Le film d'oxyde naturel
Lorsque l’aluminium est exposé à l’air, sa surface réagit avec l’oxygène presque instantanément pour former une fine couche d’oxyde d’aluminium, Al2O3, généralement d’une épaisseur de 2 à 10 nanomètres. Contrairement à la rouille feuilletée qui se forme sur le fer et l’acier, ce film d’oxyde est dense, adhérent et chimiquement stable. Il protège le métal situé en dessous de tout contact ultérieur avec l'humidité et l'oxygène, de sorte que la réaction de corrosion s'arrête efficacement une fois le film formé. Si la surface est rayée, l'aluminium exposé réagit à nouveau avec l'oxygène et le film se répare tout seul, c'est pourquoi les composants en aluminium peuvent survivre des décennies d'exposition extérieure sans peinture.
Anodisation et traitements de surface
Les produits industriels en aluminium nécessitent souvent une couche protectrice plus épaisse que le film naturel. L'anodisation fait croître électrochimiquement la couche d'oxyde jusqu'à une épaisseur contrôlée d'environ 10 à 25 micromètres, et une étape de scellement améliore le caractère hydrophobe et la stabilité de la couche. L'aluminium anodisé est utilisé pour les profilés architecturaux, les cadres de fenêtres, l'électronique et la quincaillerie marine, où la surface la plus dure résiste également à l'abrasion. Dans les environnements côtiers ou à forte humidité-, des revêtements nano-hydrophobes peuvent être appliqués sur l'oxyde pour réduire l'adhérence des sels et des contaminants, prolongeant ainsi la durée de vie. Ces traitements ne modifient pas la résistance du métal mais améliorent grandement sa résistance aux attaques de surface.
Corrosion de l’aluminium et de l’acier
La différence avec l'acier est spectaculaire dans la pratique. Lors d'un test d'immersion dans l'eau salée à 3 %, les structures en acier présentent généralement des taches de rouille en une semaine environ, tandis que les surfaces en aluminium ne présentent que des taches d'oxydation sporadiques après un mois. La corrosion de l'acier progresse également de manière continue une fois qu'elle commence, tandis que la corrosion de l'aluminium a tendance à s'arrêter lorsque la couche d'oxyde bloque l'attaque. L'entretien suit le même schéma : les structures en acier nécessitent un traitement périodique contre la rouille, tel qu'une galvanisation ou une peinture au fluorocarbone, tous les 5 à 10 ans, tandis que les structures en aluminium peuvent rester sans entretien-pendant toute leur durée de vie dans la plupart des environnements.
Performances dans des applications réelles
La résistance à la corrosion de l’aluminium est mise à profit dans certains des contextes les plus exigeants. Dans le photovoltaïque, les cadres en alliage d'aluminium sont la norme pour les modules solaires car leur durée de vie de 30 à 50 ans dépasse la durée de vie des cellules elles-mêmes, et les cadres sont hautement recyclables en fin de vie. En architecture, les vérandas et les façades en aluminium dans les climats humides durent généralement plus de 30 ans sans corrosion structurelle, tandis que leurs équivalents en acier peuvent souffrir d'une corrosion interne cachée qui crée des problèmes de sécurité. Dans les environnements marins, les alliages de la série 5xxx sont spécifiquement sélectionnés car leur comportement en oxyde les maintient intacts dans les brouillards salins.
Quand l’aluminium peut encore se corroder
Il est important de noter que l’aluminium n’est pas à l’abri de la corrosion dans toutes les conditions. Les acides et alcalis forts peuvent attaquer le film d'oxyde et le métal situé en dessous, et le contact avec certains métaux en présence d'un électrolyte peut provoquer une corrosion galvanique au niveau de la jonction. Les concepteurs évitent ces situations en choisissant des alliages appropriés, en appliquant des revêtements protecteurs et en séparant les métaux différents. Cependant, dans la plage de service prévue, la couche d'oxyde auto-protectrice -de l'aluminium est la raison pour laquelle il ne rouille pas comme l'acier.
FAQ
Q : Pourquoi l’aluminium forme-t-il un film d’oxyde mais pas l’acier ?
L'oxyde de fer est poreux, faiblement lié et s'écaille, exposant le métal frais pour continuer à se corroder. L'oxyde d'aluminium est dense, étroitement lié et épouse la surface, scellant le métal en dessous afin que la réaction ne puisse pas continuer.
Q : L’aluminium anodisé est-il meilleur que l’aluminium nu pour une utilisation en extérieur ?
Oui. L'anodisation épaissit la couche d'oxyde naturelle de quelques nanomètres à 10 à 25 micromètres, offrant ainsi une bien meilleure protection contre les intempéries, l'exposition aux UV et l'abrasion. C'est pourquoi l'aluminium architectural est généralement anodisé ou revêtu.
Q : L’aluminium peut-il se corroder dans l’eau de mer ?
L'aluminium nu peut se piquer dans l'eau de mer, mais les alliages marins-de qualité 5xxx, tels que les 5052 et 5083, sont spécialement formulés pour résister aux attaques de l'eau salée. Avec une sélection et une finition appropriées des alliages, les bateaux en aluminium et les composants offshore offrent une longue durée de vie.
Q : Combien de temps l’aluminium dure-t-il à l’extérieur sans peinture ?
Dans des conditions atmosphériques ordinaires, les structures en aluminium durent généralement 30 ans ou plus sans peinture, car le film d'oxyde autoréparable offre une protection continue. Les atmosphères côtières ou industrielles difficiles peuvent bénéficier d’une anodisation ou d’un revêtement.
Q : Le film d’oxyde affecte-t-il le soudage ou la finition ?
La couche d'oxyde fond à une température beaucoup plus élevée que l'aluminium lui-même, elle doit donc être retirée avant le soudage, et elle est délibérément dénudée et reconstruite lors de l'anodisation ou du revêtement de conversion. Les pratiques standard de préparation de surface gèrent cela facilement.