Influence de l’hydrogène sur les cinétiques de corrosion de l’alliage d’aluminium 2024
Raphaël Persée1, Alessandro Pugliara1,2, Arnaud Proietti2, Christine Blanc1
1 CIRIMAT, Université de Toulouse, CNRS, INP-ENSIACET, Toulouse, France
2 Centre de Microcaractérisation R. Castaing, Toulouse, France
L’utilisation des alliages d’aluminium, notamment ceux des séries 2xxx, est largement répandue dans de nombreux secteurs d’activités, en particulier dans l’industrie aéronautique, où le choix de matériaux alliant légèreté et bonnes propriétés mécaniques est essentiel. Toutefois, ces alliages sont sujets à des problématiques de corrosion localisée, dont un processus associé est la production d’hydrogène, qui pourrait affecter les cinétiques de corrosion [1-3]. L’objectif de cette étude est ainsi d’évaluer l’influence de l’hydrogène sur les cinétiques de corrosion de ces alliages.
Ces travaux sont focalisés sur l’alliage d’aluminium 2024 aux états T351 (tôle de 60 mm d’épaisseur laminée à chaud) et T3 (tôle de 3.5 mm d’épaisseur laminée à froid). La microstructure de l’alliage dans ces deux états métallurgiques a été analysée en mettant en œuvre des observations de surface (microscopies optique (MO), électronique à balayage (MEB) et en transmission (MET)) couplées à des analyses par spectroscopie par dispersion d’énergie (EDS) ainsi que des analyses par diffraction d’électrons rétrodiffusés (EBSD). Sa sensibilité à la corrosion intergranulaire a été étudiée avant et après pré-chargement en hydrogène. Les pré-chargements en hydrogène ont été réalisés en milieu acide sulfurique (10 mM) en appliquant un potentiel de -0.8V/ECS, dans un bain thermostaté (25°C) pour des durées variables. La quantité globale d’hydrogène introduite lors des pré-chargements a été évaluée par dosage par fusion. En outre, des profils de concentration en hydrogène (GDOES) ont été tracés. La sensibilité à la corrosion de l’alliage a été analysée qualitativement et quantitativement sur la base d’essais d’immersion réalisés conformément à la norme ASTM G110 (milieu NaCl + H2O2) sur les échantillons non-préchargés et pré-chargés en hydrogène. De plus, des mesures électrochimiques (suivi du potentiel libre ou OCP pour open circuit potential, courbes E-I) ont également été réalisées en milieu sulfate de sodium contenant ou non des ions chlorures à différentes concentrations sur des échantillons similaires. Enfin, l’endommagement en corrosion a été caractérisé par MO et MEB.
Les résultats des dosages globaux suggèrent une différence de pénétration de l’hydrogène selon l’état métallurgique considéré, pouvant s’expliquer à l’échelle de la microstructure et en particulier par la nature des joints de grains. De plus, la quantité d’hydrogène introduite au cours du temps augmente significativement dans le cas de l’état T351 comparativement à l’état T3. La comparaison des résultats des essais d’immersion réalisés sur les deux tôles, avec et sans pré-chargement en hydrogène, a permis d’évaluer l’influence de l’hydrogène sur la morphologie de la corrosion en lien avec la microstructure de l’alliage. Les résultats obtenus ont ensuite été reliés aux résultats des mesures électrochimiques, en se référant notamment aux paramètres électrochimiques extraits de ces courbes (potentiel de corrosion, densité de courant de passivité et potentiel d’amorçage des piqûres).
Les auteurs tiennent à remercier l’entreprise Constellium (L. Peguet et R. Bergeron) pour l’approvisionnement de la matière et les différents échanges menés autour de ce sujet.
[2] E. Mondou, A. Proietti, C. Charvillat, C. Berziou, X. Feaugas, D. Sinopoli, C. Blanc, Cor. Sci. 221 (2023) 111338. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111338
hydrogène, corrosion, endommagement