Étude de la corrosion de l'aluminium : couplage de techniques acoustiques et électrochimiques

La corrosion est un phénomène naturel complexe qui affecte les métaux et les alliages métalliques, entraînant d'importantes pertes économiques ainsi que des accidents potentiellement graves, mettant en danger la sécurité des structures et des personnes. Elle peut se manifester sous différentes formes, généralisée ou localisée, comme la corrosion par piqûre, qui est une forme de corrosion localisée particulièrement dangereuse, car elle évolue de manière rapide, discrète et difficile à détecter. L'étude de la corrosion constitue donc un enjeu scientifique et industriel majeur, notamment pour la détection des signes initiaux de dégradation, qui demeure un défi en science des matériaux. Ce travail a pour objectif de développer une nouvelle méthode combinant les techniques électrochimiques avec la technique acoustiques picoseconde, en utilisant un système pompe-sonde, pour étudier la corrosion uniforme et la corrosion par piqûre de l'aluminium, le métal le plus abondant sur terre, largement utilisé dans l'industrie, mais très sensible à la corrosion localisée surtout dans un milieu chloruré. L'étude de la corrosion par piqûre de l'aluminium a été réalisée en générant des piqûres uniques, puis en analysant les mécanismes d'initiation et de propagation à l'aide de la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) et du bruit électrochimique (BE). L'évolution du diamètre des piqûres a montré une dépendance vis-à-vis du potentiel appliqué, tandis que la profondeur des piqûres dépend principalement de la durée de leur propagation. Les mécanismes d'initiation et de propagation observés apparaissent indépendants du potentiel appliqué, pour des potentiels dans le domaine passif de l'aluminium. La méthode pompe-sonde a été utilisé pour générer et de détecter des ondes acoustiques de surface, utilisées pour localiser et identifier les piqûres, ainsi que des ondes de volume, permettant une étude en temps réel de l'évolution de la corrosion grâce à des mesures operando de l'épaisseur d'un film d'aluminium. La précision du système pompe-sonde, capable de mesurer des variations d'épaisseur à l'échelle nanométrique sur des zones de quelques micromètres, met en évidence la grande sensibilité de cette technique pour un suivi précis des processus dynamiques et une évaluation de la vitesse de corrosion en nm/min. Ce système quantifie l'évolution de l'épaisseur de la couche d'aluminium ainsi que de la profondeur des piqûres à l'échelle nanométrique, permettant ainsi la détection des premiers signes de corrosion uniforme et de la corrosion par piqûre. Un banc d'essai a été mis en place afin de réaliser simultanément des mesures électrochimiques et acoustiques. Des mesures du courant électrique, ainsi que du suivi de l'évolution de l'épaisseur de la couche d'aluminium pendant la corrosion uniforme, ont été effectuées. Les calculs de perte de masse obtenus par les deux méthodes ont mis en évidence la complexité du phénomène de corrosion. Ils montrent que les réactions chimiques et électrochimiques contribuent toutes deux à la dissolution du métal. Toutefois, seule la méthode pompe-sonde permet de détecter l'ensemble de ces contributions, contrairement aux mesures de courant électrique, qui ne reflètent que la part électrochimique du processus.