Attaques acides sur alumine

[invited1be3975]

Bonjour à tous,

J'aimerais connaître les réactions entre l'acide nitrique/ l'acide phosphorique et l'alumine.

Il me semble que l'acide nitrique n'attaque ni l'alumine, ni l'aluminium mais permet de dissoudre d'autres oxydes (considérés comme impuretés).
Mon but est de mieux comprendre le test de perte de poids utilisé pour déterminer la réussite du colmatage lors de l'anodisation.

Le test consiste à faire un pré-trempage dans l'acide nitrique puis un trempage dans l'acide phosphorique.

Je crois savoir que l'aluminium n'est pas attaqué par ces acides mais que l'alumine oui, si les pores sont mal colmatés. Est-ce vrai?
La réaction est
Al2O3 + 2 H3PO4 => 2 AlPO4 + 3 H2O ?

Merci pour votre aide!
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[Resartus]

Ma compréhension du phénomène était la suivante (mais je me trompe peut-être) :

1) L'acide nitrique attaque bien l'aluminium mais pas l'alumine. Il va nettoyer l'aluminium de certains polluants, mais il va aussi améliorer la couche d'alumine aux endroits où celle-ci était un peu vérolée. Cependant en présence d'aspérités, cela peut ne pas être parfait
2) Ensuite l'acide phosphorique peut attaquer l'alumine ET l'aluminium. Dans les deux cas le résultat est un phosphate qui va empêcher toute attaque ultérieure, mais à condition que la surface soit bien plate

Pour des raisons de géométrie et de porosité, le phosphate va s'insérer dans les creux et les protéger, mais une "bosse" d'alumine pourra continuer à être attaquée jusqu'à ce qu'elle s'aplatisse. L'effet global serait donc d'aplanir la surface tout en la protégeant

Je ne connaissais pas cette mesure de perte de poids. Je suis surpris que cela puisse donner des montants mesurables et significatifs (à moins de mesurer non pas la perte de masse, mais plutôt les produits de la réaction)

[Resartus]

Suite : après recherche sur internet, il semble bien en effet que la détermination de l'efficacité de l'anodisation soit basée sur la mesure de la perte de masse par la suppression complète de la couche d'alumine. Ces couches sont très épaisses à l'échelle atomique (plusieurs microns) et peuvent produire des pertes de masse mesurables.
L'attaque de l'aluminium qui se produira un fois mis à nu ne concerne quelques epaisseurs atomiques et sera donc complétement invisible dans ces mesures.

Par contre, AMHA, cette méthode ne doit pas détecter la qualité réelle de la couche, c'est à dire qu'un excès par endroits et un manque ailleurs passeraient inaperçus..

[invited1be3975]

Merci pour ces informations.

Peux-tu me confirmer l'équation bilan de la réaction de l'attaque de l'alumine par l'acide phosphorique?

Pour préciser, ce test permet de déterminer la qualité du colmatage de la couche et non celle de l'anodisation (si on ne parle que de l'étape d'oxydation à proprement dite). Un bon colmatage conduit à une faible perte de poids alors qu'un mauvais colmatage entraîne une forte perte de poids.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Resartus]

L'équation me semble correcte : selon le ph, il pourrait y avoir aussi d'autres produits de réaction : par exemple des hydrogènophosphates comme Al(H2PO4)3, mais si, comme je l'ai lu, on travaille à haute température et en milieu très acide, cela semble exclu. Par ailleurs, il semble que le phosphate d'aluminium est en fait hydraté (ALPO4,2H20). Mais si le but est de mesurer la perte de poids d'alumine, cela ne change pas la mesure...

Si le but du test n'est pas de mesurer l'épaisseur de l'alumine, mais au contraire d'avoir le minimum de perte de masse, c'est peut-être parce que le "colmatage" recouvre la couche d'alumine d'une protection supplémentaire qui l'empêche de réagir?

As-tu accès à la norme ISO NF 3210 qui semble décrire ce procedé? Peut-être en disent-ils un peu plus?
"Anodisation de l'aluminium et de ses alliages -- Évaluation de la qualité des couches anodiques colmatées par mesurage de la perte de masse après immersion en solution phosphochromique, avec traitement acide préalable."

[invited1be3975]

J'ai en effet accès à cette norme. A noter que la solution est maintenant sans chrome VI.

Mais le principe est succinct :"Une couche anodique non colmatée sur aluminium est rapidement dissoute en milieu acide, alors qu'une
couche parfaitement colmatée résiste longtemps, sans attaque appréciable". Avec ça on est bien avancé...

Donc oui le colmatage apporte une protection supplémentaire, je vois ça comme une barrière. Mais d'un point de vue chimie pure, je n'arrive pas à poser les équations enjeux.

[Resartus]

C'est peut-être simplement une question de vitesse due à la surface de contact? S'il y a beaucoup de micropores, la surface d'échange est très augmentée?
Comme le colmatage est censé augmenter l'hydratation de l'alumine, il est possible aussi qu'elle passe à des états moins vulnérables...

J'ai trouvé sur Internet une thèse très dense et très bien faite
http://docnum.univ-lorraine.fr/publi...RNOT-GEHIN.pdf
qui parle de ce sujet, et où je découvre la richesse et la complexité de ces méthodes de colmatage, ainsi que leurs faiblesses...

Je ne suis pas sûr, d'après ce que j'en comprends, que les théories chimiques sous-jacentes soient très stabilisées. Il semble y avoir beaucoup d'essais et d'erreurs, compliqués par les problèmes de protection industrielle...

[invited1be3975]

Oui je connais cette thèse et je l'ai déjà parcourue!

Le colmatage était la part sombre de l'anodisation pour moi.
J'en avais pas connaissance avant de me plonger dedans!

C'est très compliqué.
Mais je n'aime pas ne pas comprendre ahah.