Méthode d'étude des protections sur la corrosion

[Lemon941]

Bonjour,

Mon sujet de TIPE est la corrosion est en particulier les protections par dépôt électrolytique (Zinc, étain, nickel), ma problématique est la comparaison de l'efficacité des protections entre ces 3 métaux. J'ai donc pensé à mesurer la perméabilité des dépôts, mais je ne sais pas comment réaliser la mesure.

Si quelqu'un a une idée, je suis preneur !

Mes pistes :
Déterminer la masse volumique du dépôt et la comparer à la masse volumique du métal pour estimer la densité du dépôt et donc la perméabilité, car j'ai la masse, la surface du dépôt, mais il me manque l'épaisseur (que je peux calculer de façon théorique en utilisant la masse volumique du métal mais c'est inutile car on veut comparer les 2).
Donc par cette méthode je suis bloqué par la mesure de l'épaisseur de l'ordre du micromètre.
Mesurer l'épaisseur par ellipsométrie ?

Et baser la comparaison uniquement sur la perméabilité des dépôts est-il suffisant pour conclure ?

Merci d'avance !
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[XK150]

Bonjour ,

Les performances des traitements de surface anti-corrosion s'évaluent à partir d'essais normalisés , notamment les tests au brouillard salin :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Essai_au_brouillard_salin

[skeptikos]

Bonsoir,
Je ne voudrait pas te donner une solution toute faite, mais je te conseille de t’intéresser au potentiel d'oxydo-réduction.
@+

[Lemon941]

Bonsoir,

Merci de vos réponses, j'ai entendu parlé des tests au brouillard salin, mais je ne vois pas comment je peux le réaliser moi même au laboratoire à moins de vaporiser un spray de NaCl en continu pendant au moins 24h et de suivre l'évolution de la masse.

Mais je garde cette idée en poche pour une 2e partie qui validerait mes résultats théoriques que je peux avoir en mesurant la perméabilité du dépôt, mais il me manque l'épaisseur. Avez vous une idée là dessus?

Quant au potentiel d'oxydoreduction, je vois que le zinc va s'oxyder plus rapidement et surement former une barrière d'oxyde plus rapidement que l'étain par exemple dont le potentiel est proche de 0, mais je ne vois pas que faire de plus là dessus.

Merci !

[A voir en vidéo sur Futura]

[40CDV20]

BSR, protection de quel substrat ? De quel type, sacrtificielle ou non ? Conditions de service ? En l'état des infos c'est une devinette
Cdt

[Lemon941]

Bonsoir,

C'est une protection d'une barrette en fer, de type anode soluble avec un générateur dont on détermine l'intensité selon la masse que l'on veut déposer.

Conditions de service ?

Anode = Barrette en zinc/Etain/Nickel
Cathode = Barrette en fer
Bain électrolytique = Solution de ZnSO4/SnSO4/NiSO4

Cordialement,

[40CDV20]

Bsr,
Il s'agit donc d'une protection métallique de surface d'une pièce en acier par un électro-dépot de Zn, Sn, Ni (au choix) pour e= 10 microns. A ce stade on peut penser que l'étude porte plus sur une méthode de protection (d'application industrielle) que sur une étude plus générale mais aussi plus fine, de la corrosion des matériaux métalliques, examinant condition thermodynamique et cinétique électrochimique ?
Si c'est le cas il manque des infos comme :
-le milieu dans lequel cet élément d'acier va se trouver une fois protégé et intégré à un ensemble ou sous-ensemble, (atmosphère industrielle, chaleur sèche oxydante, milieu marin,...)
-de quelle nature sont les matériaux métalliques (ou non) en contact mécanique rapproché avec la dite pièce, (au contact d'acier zingué, d'acier inox, de bronze,...)
A noter, que des solutés de formulation aussi simple ZnSO4, Sn.., Ni.., ne permettent pas de déposer un électro-dépot de qualité, adhérent, à grain fin, homogène,....
d'où l'intérêt de bien cadrer les tenants et aboutissants du TIPE et les moyens à disposition
Cdt

[Lemon941]

Bonjour,

Effectivement, c'est une étude d'une seule méthode de protection, les pièces protégées vont être ensuite testées dans une atmosphère sèche (étuve) mais aussi dans une solution de NaCl pour tester leurs résistances face à la corrosion sèche et humide.

Elles ne seront pas en contact avec d'autres métaux pour éviter d'avoir les autres protections type sacrificielle qui fausserait les résultats.

Et pour les solutions, je n'ai pas trouvé mieux avec les moyens d'un laboratoire de lycée.

En tout cas, merci de votre réponse !

PS: Vous n'avez pas une idée pour mesurer l'épaisseur du dépôt ?

[40CDV20]

Bjr,
Il faut un minimum d'équipements et de moyens faute de quoi il sera difficile de caractériser quelque chose.
Si on considère le zinc (qui aujourd'hui se trouve réduit à des applications de seconde zone), il est assez facile de faire une approche utile sans disposer de gros moyens. En faisant très court, on réalise une pile de corrosion ou le fer (l'acier) est cathode, donc siège d'une réduction
2H2O (l) +2e- > H2 (g) + 2 OH- (aq)
le zinc en anode, siège d'une oxydation
Zn(s) > Zn2+(aq) +2 e-
On va constater que l'anode de zinc se consomme et que la protection du fer cessera avec le zinc totalement consommé. On en déduit que le zinc est apte à une protection sacrificielle du fer
Ici, le problème est de pouvoir disposer d'une pièce d'essai en fer sur laquelle un électrodépot de zinc a été techniquement bien réalisé. C'est important, car faute de quoi ce sera inexploitable.
L'essai au brouillard salin est une méthode de contrôle normée comme le propose XK150 (NFX 41-002 et norme AIR), généralement considérée comme qualitative et au mieux semi-quantitative. Sans matériel dédié c'est à oublier. Pour info, c'est généralement une plaque d'acier de 100² mm, revêtue sur deux faces d'un Zn ep 8/12 microns dont les bords sont vernis ou paraffinés. Le titre de la solution saline est de 5% à valeur pH stabilisée et température suivie. Tout ceci remonte "à mon époque", où de mémoire un dépôt de Cd devait satisfaire à 500 heures. A réactualiser sur la base XK150
A la même époque, cette façon de faire s'opposait celle US de l'éprouvette entaillée. On disposait aussi de la méthode des trempés alternés en solution saline "immergé/émergé" plus facile à bricoler. Le contrôle d'épaisseur à moindre coût peut se réaliser au micromètre si on sait l'utiliser, par un dispositif calé sur l'attraction magnétique, ou équipé d'une sonde dite à flux magnétique. Pour ces dernières techniques il faut disposer d'un étalon (feuillet d'épaisseur connue)
Reste la lecture, qui demande une bonne expérience et qui s'apprécie par comptage des points de piqûration.
D'autres techniques pour info mais qui nécessitent des équipements et une solide connaissance
-mesures globales de perte de masse
-utilisation de corrosomètre
-mesures électrochimiques telle celle de la tension de piqûration,....
Il est également possible "de meubler" pour montrer qu'on maîtrise le sujet en rappelant que le zinc électrodéposé subit en fin de cycle un traitement de passivation provoqué qui ajoute un plus, et que la bonne résistance à la corrosion atmosphérique de ce zinc (*) est en relation avec la formation d'une couche de carbonate basique 3 Zn(OH), 2 ZnCO3
(*) hors exposition marine