Classification des différentes formes de corrosion

Classification des différentes formes de corrosion

Protection par inhibitions

Les inhibiteurs de corrosion constituent un moyen de lutte récent contre la corrosion des métaux et des alliages; l’originalité de cette méthode provient du fait que le traitement anticorrosion ne se fait pas sur le métal lui-même, mais par l’intermédiaire du milieu corrosif. Les molécules inhibitrices peuvent agir suivant différents mécanismes, leur conférant ainsi des performances d’inhibition fonction du milieu d’étude.
Un inhibiteur de corrosion est un composé chimique qui est ajouté à faible concentration au milieu corrosif, ralentit ou stoppe le processus de corrosion d’un métal placé au contact de ce milieu.
Propriétés d’inhibiteur :
D’une manière générale, un inhibiteur doit répondre à un certain nombre d’exigences :
 Abaisser la vitesse de corrosion du métal tout en conservant les caractéristiques physicochimiques de ce dernier;  Etre stable en présence des autres constituants du milieu, en particulier vis-à-vis des oxydants et aux températures d’utilisation ;  Etre efficace à faible concentration ;  Etre compatible avec les normes de non-toxicité.
Utilisation des inhibiteurs de corrosion :
Plus de 1100 inhibiteurs de corrosion sont disponibles pour un usage industriel [16]. Un inhibiteur (ou un mélange d’inhibiteurs) peut être utilisé comme unique moyen de protection :  soit comme protection permanente ; l’inhibiteur permet alors l’utilisation de matériaux métalliques dans des conditions satisfaisantes de résistance à la corrosion.  soit comme protection temporaire pendant une période où la pièce ou l’installation est particulièrement sensible à la corrosion (stockage, décapage, nettoyage), ou encore lorsque la pièce est soumise à des usinages très sévères comme le perçage, taraudage, forage, filetage.
 Classes d’inhibiteurs :
On peut classer les inhibiteurs de différentes façons :
 Classification selon la nature des molécules de l’inhibiteur,  Mécanismes d’action électrochimique,  Par mécanisme réactionnel,  Par domaine d’application.
a- Classification selon la nature des molécules de l’inhibiteur :
o Les inhibiteurs inorganiques:
Les molécules minérales sont utilisées le plus souvent en milieu proche de la neutralité, voire en milieu alcalin, et plus rarement en milieu acide [18]. Les produits se dissocient en solution et ce sont leurs produits de dissociation qui assurent les phénomènes d’inhibition (anions ou cation). Le nombre de molécules en usage à l’heure actuelle va en se restreignant, car la plupart des produits efficaces présentent un coté néfaste pour l’environnement.
o Les inhibiteurs organiques :
Les molécules organiques sont promises à un développement plus que certain en termes d’inhibiteur de corrosion : leur utilisation est actuellement préférée à celle d’inhibiteurs inorganiques pour des raisons d’écotoxicité essentiellement. Ils possèdent au moins un centre actif susceptible d’échanger des électrons avec le métal, tel que l’azote, l’oxygène, le phosphore ou le soufre. Les groupes fonctionnels usuels, permettant leur fixation sur le métal sont : Amine (NH2),Mercapto (-SH), Hydroxyle (-OH),Carboxyle (-COOH). L’action inhibitrice de ces composés organiques, qui est généralement indépendante des processus anodiques et cathodiques de corrosion est liée à la formation par adsorption d’une barrière plus ou moins continue, mais d’épaisseur fine, qui empêche l’accès de la solution au métal.
Mécanismes d’action électrochimique :
On différencie trois types d’inhibiteurs, selon leur influence sur la vitesse des réactions électrochimique partielles [20] : – Les inhibiteurs anodiques, – Les inhibiteurs cathodiques, – Les inhibiteurs mixtes.

Les inhibiteurs anodiques causent un déplacement de potentiel de corrosion dans le domaine cathodique (vers le sens positif) en réduisant la surface anodique. Même si les inhibiteurs anodiques sont très efficaces et souvent utilisés, ils ont généralement une propriété indésirable: si la teneur en inhibiteur est abaissée, la surface métallique n’est plus entièrement couverte, et elle fonctionne comme anode, obtenant ainsi une combinaison dangereuse, une petite anode et une grande cathode, conduisant à la corrosion profonde « par piqûre ».
Inhibiteurs cathodique :
Ces inhibiteurs ralentissent la réaction cathodique (siège de la réduction de l’oxygène en milieu neutre aéré ou siège de la réduction du proton H+ en milieu acide). Un inhibiteur cathodique au contraire, diminue la densité de courant partiel cathodique et déplace le potentiel de corrosion dans le sens négatif.
Inhibiteurs mixte :
Les inhibiteurs mixtes diminuent la vitesse des deux réactions partielles en modifiant peu le potentiel de corrosion .Ils ont à la fois les propriétés des inhibiteurs anodiques et cathodiques [21].

Mécanisme réactionnel 

Quel que soit le mécanisme exact par lequel chaque inhibiteur agit dans les conditions dans lesquelles il est placé, il existe un certain nombre de considérations de base valables pour tous les inhibiteurs:
On peut concevoir l’action de l’inhibiteur par:
 L’interposition d’une barrière entre le métal et le milieu corrosif, dans ce cas, qui est essentiellement celui des milieux acides, le rôle de l’adsorption du composé à la surface sera primordiale (adsorption).  Par ajout des agents qui augmentent le pH près de la surface métallique et favorisent la passivation dans certains cas. Certains inhibiteurs oxydants provoquent une passivation spontanée du métal diminuant ainsi la vitesse de corrosion (passivation).  La formation de films superficiels par précipitation de sels minéraux ou de complexes organiques peu solubles. Ces films réduisent l’accessibilité de la surface vis-à-vis de l’oxygène et en plus, ils bloquent partiellement la dissolution anodique (précipitation).

Domaine d’application 

Souvent les inhibiteurs sont classés selon leur domaine d’application [23] : – En milieu aqueux, les inhibiteurs pour milieu acide sont employés, entre autre, pour éviter une attaque électrochimique de l’acier lors du décapage. Les inhibiteurs pour milieux neutres servent surtout à protéger des circuits de refroidissement. – En milieu organique, de grandes quantités d’inhibiteurs de corrosion sont utilisées dans les lubrifiants pour moteurs et dans l’essence. Les inhibiteurs pour peintures, tels les pigments inorganiques ou les tannis. – Enfin, les inhibiteurs pour les phases gazeuses sont généralement employés pour une protection temporaire de différents objets emballés pendant le transport et le stockage. Il s’agit le plus souvent de composés organiques ayant une pression de vapeur élevée, notamment certaines amines. Le milieu étudié dans le présent travail est un milieu acide; intéresserons-nous alors plus en détails au mode d’action des inhibiteurs dans ce milieu.
III- Inhibition de la corrosion en milieu acide :
Dans les milieux acides, les inhibiteurs les plus fréquemment utilisés sont des molécules de type organique. Ces inhibiteurs agissent d’abord par adsorption à la surface des métaux, avant même d’intervenir dans les processus réactionnels de corrosion pour en diminuer la vitesse. D’après Bockris [24], l’adsorption d’une substance organique à la surface du métal peut être décrite par la réaction suivante: Org(s) + n H2Oads → Org ads + n H2O(s) Où n est le nombre de molécules d’eau déplacées à partir de la surface pour chaque molécule organique adsorbée. Le nombre n est indépendant du recouvrement et de la charge du métal, mais dépend de l’aire géométrique de la molécule organique par rapport à celle de l’eau. L’inhibition de la corrosion au moyen des composés organiques résulte généralement de leur adsorption à la surface du métal. Le phénomène peut être mis en évidence par: L’étude des isothermes d’adsorption. L’examen de la surface au moyen de techniques spécifiques : la microscopie électronique à balayage et la spectroscopie des photo-électrons.

Facteurs influencent l’adsorption d’inhibiteur

La connaissance des facteurs qui influencent le phénomène d’adsorption des inhibiteurs est indispensable pour mieux comprendre le mécanisme d’inhibition de ces substances.
Type d’adsorption :
L’adsorption des composés organiques peut être décrite par deux principaux types d’interaction à savoir l’adsorption physique et la chimisorption. Ces deux types d’adsorption sont influencés par la nature et la charge du métal, la structure chimique du produit organique et le type d’électrolyte [25].
Adsorption physique :
L’adsorption physique résulte d’une interaction électrostatique entre les ions ou les dipôles des molécules organiques et la surface du métal électriquement chargée. La charge du métal est définie par la position du potentiel de corrosion de ce métal par rapport à son potentiel de charge nulle (E0) [26]. Lorsque le potentiel de corrosion de ce métal a une valeur inférieure à E0, l’adsorption des cations est favorisée. Les anions sont adsorbés aisément quand le potentiel de corrosion du métal se trouve dans la région de potentiel positif par rapport à E0.
Chimisorption :
La chimisorption est le plus important type d’interaction entre l’inhibiteur et le métal. Dans ce cas, les espèces adsorbées entrent en contact direct avec la surface métallique.Il est en général admis que, le processus d’adsorption chimique met en jeu un transfert ou un partage d’électrons entre les molécules d’inhibiteur et les orbitales « d » vacantes de la surface du métal. Ceci permet de former des liaisons de coordination. La chimisorption est un phénomène irréversible et spécifique pour chaque métal. C’est un processus lent, dépendant de la température et caractérisé par une grande énergie d’activation.
 Structure moléculaire des inhibiteurs :
On peut trouver un très grand nombre de substances organique comme inhibiteur pour solution acide, c’est le cas des molécules aromatique et des macromolécules à chaînes linéaires ou branchées. Leur efficacité dépend, entre autre, de leur structure moléculaire et de leur concentration.
Les molécules organiques utilisées comme inhibiteurs, contiennent une partie non polaire, hydrophobe et relativement volumineuse, constituée principalement d’atomes de carbone et d’hydrogène, et une partie polaire, hydrophile, constituée d’un ou plusieurs groupes fonctionnels, tels que -NH2 (amine), -SH (mercapto), -OH (hydroxyle), etc…. La molécule se lie à la surface par son groupe fonctionnel, alors que sa partie non polaire, plus volumineuse, bloque partiellement la surface active .
Influence de la densité électronique :
L’inhibition en milieu acide implique généralement une chimisorption de l’inhibiteur. Plus les atomes fonctionnels ont tendance à former des liaisons avec le métal en donnant des électrons, plus les inhibiteurs sont efficaces. Pour une série de molécules organiques qui ne diffèrent que par leurs atomes fonctionnels, l’efficacité de l’inhibition varie inversement avec l’électronégativité de ces atomes fonctionnels [28-29].
Influence de la concentration :
Une isotherme d’adsorption exprime la relation entre le taux de recouvrement d’une interface par l’espèce adsorbée et la concentration de l’espèce en solution [15-16]. Il existe plusieurs modèles d’isothermes d’adsorption dont deux modèles sont les plus couramment utilisés, Isotherme de Langmuir, Isotherme de Temkin. Nous ferons une description succincte de ces isothermes en nous attachant à expliciter les conditions nécessaires à leur validité dans chacun des cas.

Table des matières

Introduction générale .
Chapitre I : Etude Bibliographique
I- Généralités sur la corrosion 
I-1- Définition et modes de corrosion
I-1-1 Corrosion :
I-1-2 Modes de corrosion :
I-1-3 Classification des différentes formes de corrosion
I-2.Facteurs influençant la corrosion
I-2-1 Effet de la température
I-2-2 Effet de l’acidité
I-2-3 Effet de la structure du matériau
I-2-4 Effet de salinité
II- Protection contre la corrosion
II-1-1 Protection par revêtement métalliques
II-1-2 Revêtement inorganiques non métallique
II-1-3 Revêtement organique
II-2. Protection par inhibitions
II-2-1 définition
II-2-2 Propriétés d’inhibiteur
II-2-3 Utilisation des inhibiteurs de corrosion
II-2-4 Classes d’inhibiteurs
III- Inhibition de la corrosion en milieu acide
III-1 Facteurs influencent l’adsorption d’inhibiteur
III-1-1 Type d’adsorption
III-1-2 Structure moléculaire des inhibiteurs
III-1-3 Influence de la densité électronique
III-1-4 Influence de la concentration
III-1-5 Effet de la température
IV – Les inhibiteurs spécifiques aux métaux ferreux dans un milieu acide
Chapitre II : Méthode d’étude de la corrosion
I- Méthode gravimétrique
II- Méthodes électrochimiques
II-1 Méthode électrochimique stationnaire
II-1-1 Courbes de polarisation (I-E)
II-1-2 Types de cinétique du processus de corrosion
II-2 Méthode transitoire : La spectroscopie d’impédance électrochimique
II-2-1. Expression analytique de l’impédance électrochimique
II-2-2. Formes de diagramme d’impédance
Chapitre III : Résultats et discussion
I- Condition expérimental
I-1. Matériau testé
I-2. Milieu corrosif
I-3. Inhibiteurs testés
I-4. Protocole expérimental
II- Etude gravimétrique
II-1. Effet de la concentration en inhibiteurs
II-2. Effet de la température
II-3. Paramètres thermodynamiques d’activation
II-3.1 Energie d’activation
II-3-2. Enthalpie et Entropie d’activation
II-4. Paramètres thermodynamiques d’adsorption
II-4-1. Isotherme d’adsorption
II-4-2. Energie libre d’adsorption
III- Etude électrochimique
III-1. Courbes de polarisation
III -2. Etude électrochimique transitoire
III-2.1.Diagrammes d’impédance dans le plan de Nyquist des inhibiteurs testés
III-2.2.Circuit électrique équivalent (CEE)
III-2.3. Analyse des diagrammes d’impédance
III-2.4. Analyse des paramètres électrochimiques
Conclusion générale
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Télécharger le rapport complet