Corrosion, oxydation et rouille : quelles sont les principales différences ?

Corrosion vs oxydation vs rouille

La fabrication métallique offre des résultats passionnants, avec une grande variété de pièces et de composants, mais elle n'est pas sans défis. Parmi les principaux problèmes rencontrés par les fabricants figure la distinction entre corrosion, oxydation et rouille. Comment les différencier et quels sont les remèdes ?

La corrosion est la dégradation des métaux et autres matériaux par des réactions chimiques dans l'environnement. Lorsque ce processus affecte le fer et ses alliages, on parle de rouille. L'oxydation se produit lorsqu'un matériau perd des électrons en présence d'oxygène. 

Ces dégradations métalliques ont des conséquences importantes sur la fonctionnalité, les performances et l'esthétique des pièces. Le type de matériau utilisé, le procédé de fabrication et l'environnement sont autant d'éléments qui favorisent la rouille, la corrosion et l'oxydation. 

Cet article passe en revue ces dégradations des métaux, en se concentrant sur leurs déclencheurs, les matériaux affectés, les mécanismes de prévention et les principales différences. 

Qu'est-ce que l'oxydation?

L'oxydation d'un métal est une réaction chimique au cours de laquelle un métal cède des électrons à un autre élément. Cette réaction est essentielle à de nombreux procédés industriels. L'oxydation est à l'origine de nombreux processus bénéfiques en fabrication, mais elle contribue également à des processus dommageables, tels que la rouille de l'acier et d'autres types de corrosion métallique. 

Il est donc important de comprendre ce phénomène, tant en ce qui concerne la manière dont sa caractéristique protectrice répond à certaines exigences industrielles que la manière dont son potentiel d'endommagement des métaux peut être géré dans les pièces usinées CNC et dans d'autres contextes.

La réaction chimique d'oxydation 

Un métal est oxydé lorsqu'il est exposé à l'oxygène. Ce processus implique la perte d'électrons par le métal, comme le montre le cas du magnésium. 

2 Mg + O2 → 2 [Mg2+][O2-], 

Ce qui pourrait s'écrire en deux parties comme ci-dessous,

Mg → Mg2+ + 2 e-

O₂ + 4 e⁻ → 2 O₂⁻

Dans les environnements d'usinage CNC, l'oxydation est un phénomène courant pour divers métaux usinables, notamment l'aluminium, le fer et l'acier. La vitesse d'oxydation de chacun de ces matériaux varie en fonction des conditions de fonctionnement et de la configuration électronique. 

La représentation chimique de ce phénomène montre pourquoi chaque métal nécessite une stratégie de protection spécifique. ProléanTechLa sensibilité à l'oxydation est l'un des facteurs critiques à prendre en compte lors de la production de pièces usinées par CNC. 

Exemples d'oxydation 

L'oxydation des métaux se produit de diverses manières lors des interactions quotidiennes avec ces derniers. Sur l'argent, la réaction chimique se manifeste par un ternissement noir sur les parties métalliques. L'aluminium est sensible à l'oxydation, formant une couche gris mat d'oxyde d'aluminium. À l'état naturel passivation Au cours de ce processus, une barrière protectrice se forme et empêche d'autres dommages. 

Passivation de l'aluminium

Vous constaterez également une oxydation sur les pièces en acier et en fer, sous forme d'un revêtement brun rougeâtre. Le magnésium, dont la réaction chimique est indiquée ci-dessus, forme un revêtement poudreux blanc grisâtre. Outre leurs différences d'aspect, ces oxydations ont des effets variés sur la fonctionnalité et la durée de vie des pièces. 

Définition de la corrosion

La corrosion est la lente détérioration des métaux causée par des produits chimiques, des micro-organismes, l'humidité, l'oxydation et le contact avec des métaux différents. La corrosion est un phénomène plus complexe que le simple processus d'oxydation par transfert d'électrons décrit précédemment, car elle fait intervenir de multiples facteurs environnementaux et autres. L'ensemble de ces facteurs contribue à accélérer la dégradation du métal. Cette distinction est importante car, bien que l'oxydation soit présente dans tous les processus de corrosion, elle n'est pas nécessairement destructrice. Certains processus d'oxydation sont bénéfiques. prestations de tôlerie. 

Quels sont les deux types de corrosion ? 

Les deux types de corrosion les plus courants pour les pièces usinées CNC sont la corrosion galvanique et la corrosion par piqûres. Cependant, il existe d'autres types de corrosion, comme indiqué ci-dessous ;

• Crevasse 
• Intergranulaire 
• Attaque uniforme
• Érosion-corrosion
• corrosion biologique
• fissuration par corrosion sous contrainte 
• lixiviation sélective

Le type de corrosion dépend de l'environnement et de la composition du matériau. Chaque type affecte le métal par un mécanisme différent. 

Vous trouverez ci-après plus de détails sur les mécanismes.

Corrosion galvanique 

La corrosion galvanique se produit lorsque deux métaux sont exposés à un milieu corrosif. Un potentiel d'électrode se forme, induisant la corrosion. Le contact électrique entre ces deux métaux fait que le plus réactif devient l'anode. 

Corrosion galvanique 

Ce type de corrosion est notamment visible lorsque des boulons en acier sont utilisés pour fixer des plaques de cuivre. Il existe divers remèdes contre la corrosion galvanique, mais le plus efficace consiste à éviter l'utilisation de métaux différents.   

Corrosion par piqûres

La corrosion par piqûres est un type de corrosion qui crée des trous dans le métal, surtout si celui-ci est recouvert d'une couche d'oxyde protectrice. L'acier inoxydable y est particulièrement sensible. Cette corrosion destructrice est souvent amorcée par des facteurs secondaires, comme la corrosion caverneuse, les rayures ou une attaque chimique. 

Corrosion de crevasse

Corrosion caverneuse

La corrosion par piqûres est liée à des attaques localisées dans les interstices des joints à recouvrement. Elle peut se produire lorsque la zone est exposée à des environnements corrosifs. Les parties métalliques partiellement protégées sont également sujettes à la corrosion par piqûres. 

Corrosion intergranulaire

Corrosion intergranulaire

Les joints de grains d'un métal peuvent s'appauvrir en impuretés ou en retenir, des altérations susceptibles de favoriser la corrosion intergranulaire. Ce type de corrosion est fréquent dans l'acier inoxydable soudé. Les traitements thermiques peuvent également accentuer ce phénomène. 

Attaque uniforme (corrosion)

Dans la corrosion uniforme, toute la surface du matériau subit une attaque corrosive globalement homogène. Ce type de corrosion prend naissance aux zones de contact entre la cathode et l'anode et l'électrolyte, et évolue constamment. 

Érosion-Corrosion

L'érosion-corrosion se produit lorsqu'un électrolyte circule à grande vitesse, créant un milieu abrasif qui accélère la corrosion. Ce phénomène est accentué si l'électrolyte contient des particules solides. C'est pourquoi certains métaux présentent des vitesses d'électrolyte seuils spécifiques. 

Corrosion biologique

L'attaque des métaux peut également provenir d'éléments biologiques. Cette corrosion peut être soit d'origine microbienne (MIC), soit due à des effets de macro-encrassement. 

Fissuration par corrosion

La fissuration par corrosion sous contrainte est observée dans certains alliages lorsque l'une des conditions seuils suivantes est atteinte :  

• Environnement corrosif
• Composition métallique 
• Structure métallique
• Force de tension
• Température 

La fissuration par corrosion sous contrainte est fréquente dans les alliages d'acier inoxydable et de laiton. 

Lixiviation sélective (désalliage)

lixiviation sélective

La corrosion par lixiviation sélective se produit dans les métaux dont les surfaces présentent des compositions métallurgiques différentes. On peut rencontrer ce problème avec le laiton, un alliage de cuivre et de zinc. Exposé à un environnement corrosif, le zinc peut se corroder et laisser apparaître le cuivre, ce qui entraîne un changement de couleur. 

Effets de la corrosion 

La rentabilité d'une entreprise est affectée par la corrosion, qui compromet la sécurité, diminue la fiabilité des performances, réduit la durée de vie des composants et, de manière générale, la fiabilité. Le risque de défaillance soudaine des pièces ou des composants est constant. Ces risques peuvent être atténués par une application appropriée de finitions de tôlerie et autres traitements de pièces métalliques. 

La présence de ces effets est déjà préoccupante, mais le fait qu'ils s'aggravent avec le temps est encore plus inquiétant. Un problème peut débuter par un simple défaut de surface, mais en quelques mois, il peut dégénérer en une grave défaillance structurelle, comme cela a été observé sur des ponts et autres ouvrages. 

Corrosion d'un pont

Matériaux sujets à la corrosion 

Tous les métaux et alliages peuvent se corroder, mais la vitesse et la gravité de la corrosion dépendent de l'environnement, de la réactivité du métal et de sa composition chimique. Si métaux résistants à la corrosion Contrairement au platine et à l'or, qui sont exceptionnels, le zinc et le magnésium figurent parmi les métaux les plus sensibles à la corrosion. Cette résistance variable peut être déterminée ou prédite à partir du potentiel d'électrode du métal. 

Le potentiel d'électrode est une grandeur utilisée en électrochimie et en théorie de la corrosion. Il mesure la capacité d'un matériau à perdre ou à gagner des électrons lors d'une réaction électrochimique. 

Vous trouverez ci-dessous un tableau présentant les potentiels d'électrode de certains métaux couramment usinés par commande numérique.

Comment prévenir la corrosion

Prévention efficace de la corrosion dans procédés de fabrication de tôles elle implique une combinaison de stratégies, principalement des techniques de protection électrochimique, une sélection appropriée des matériaux, l'utilisation d'inhibiteurs de corrosion, des traitements de surface et des finitions de surface. 

Ces stratégies visent à traiter les différentes étapes de l'oxydation-corrosion. Les méthodes d'inhibition de la corrosion les plus efficaces combinent d'autres stratégies en tenant compte de l'environnement, du type de matériau et du coût. 

La différence entre l'oxydation et la corrosion

L’oxydation et la corrosion désignent des processus chimiques distincts ayant des effets différents sur les pièces usinées CNC en raison du type de processus, de la capacité de protection et de la réversibilité. 

Vous trouverez ci-dessous un tableau comparatif des principales différences :

Qu'est-ce que la rouille ?

La rouille est la corrosion exclusive du fer ou des métaux contenant du fer, qui entraîne la formation d'oxyde de fer suite à une réaction entre le fer, l'eau et l'oxygène. La rouille est un processus progressif et irréversible. C'est pourquoi la prévention est toujours préférable à la réparation. 

Trois types de rouille

La rouille peut se présenter sous trois formes différentes : la rouille noire, la rouille rouge et la rouille jaune. Chaque type se distingue par son apparence, son niveau de menace et son mode de formation. 

Rouille noire

rouille noire

La rouille noire est une fine couche d'oxyde de fer (II) (Fe3O4) qui se forme en milieu pauvre en oxygène. Généralement, un métal développe cette rouille s'il est recouvert d'une couche protectrice qui empêche une dégradation rapide. 

Rouille rouge

La rouille rouge est un oxyde hydraté (Fe₂O₃•H₂O) qui se forme dans les environnements riches en oxygène et en eau. La corrosion est uniforme, comme le montre l'image ci-dessous.

Rouille rouge

Rouille jaune

La rouille jaune, ou oxyde-hydroxyde de fer FeO(OH)H2O, se forme en milieu humide. On la trouve principalement autour des eaux stagnantes. 

rouille jaune

La rouille est-elle une transformation chimique ? 

Oui, la rouille est une transformation chimique qui résulte de l'exposition du fer ou de ses alliages à l'humidité et à l'oxygène. Au cours de ce processus souvent lent, les atomes de fer se lient aux atomes d'oxygène pour former des oxydes de fer. Par conséquent, les liaisons entre les atomes de fer s'affaiblissent. 

Tout d'abord, le fer réagit avec l'oxygène et perd des électrons. La présence d'eau accélère ce processus. Il s'ensuit la formation d'hydroxydes de fer. Alors, qu'est-ce que l'oxyde de fer ? En perdant de l'eau (séchage), les hydroxydes de fer deviennent des oxydes, par exemple Fe₂O₃, qui apparaissent sous forme de rouille brun rougeâtre. 

La réaction chimique globale de formation de la rouille est :

4Fe+3O2​+6H2​O→4Fe(OH)3​

Qui sèche et se déshydrate ensuite pour former de l'oxyde comme indiqué ci-dessous :

4Fe(OH)3​→2Fe2​O3​⋅3H2​O+3H2​O

Comment la rouille se forme-t-elle en fonction des conditions ? 

La rouille se forme et s'accélère dans des conditions particulières, notamment l'humidité, la présence d'oxygène, la température, l'environnement et l'état de la surface.

Disponibilité de l'eau (humidité)

Environnement humide

L'eau est un électrolyte important dans la formation de la rouille. Elle est le siège des réactions d'oxydoréduction nécessaires à la formation de la rouille. 

Présence d'oxygène

L'oxygène est un élément fondamental de la rouille. Les zones les plus aérées sont les plus dangereuses en raison de leur forte teneur en oxygène. 

Température 

La température joue un rôle crucial dans la formation de la rouille. En général, les températures élevées accélèrent les réactions chimiques, y compris la rouille. 

Environnement 

Les conditions environnementales acides et alcalines favorisent toutes deux la rouille, mais les conditions acides le font plus vigoureusement.  

État de surface

L'humidité peut se déposer sur des surfaces sales, favorisant ainsi la rouille. Les débris ou la conception même de la surface peuvent encourager ce phénomène. 

Matériaux fréquemment touchés par la rouille

L'exposition et la prédisposition déterminent comment la rouille affecte un matériau. 

En résumé, voici une liste des matériaux les plus fréquemment touchés : 

• Acier au carbone (en particulier acier à faible teneur en carbone)
• Fer forgé 
• Fonte  
• Fer pur 
• Aciers alliés à faible et moyenne teneur en carbone

rouille de l'acier au carbone

Texte alternatif : Tuyaux en acier au carbone rouillés présentant des dépôts de rouille et bleu-vert en surface

Quels métaux ne rouillent pas ?

Les métaux qui ne rouillent pas comprennent :

• Inox
• Acier galvanisé
• Aluminium
• Copper 
• Laiton 
• de bronze 
• Titane 
• Platine 
• Prix d'or 

Comment prévenir la rouille

Les mesures générales suivantes peuvent contribuer à prévenir la rouille sur les pièces et les équipements : 

1. Nettoyer régulièrement les équipements et les machines 
2. Entreposer les articles dans un endroit sec
3. Inspections régulières des équipements sujets à la rouille
4. L'utilisation de matériaux résistants à la corrosion comme tôle galvanisée
5. équipement de peinture ou de revêtement 
6. Utilisation de dessiccants
7. Lubrification des pièces mobiles
8. Application d'un inhibiteur de rouille

La rouille est-elle la même chose que la corrosion ?

Non, et comprendre la différence entre corrosion et rouille est essentiel pour distinguer ces termes. La rouille est un type de corrosion qui affecte le fer et ses alliages. En d'autres termes, la corrosion est un terme général désignant la détérioration progressive que subissent les métaux par des réactions chimiques ou électrochimiques.

Peut-on qualifier la rouille d'oxydation ?

Oui, la rouille peut être appelée oxydation. Plus précisément, il s'agit de l'oxydation du fer ou de ses alliages pour former des oxydes de fer. 

Tableau comparatif : Corrosion vs Oxydation vs Rouille

Voici un tableau comparatif des différents éléments de la corrosion, de l'oxydation et de la rouille. 

Contactez-nous pour en savoir plus sur les stratégies de prévention et de protection contre les problèmes susmentionnés.

En conclusion 

Ces trois phénomènes liés aux métaux peuvent présenter certaines ressemblances, mais comme l'a montré cette discussion, chacun a des causes et des effets qui lui sont propres. Le choix des métaux et alliages métalliques pour l'usinage CNC et les projets connexes doit se faire en fonction de leur comportement face à ces problématiques. 

Il existe aussi des moyens d'utiliser différents métaux malgré leur sensibilité à la rouille, à la corrosion et à l'oxydation. Nos experts vous expliqueront en détail ces phénomènes et comment les contourner. Contactez Boda pour plus de détails et pour enquête dès aujourd'hui !