Corrosion du cuivre, du nickel et de l'étain au contact de polluants atmosphériques

• Auteur / Autrice : Samuel Jouen
• Direction : Béatrice Hannoyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie infrarouge

Spectroscopie Mössbauer

Précipitations acides (météorologie)

Polluants atmosphériques

Dioxyde de soufre

Dioxyde d'azote

Étain

Nickel

Cuivre

Corrosion

Résumé

Ce travail apporte d'une part, une vision globale de la corrosion du cuivre, du nickel et de l'étain exposés en extérieur dans différents types d'atmosphère, et d'autre part, des réflexions sur la mise au point d'un dispositif technique permettant la réalisation d'essais de corrosion normalisés de type '' indoor '' avec quatre gaz polluants (SO₂, NO₂, H₂S et Cl₂). Une démarche multi-analytique a été choisie afin de caractériser les produits de corrosion, combinant des méthodes d'analyse physiques et chimiques, qualitatives et quantitatives. Le cuivre se corrode uniformément avec une couche de corrosion constituée d'un mélange complexe de phases dont l'oxyde de cuivre (I) et les sulfates de cuivre sont les composés majoritaires. Sur le nickel nous avons pu montrer un processus de corrosion par piqûres, dans lesquelles se forment principalement des sulfates et des chlorures de nickel, et autour desquelles il y a formation de carbonates de nickel. La corrosion de l'étain est hétérogène avec formation d'amas composés de plusieurs produits de corrosion, dont l'oxyde stannique hydraté et mal cristallisé est la phase majoritaire. Nous avons mis en évidence le rôle essentiel des précipitations sur la cinétique de corrosion du cuivre et de façon plus significative encore sur celle du nickel. La concentration d'ozone dans l'air apparaît comme un paramètre primordial dont il faut absolument tenir compte pour comprendre les processus de corrosion. Dans le cadre de la réalisation d'essais de corrosion accélérés en laboratoire, nous avons mis en évidence un effet catalytique des parois en acier inox des chambres d'essais, sur les réactions chimiques entre gaz. L'influence du rapport de concentration H₂S/Cl₂ dans un essai de corrosion normalisé à quatre gaz a également été étudiée sur la corrosion du cuivre, du nickel et de l'étain.

This study gives on the one hand, an overall view of the copper, nickel and tin corrosion exposed in various outdoor atmospheres, on the other hand, some considerations on the setting of the technical device allowing normalised indoor corrosion tests with four pollutant gas (SO₂, NO₂, H₂S et Cl₂). A multi-analytical approach was chosen to characterise the corrosion products, combining physical and chemical techniques, that give qualitative and quantitative informations. Corrosion of copper is uniform and the corrosion layer consists of a complex mixture rich in copper (I) oxide and copper sulfates. With the nickel, we are able to show a pitting corrosion mechanism, in which there is formation of nickel sulfates and nickel chlorines corrosion products in the pit and a nickel carbonate all around. Tin corrosion is heterogeneous with formation of clusters composed of several corrosion products, in which an amorphous stannic hydrated oxide is the main phase. Atmospheric precipitations have an essential impact on the copper corrosion rate, and more again on the nickel one. Ozone concentration in air appears also as an essential parameter, which must be taken into account to understand the corrosion mechanism. As part of the accelerated corrosion test in laboratory, we have shown a catalytic effect of the stainless steel exposure chamber, on the chemical reactions between gas. The effect of the concentration ratio H₂S/Cl₂ in copper, nickel and tin corrosion have been also studied.