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Corrosion électrochimique

LycéeChimieDemande illustrative de corrosion galvanique dans l’eau neutre, avec une quantité limitée de zinc sacrificiel et une perte de métal selon la loi de Faraday

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À propos de cette expérience

Exposez le fer à des conditions sèches, humides ou salines. Appliquez un revêtement, couplez une surface en cuivre ou connectez du zinc sacrificiel, puis mesurez quel métal est consommé et quand la protection prend fin.

Objectifs pédagogiques

  • Expliquez comment l’eau, l’oxygène et la surface exposée influent sur ce modèle de corrosion.
  • Distinguez la protection sacrificielle du zinc du couplage avec le cuivre.
  • Estimez la durée de protection à partir de la capacité de charge limitée.

Comment l’utiliser

  1. 1Comparez l’exposition à sec, en milieu humide et à l’eau salée sur le même intervalle.
  2. 2Couvrez une partie de la surface du fer et mesurez la demande de corrosion réduite.
  3. 3Connectez le zinc et identifiez l’intervalle initial sans perte de fer.
  4. 4Utilisez une petite quantité de zinc et prélevez des échantillons après son épuisement, puis comparez avec le couplage au cuivre.

Le modèle

Les deux principales étapes d’oxydation du métal fournissent deux électrons par atome.
Cette durée suppose une demande constante et non nulle dans le modèle, ainsi qu’une alimentation en zinc raccordée.

Hypothèses

  • Le modèle pose une demande constante de corrosion en eau neutre, au lieu de calculer la polarisation des électrodes ou les piqûres localisées.
  • La densité de courant en milieu humide est de 10 microampères par centimètre carré ; l’eau salée la multiplie par quatre et le couplage au cuivre par trois. L’apport en oxygène et la fraction non revêtue la font varier linéairement.
  • Le zinc connecté répond à cette demande jusqu’à l’épuisement de sa capacité limitée d’oxydation à deux électrons. La demande restante oxyde alors le fer en Fe²⁺.
  • La corrosion acide, l’autocorrosion du zinc, l’évolution du film d’oxyde et les variations de la surface sont omises. Les marques couleur rouille exagèrent la perte de fer et ne constituent pas une mesure de la masse de rouille.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi le contact avec le cuivre peut-il accélérer la perte de fer alors que le zinc protège le fer ?
  2. Q2Qu’est-ce qui change lorsque le zinc sacrificiel est épuisé ?

Foire aux questions

Ces densités de courant peuvent-elles prédire la durée de vie d’une structure réelle ?

Non. Ce sont des paramètres illustratifs destinés à comparer les mécanismes. La corrosion réelle dépend des matériaux, de la géométrie, de la chimie de l’électrolyte et de l’évolution des films.

Pourquoi la demande du fer sec est-elle nulle ici ?

Ce modèle simplifié nécessite un film d’eau conducteur et de l’oxygène. Il ne tient pas compte des autres voies d’oxydation à sec ni des voies acides.