Étude par impédancemétrie de la corrosion atmosphérique des verres d'ultraphosphates de zinc

Study by impedancemetry of the zinc ultraphosphate glasses weathering

• Auteur / Autrice : Cyrille Mercier
• Direction : Gérard Palavit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conduction protonique

Adsorption

Hydrolyse

Zinc

Verres de phosphate

Corrosion

Résumé

Ce travail a concerné la corrosion atmosphérique des verres d'ultraphosphates de zinc suivie par impédancemétrie à140°C. Ces verres qui peuvent contenir une quantité importante en groupement hydroxyle (P-OH) lors de leur élaboration, présentent un caractère très hygroscopique. De plus la présence de groupement ramificateur (Q3) dans ces systèmes les rend très réactifs vis à vis de l'eau atmosphérique. En effet il se produit une réaction d'hydrolyse des Q3 (rupture des liaisons covalentes P-O-P). A 140°C, les produits majoritaires issus de la réaction d'hydrolyse sont l'acide orthophosphorique et le dihydrogénodiphosphate de zinc (ZnH2P2O7). Ces derniers étant conducteurs, les mesures des résistances nous ont permis de suivre et de déterminer la cinétique de corrosion atmosphérique. Au début de l'isotherme, il se produit rapidement une couche hydratée qui se transforme progressivement en une couche hydrolysée. Puis en raison de l'hygroscopicité des produits d'hydrolyse, il existe à la surface de ces verres une solution acide. Le mécanisme de la dégradation atmosphérique dans ce cas est contrôlé par la réaction d'hydrolyse, puisque la quantité des produits d'hydrolyse dissous et relargués en surface est proportionnelle au temps d'exposition à l'air. Puis la vitesse de corrosion évolue et diminue pour des temps d'exposition très longs. En effet, l'accumulation des produits d'hydrolyse ralentit l'absorption d'eau donc une diminution de la vitesse de coupure des liaisons P-O-P. Il se produit finalement une concentration en acide et en ZnH2P2O7 dans la couche hydrolysée. Nous avons étudié l'influence du taux de groupement hydroxyle résiduel dans les verres sur la vitesse d'hydrolyse. Lorsque les verres sont enrichis en OH, la diffusion de l'eau est facilitée et amplifiée dans ce type de structure. Ceci peut être relié à une évolution des compacités des systèmes en fonction des OH.