MÉTALLOGRAPHIE Essais physico-chimiques

Essais de corrosion sèche

Le problème revient très généralement à étudier la formation d'une couche de produit de corrosion, en particulier d'une couche d'oxyde, à la surface d'un métal ou d'un alliage soumis à l'action d'un gaz à haute température. Les méthodes expérimentales diffèrent suivant qu'on désire étudier la cinétique d'oxydation, la morphologie, la nature ou la structure de l'oxyde, adhérant au métal ou pris isolément, ou encore les modifications des propriétés du substrat métallique entraînées par cette oxydation.

La thermogravimétrie est la méthode la plus usuelle pour étudier la vitesse d'oxydation d'un métal ou d'un alliage ; elle met en jeu l'utilisation d'une thermobalance qui permet d'atteindre, à l'aide d'un étalonnage, la masse d'oxyde formé en fonction du temps, pour des conditions données d'atmosphère gazeuse, de température et de pression. Plusieurs types de thermobalances de différentes sensibilités ont été mis au point suivant qu'on étudie l'adsorption, la formation des couches minces ou des couches épaisses. Ainsi, pour étudier les couches très minces, on a recours à des appareils ayant une sensibilité meilleure que 10^-6, voire 10^-8 g : thermobalances de Gulbransen et de Cahn.

Pour des couches plus épaisses nécessitant une sensibilité moins grande, on peut utiliser des thermobalances de différents types. Dans cette dernière, on suit, à l'aide d'un cathétomètre, l'allongement d'un ressort auquel est suspendu l'échantillon ; par un étalonnage convenable, on détermine l'augmentation de masse, et on peut alors tracer les courbes cinétiques isothermes.

Au lieu de prendre l'augmentation de poids comme paramètre pour suivre l'évolution de la réaction, on peut aussi bien suivre la diminution de pression du gaz à volume constant ou la diminution de volume à pression constante : ce sont respectivement les méthodes manométrique et volumétrique. Elles sont parfois plus sensibles que les méthodes gravimétriques mais d'une mise en œuvre plus délicate.

Tous ces essais ne fournissent qu'une information globale. Il est donc indispensable d'effectuer des essais complémentaires, notamment d'observer la morphologie de l'échantillon après l'essai, afin de déceler la présence éventuelle de plusieurs couches d'oxyde ou encore de défauts tels que des pores ou des fissures. D'une façon générale, tous les renseignements sur la morphologie et la structure sont nécessaires pour une bonne compréhension du phénomène étudié.

Une méthode plus moderne et plus originale consiste à déterminer la non-stœchiométrie, la conductivité et les mécanismes de transport dans les oxydes, qui régissent l'avancement des réactions en corrosion sèche. Les essais de diffusion sous champ électrique à haute température, appelés essais d'électrotransport ou d'électrolyse à l'état solide, permettent de mettre clairement en évidence la nature du ou des défauts réticulaires propres à un oxyde et de préciser si la croissance du film d'oxyde est due à la diffusion préférentielle soit des anions oxygène, soit des cations et si elle obéit, par exemple, à la loi cinétique parabolique émise il y a plus de cinquante ans par C. Wagner. Le principe de ces essais est dû à Tubandt qui, en 1921, fut le premier à réaliser l'électrolyse d'un composé ionique, en appliquant un champ électrique continu à travers une pastille d'iodure d'argent AgI placée entre une anode[...]