Corrosion galvanique des métaux

Le terme "galvanique" a été choisi par le physicien italien Alessandro Volta en hommage à son confrère Luigi Galvani qui, dans les années 1780 mis en évidence l'effet de courants électriques sur les tissus d'animaux disséqués.

Le mécanisme de corrosion galvanique

Des réactions d'oxydo-réduction se produisent à la surface de deux métaux différents relié électriquement, et au contact d'un électrolyte:

• à la surface de l'un, le métal est oxydé et les ions métalliques produits de dispersent dans l'électrolyte (réaction anodique).
• à la surface de l'autre l'eau de l'électrolyte est réduite produisant de l'hydrogène (réaction cathodique).

Les potentiels des deux électrodes peuvent être différents pour les raisons suivantes:

• l'électrolyte est identique mais les métaux sont différents (ex: corrosion galvanique)
• le métal est le même mais les électrolytes sont différents (ex: pipeline traversant des terrains différents, appauvrissement en oxygène sous un dépot) 

Les électrons échangés lors des réactions anodique et cathodiques génèrent un courant électrique passant de l'anode à la cathode. Les deux métaux prennent des potentiels électriques différents.

Facteur influençant la corrosion galvanique

La vitesse de corrosion galvanique est influencée par:

• la polarisation du matériau dans les conditions opératoires
• la surface relative de l'anode et de la cathode
• la résistance électrique au passage du courant
• la nature et la concentration de l'électrolyte
• le pH de l'électrolyte
• le degré d'aération et d'agitation de l'électrolyte

Le phénomène galvanique peut changer avec le pH de l'électrolyte. Un métal se comportant en anode dans un électrolyte neutre ou acide, peut devenir cathode en milieux basique.

L'oxygène dissout peut dépolariser la cathode en oxydant l'hydrogène adsorbé. Dans certains cas, l'oxygène peut être nécessaire à l'oxydation de l'anode; la vitesse de corrosion sera fonction de sa vitesse de diffusion.

Les ions formés lors du processus de corrosion peuvent stagner à proximité de la surface de l'électrode. L'agitation de l'électrolyte accélèrera la corrosion.

Relation avec le potentiel standard du métal

Le phénomène corrosion galvanique n'est pas directement lié au potentiel standard du métal.
Le potentiel standard d'un métal est la valeur de potentiel qu'il prend lorsqu'il est en équilibre avec une solution molaire (1 mole/litre) de son ion. Cette situation ne se produit pas en corrosion galvanique; la présence de l'on du métal n'est pas nécessaire. La réaction de corrosion n'est pas contrôlée seulement par la différence de potentiel, elle dépend du courant généré.
Quelques exemples montrent que le phénomène galvanique peut être inverse de celui attendu en se référant aux potentiels standard des métaux:

Le cas de l'Aluminium et du Zinc

Les potentiels standard de ces deux métaux sont:

• Al³⁺/ AL  E₀ = -1,67v
• Zn²⁺/ Zn  E₀ = -0,76v

Les potentiels standards laisseraient supposer que l'aluminium sera oxydé et protègera le zinc de la corrosion. Poutant, les séries galvaniques font apparaitre que l'aluminium est un métal plus noble que le zinc, et qu'en cas de couplage des deux, c'est le zinc qui sera corrodé et protègera l'aluminium.

Série galvanique

Ne pouvant pas se référer aux potentiels standards des métaux, on en est réduit à classer "selon l'expérience", les métaux dans un ordre allant du moins actif (le plus noble) au plus actif (le plus facilement corrodé); c'est la série galvanique.
Une série galvanique n'est valable que pour les conditions effectivement testées; un changement de composition de l'électrolyte ou un conditionnement différent du métal (par exemple un traitement de passivation) peut bouleverser l'ordre de la série.

Liste de métaux classés dans l'ordre d'activité croissante (du plus noble au plus réactif) selon un document du département de la défense US (MIL-STD-889 Standard Practice Dissimilar Metals).
Cette liste est établie d'après une étude datant de 1967 (Practical galvanic series RS-TR-67-11), avec pour électrolyte une solution à 5% de chlorure de sodium..

Ressources sur le web

• Practical galvanic series RS-TR-67-11
• DISSIMILAR METALS MIL-STD-889
• série galvanique

Protection contre la corrosion galvanique

On se prémunie contre une corrosion galvanique par des moyens de prévention:

• dans un assemblage, choisir des métaux identiques ou au moins qui sont proches dans la série galvanique
• utiliser le métal le plus noble pour les plus petites surfaces en contact avec l'électrolyte et non l'inverse
• dans un assemblage de métaux différents, les isoler électriquement
• si une corrosion galvanique est redoutée, isoler le métal du contact avec l'électrolyte