uniquement des charges sécurisées et/ou un recuit
La fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) est une forme de défaillance structurelle liée à la corrosion qui préoccupe les ingénieurs qui conçoivent des structures de bâtiment qui supportent des charges critiques. Avec l'apparition de SCC, le fer supportant la charge forme des fissures et des fractures en dessous de sa limite de charge - dans les cas graves, dans une moindre mesure. En présence d'ions corrosifs, de minuscules fissures microscopiques dans le fer causées par la contrainte de traction des charges lourdes se propagent lorsque les ions corrosifs atteignent la pointe de la fissure. Cela provoque une augmentation lente de la fissure et peut entraîner une défaillance structurelle. Le CCS est particulièrement dangereux car il peut se produire même en présence de matériaux généralement moins corrosifs pour le fer. Cela signifie que cette corrosion nuisible se produit alors que le reste de la surface du fer ne semble pas affecté.
- La prévention du SCC est en partie un problème de conception. Par exemple, la sélection de matériaux résistants au SCC dans l'environnement dans lequel le fer fonctionnera et en s'assurant que le matériau ferreux est correctement soumis à des tests de résistance peut aider à prévenir le SCC. De plus, le processus de renforcement du fer peut éliminer les contraintes résiduelles de la conception.
- Le CCS est connu pour être exacerbé par les températures élevées et la présence de fluides contenant du chlorure dissous.
Méthode 2 sur 3: Prévention de la corrosion avec des solutions pour la maison
Étape 1. Peignez la surface du fer
La méthode la plus courante et la moins coûteuse pour protéger le fer de la corrosion consiste peut-être simplement à le recouvrir d'une couche de peinture. Le processus de corrosion fait intervenir de l'humidité et des agents oxydants interagissant avec la surface du fer. De cette façon, si le fer est recouvert d'une barrière de peinture protectrice, ni l'humidité ni les agents oxydants ne peuvent entrer en contact avec le fer lui-même et la corrosion ne se produit pas.
- Cependant, la peinture elle-même est sujette à la dégradation. Repeignez chaque fois que quelque chose est ébréché, usé ou endommagé. Si la peinture se dégrade au point que le fer est exposé, assurez-vous d'inspecter la corrosion ou les dommages au fer exposé.
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Il existe de nombreuses méthodes pour peindre les surfaces métalliques. Les métallurgistes utilisent souvent plusieurs de ces méthodes pour s'assurer que tous les objets métalliques reçoivent un revêtement complet. Voici quelques exemples de méthodes avec des commentaires sur leur utilisation:
- Brosse - utilisée pour les espaces difficiles d'accès.
- Rouleau – utilisé pour couvrir de grands espaces. Pas cher et facile.
- Pulvérisation d'air - utilisé pour couvrir de grands espaces. Plus rapide mais pas aussi facile qu'un rouleau (gaspillage de peinture).
- Pulvérisation airless/Pulvérisation airless électrostatique - utilisé pour couvrir de grands espaces. Rapide et permet différents degrés de consistance épaisse/fine. Pas aussi inutile que l'eau de pulvérisation régulière. L'équipement est assez cher.
Étape 2. Utilisez de la peinture marine pour le fer exposé à l'eau
Les objets métalliques qui sont régulièrement (ou constamment) en contact avec l'eau, comme les bateaux, nécessitent une peinture spéciale pour les protéger contre la forte probabilité de corrosion. Dans cette situation, la corrosion "normale" sous forme de rouille n'est pas la seule préoccupation (bien qu'elle soit assez importante), car la vie marine (balanes, etc.) peut se développer sur du fer non protégé qui peut être une source d'usure et de déchirure. corrosion supplémentaire. Pour protéger les objets métalliques tels que les bateaux et autres, veillez à utiliser une peinture marine époxy de haute qualité. Ce type de peinture protège non seulement le fer de l'humidité, mais empêche également la croissance de la vie marine à sa surface.
Étape 3. Appliquez une lubrification protectrice aux pièces métalliques mobiles
Pour les surfaces métalliques plates et statiques, la peinture fait un excellent travail pour éloigner l'humidité et prévenir la corrosion sans affecter la facilité d'utilisation du fer. 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 tiendra la charnière, bloquant son mouvement. Si vous forcez l'ouverture de la porte, la peinture se fissurera, laissant de la place à l'humidité pour atteindre le fer. Un meilleur choix pour les pièces ferreuses telles que les charnières, les joints, les arbres, etc. est une lubrification insoluble dans l'eau appropriée. Cette couche complète de lubrifiant repoussera l'humidité tout en assurant un mouvement fluide et facile de vos pièces métalliques.
Comme les lubrifiants ne sèchent pas sur place comme la peinture, ils peuvent se dégrader avec le temps et nécessiter une réutilisation régulière. Renouveler périodiquement la lubrification des pièces métalliques pour s'assurer qu'elles restent efficaces en tant que joint protecteur
Étape 4. Nettoyez soigneusement la surface métallique avant de peindre ou de lubrifier
Que vous utilisiez de la peinture ordinaire, de la peinture marine ou une lubrification/étanchéité protectrice, vous devez vous assurer que votre fer est propre et sec avant de commencer le processus d'application. Assurez-vous que le fer est exempt de saleté, de graisse, de résidus de soudure ou de corrosion, car cela pourrait gaspiller vos efforts en contribuant à la corrosion à l'avenir.
- La terre, l'huile et d'autres débris peuvent interférer avec la peinture et la lubrification 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 un morceau de fer sur le dessus, la peinture séchera sur le dessus de la mouture, laissant un espace vide dans le fer en dessous. Si et quand le taille-crayon tombe. La partie exposée sera sensible à la corrosion.
- Si vous peignez ou lubrifiez une surface de fer présentant une corrosion préexistante, votre objectif doit être de rendre la surface aussi lisse et normale que possible pour assurer la meilleure adhérence possible du joint au fer. Utilisez une brosse métallique, du papier de verre et/ou un antirouille chimique pour éliminer le plus de corrosion possible.
Étape 5. Gardez les produits en fer 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 appliquer une couche protectrice de peinture ou de scellant sur votre fer à repasser, veillez à ce qu'il ne soit pas exposé à l'humidité. Faire l'effort de garder les outils en fer non protégés au sec peut augmenter leur utilité et prolonger leur durée de vie. Si votre fer est exposé à l'eau ou à l'humidité, assurez-vous de le nettoyer et de le sécher immédiatement après utilisation pour éviter que la corrosion ne se déclenche.
En plus de surveiller l'exposition à l'humidité lors de l'utilisation, assurez-vous de stocker les objets métalliques à l'intérieur, dans un endroit propre et sec. Pour les gros articles qui ne rentrent pas dans un placard ou une armoire, couvrez l'article avec un chiffon. Cela aide à repousser l'humidité de l'air et empêche la poussière de s'accumuler sur la surface
Étape 6. Assurez-vous que la surface métallique est aussi propre que possible
Après chaque utilisation d'un objet métallique, que le métal soit peint ou non, assurez-vous de nettoyer sa surface fonctionnelle en éliminant toute saleté, graisse ou poussière. L'accumulation de saleté sur la surface métallique peut contribuer à l'usure du fer 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 le processus de galvanisation
Le fer galvanisé est du fer qui a été recouvert d'une fine couche de zinc pour le protéger de la corrosion. Le zinc est plus chimiquement actif que le fer sous-jacent, il s'oxyde donc lorsqu'il est exposé à l'air. Une fois que la couche de zinc est oxydée, elle forme une couche protectrice, empêchant une nouvelle corrosion du fer sous-jacent. Le type de galvanisation le plus courant aujourd'hui est un processus appelé galvanisation à chaud dans lequel un morceau de fer (généralement de l'acier) est immergé dans du zinc fondu à chaud pour obtenir un revêtement uniforme.
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Ce processus implique la manipulation de produits chimiques industriels, dont certains sont dangereux à température ambiante, à des températures très élevées et ne doivent être tentés par personne d'autre qu'un professionnel qualifié. Voici les étapes de base du processus de galvanisation à chaud pour l'acier:
- L'acier est nettoyé avec une solution chaude pour enlever la saleté, l'huile, la peinture, etc., puis rincé abondamment.
- L'acier est immergé dans de l'acide pour éliminer la calamine, puis rincé.
- Un matériau appelé « flux » est appliqué sur l'acier et laissé sécher. Cela aide la couche de zinc finale à adhérer à l'acier.
- L'acier est immergé dans du zinc chaud et autorisé à atteindre la température du zinc.
- L'acier est refroidi dans une « cuve de refroidissement » remplie d'eau.
Étape 2. Utilisez l'anode sacrificielle
Une façon de protéger les objets ferreux de la corrosion consiste à y attacher électriquement un petit métal réactif appelé « anode sacrificielle ». En raison de la relation électrochimique entre le corps de fer plus grand et le petit corps réactif (qui est brièvement décrit ci-dessous), seul le fer petit et réactif subira une corrosion, laissant le fer grand et important intact. Lorsque l'anode sacrificielle se corrode complètement, elle doit être remplacée ou le fer le plus gros se corrode. Cette méthode de protection contre la corrosion est généralement utilisée pour les structures enterrées telles que les réservoirs de stockage souterrains ou les objets en contact permanent avec l'eau, tels que les bateaux.
- L'anode sacrificielle est constituée de plusieurs types différents de fer réactif. Le zinc, l'aluminium et le magnésium sont les trois fers les plus couramment utilisés à cette fin. En raison des propriétés chimiques de ces matériaux, le zinc et l'aluminium sont couramment utilisés pour les matériaux ferreux dans l'eau salée, tandis que le magnésium convient mieux à l'eau douce.
- Des anodes sacrificielles peuvent être utilisées en raison du processus chimique de corrosion lui-même. Lorsqu'un objet en fer se corrode, des zones chimiquement similaires à l'anode et à la cathode d'une cellule électrochimique se forment naturellement. Les électrons circulent de l'anode à la surface du fer vers l'électrolyte environnant. Parce que l'anode sacrificielle est très réactive par rapport au fer à protéger, l'objet lui-même devient hautement cathodique en comparaison et, ainsi, des électrons sortent de l'anode sacrificielle, la faisant corroder mais pas le reste du fer.
Étape 3. Utilisez « courant imprimé »
Étant donné que le processus électrochimique à l'origine de la corrosion du fer implique le flux d'électricité sous forme d'électrons sortant du fer, il est possible d'utiliser une source de courant électrique externe pour contrôler le flux corrosif et empêcher la corrosion. Ce processus (appelé « courant imposé ») est une charge de fer négative continue sur le fer protégé. Cette charge submerge le flux, provoquant la sortie des électrons du fer, empêchant ainsi la corrosion. Ce type de protection est généralement utilisé pour les structures en fer enterrées telles que les réservoirs de stockage et les tuyaux.
- Sachez que le type de courant électrique utilisé pour les systèmes de protection à courant imposé est généralement le courant continu (CC).
- Typiquement, un courant imposé qui empêche la corrosion est généré en enterrant deux anodes de fer dans le sol à proximité d'un objet métallique protégé. Le courant électrique est envoyé à travers le fil isolant à l'anode, qui traverse ensuite le sol et dans l'objet métallique. L'électricité circule à travers des objets en fer puis retourne à la source d'électricité (générateurs, redresseurs, etc.) à travers des fils isolants.
Étape 4. Utilisez l'anodisation
L'anodisation est une couche protectrice de surface spéciale utilisée pour protéger le fer de la corrosion. Si vous avez déjà vu un mousqueton en fer de couleur claire, vous avez déjà vu une surface en fer anodisé coloré. Au lieu d'impliquer l'application physique d'un revêtement protecteur, tel que la peinture, l'anodisation utilise un courant électrique pour donner au fer une couche protectrice qui empêche presque toutes les formes de corrosion.
- Le processus chimique derrière l'anodisation implique le fait que de nombreux fers, tels que l'aluminium, forment naturellement des produits chimiques appelés oxydes lorsqu'ils sont en contact avec l'oxygène de l'air. Il en résulte que le fer a normalement une fine couche d'oxyde externe qui protège (à des degrés divers, selon le fer) contre une corrosion supplémentaire. Le courant électrique utilisé dans le processus d'anodisation crée généralement une accumulation plus épaisse de cet oxyde sur la surface du fer que d'habitude, offrant une grande protection contre la corrosion.
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Il existe plusieurs façons de donner du fer. Vous trouverez ci-dessous les étapes de base de l'un des processus d'anodisation. Voir Comment anodiser l'aluminium pour plus d'informations.
- L'aluminium est nettoyé et déshuilé.
- Les impuretés sur la surface de l'aluminium sont éliminées avec une solution de décapage.
- L'aluminium est placé dans un bain acide à courant et 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 introduit dans le colorant à 100-140 degrés F (38-60 degrés C).
- L'aluminium est scellé en l'immergeant dans de l'eau bouillante pendant 20 à 30 minutes.
Étape 5. Utilisez du fer passif
Comme indiqué ci-dessus, une partie du fer forme naturellement une couche d'oxyde protectrice lorsqu'elle est exposée à l'air. Une partie du fer forme cette couche d'oxyde si efficacement qu'elle devient chimiquement inactive. On dit que le fer est « passif » en référence à un processus « passif » dans lequel il devient moins réactif. Selon l'utilisation, les objets en fer passifs peuvent ne pas « avoir besoin » de protection supplémentaire pour les rendre résistants à la corrosion.
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Un exemple bien connu de fer passif est l'acier inoxydable. L'acier inoxydable est un alliage commun d'acier et de chrome qui résiste à la corrosion dans la plupart des conditions sans nécessiter de protection. Pour la plupart des utilisations quotidiennes, la corrosion n'est généralement pas un problème avec l'acier inoxydable.
Cependant, il faut dire que dans certaines conditions, l'acier inoxydable n'est pas 100% résistant à la corrosion - par exemple, dans l'eau salée. De même, de nombreux fers passifs deviennent non passifs dans des conditions météorologiques extrêmes et ne conviennent donc pas à toutes les applications
Des astuces
- Attention à la corrosion intergranulaire. Cela affecte la capacité du fer à être moulé ou manipulé et réduit la résistance globale du fer.
- L'American Boat and Yacht Council recommande généralement d'attacher le bateau. Cependant, les bateaux en aluminium et en acier ne doivent pas être attachés pour empêcher le fer de se corroder.
Avertissement
- Ne laissez jamais de pièces métalliques fortement corrodées dans des véhicules ou des bateaux. Le degré de corrosion varie, mais toute corrosion peut indiquer de graves dommages structurels. Pour des raisons de sécurité, remplacez ou supprimez tous les signes de corrosion du fer.
- Lorsque vous utilisez une anode sacrificielle, ne la peignez pas. Cela rendrait impossible le passage des électrons dans l'environnement, ce qui lui enlèverait son pouvoir anticorrosion.
