Soutenance mémoire
Les inhibiteurs minéraux
Les molécules minérales sont utilisées le plus souvent en milieu proche de la neutralité, voire en milieu alcalin et plus rarement en milieu acide. Les produits se dissocient en solution et ce sont souvent leurs produits de dissociation qui assurent les phénomènes d’inhibition (anions et cations). Les cations inhibiteurs sont essentiellement Ca2+ et Zn2+ et ceux qui forment des sels insolubles avec certains anions tels que l’hydroxyle (OH-). Les principaux anions inhibiteurs sont les oxo-anions de type XO4n- tels que les chromates, les molybdates, les phosphates, les silicates, …. [[Rozenfeld I.L; 1981],[ Nathan C.C; 1973]]. Le nombre de molécules en usage à l’heure actuelle va en se restreignant, car la plupart des produits efficaces présentent un côté néfaste pour l’environnement. Cependant, de nouveaux complexes organiques de chrome III et d’autres cations (Zn2+, Ca2+, Mg2+, Mn2+, Sr2+, Al2+, Zr2+….) efficaces contre la corrosion et non toxiques ont été développés [Locquet S; 2002]. 1.4.2.2 Classement selon le mécanisme d’action : Il n’existe pas de mode d’action unique des inhibiteurs de corrosion. Un même composé aura d’ailleurs souvent un mécanisme d’action qui sera fonction du système de corrosion (métal/solution) en présence duquel il se trouvera. Toutefois, et quel que soit le mécanisme exact par lequel chaque inhibiteur agit dans les conditions dans lesquelles il est placé, il existe un certain nombre de considérations de base valables pour tous les inhibiteurs. La corrosion étant un processus essentiellement électrochimique, l’action de l’inhibiteur ne peut se faire qu’au niveau d’une des étapes des réactions élémentaires (transport d’espèces en solution, formation d’intermédiaires superficiels, adsorption des espèces à la surface des phases solides, transfert de charges électroniques) (Figure.1.4).
L’intervention de l’inhibiteur dans le processus de transport des espèces électro actives (dioxygène, proton, produits de réaction) au sein de la solution étant peu probable, le mécanisme d’action d’un inhibiteur est donc le plus souvent à rechercher au voisinage immédiat de la surface métallique. Toutefois, en circuit fermé, on peut éliminer l’oxygène, et la corrosion est alors contrôlée par un simple ajustement du pH à une valeur suffisamment élevée. Les chromates, les amines et les nitrites sont efficaces dans ce cas. Ils contribuent à la formation de pseudo-complexes avec les ions ferreux de la couche d’oxyde en formant une couche épaisse à la surface du matériau, capable de bloquer le processus de réduction de l’oxygène dissous [Faustin ;2013]. a) Mécanisme d’action électrochimique : Ce classement des inhibiteurs tient compte de la nature électrochimique de la corrosion en phase liquide, qui met en jeu au moins deux réactions : – Une réaction anodique de dissolution du métal (réaction d’oxydation). – Une réaction cathodique de réduction d’un oxydant de la solution. Le rôle de l’inhibiteur sera nécessairement de diminuer la vitesse de l’une des deux réactions et dans certains cas les deux à la fois. Si l’inhibiteur ralentit la réaction d’oxydation en bloquant les sites anodiques (siège de l’oxydation du métal), il est appelé inhibiteur anodique. De la même façon, si l’inhibiteur ralentit la réaction de réduction en bloquant les sites cathodiques (siège de la réduction de l’oxygène dissous en milieu aéré ou siège de la réduction du proton H+ en milieu acide), il est appelé inhibiteur cathodique. En effet, dans la pratique, la réduction du dioxygène dissous existe en milieu aéré quel que soit le pH. Mais, en milieu acide, la réduction du proton est prépondérante et on néglige souvent la réaction du dioxygène dissous. Les inhibiteurs mixtes agissent à la fois pour diminuer la vitesse de la réaction anodique et celle de la réaction cathodique (Figure 1.5). Les inhibiteurs anodiques doivent être utilisés avec précaution. En effet, le rapport des surfaces (anodiques et cathodiques) est important dans ce cas-là. L’anode se corrode d’autant plus rapidement que la surface anodique est petite par rapport à la surface cathodique. Autrement dit, si le film protecteur est altéré par une rayure ou par une dissolution, et si la quantité d’inhibiteur est insuffisante pour restaurer le film, la partie exposée se corrode en piqûre profonde. En matière de corrosion localisée, la corrosion par piqûre est une forme particulièrement insidieuse : l’attaque se limite à des trous, très localisés et pouvant progresser très rapidement en profondeur tout en conservant le reste de la surface indemne.
L’action des inhibiteurs cathodiques se traduit par une diminution de la vitesse de la réaction cathodique et donc par un déplacement du potentiel de corrosion vers des valeurs moins nobles. Ce sont généralement des cations qui peuvent migrer vers la surface cathodique, où ils précipitent sous formes de sels basiques ou d’hydroxydes, formant des films adhérents et compacts. Ces inhibiteurs sont plus performants que les inhibiteurs anodiques, en effet, ils ne risquent pas de favoriser la corrosion localisée, même en cas de sous-dosage. On peut concevoir l’action de l’inhibiteur comme : – L’interposition d’une barrière entre le métal et le milieu corrosif. Dans le cas, des milieux acides, le rôle de l’adsorption du composé à la surface sera primordial. – Le renforcement d’une barrière préexistante: en général la couche d’oxyde ou d’hydroxyde formée naturellement en milieu neutre ou alcalin. Ce renforcement pourra consister en une extension de l’oxyde à la surface, ou en la précipitation de molécules inhibitrices sur la surface métallique. – La formation d’une barrière par interaction entre l’inhibiteur et une ou plusieurs espèces du milieu corrosif: ce type de mécanisme étant également spécifique des milieux neutres ou alcalins.
Mécanismes d’action inter faciale
Cet autre mode de classement des inhibiteurs, les différencie à partir de leur mode de fixation sur la surface métallique. Les inhibiteurs d’adsorption ou « d’interface » et les inhibiteurs dits « d’interphase ». Les premiers sont plutôt observés en milieu acide et agissent en formant des films mono ou bidimensionnels de molécules par adsorption à la surface du métal, alors que les seconds sont spécifiques des milieux neutres ou alcalins et forment des films tridimensionnels qui intègrent les produits de dissolution du substrat. L’adsorption est un phénomène de surface universel car toute surface est constituée d’atomes n’ayant pas toutes leurs liaisons chimiques satisfaites. Cette surface a donc tendance à combler ce manque en captant atomes et molécules se trouvant à proximité. Deux types d’interaction sont principalement responsables de la liaison inhibiteur/surface métallique, il s’agit de la physisorption (formation de liaisons faibles) et la chimisorption. Ces deux types d’adsorption sont influencés par la nature et la charge du métal, la structure chimique du produit organique et le type d’électrolyte [Thomas J.G.N; 1980].
Adsorption physique
L’adsorption physique est due aux forces de Van Der Waals ou aux forces électrostatiques existant entre la charge ionique ou les dipôles de l’espèce inhibitrice et la surface du métal électriquement chargée. La charge du métal est définie par la position du potentiel de corrosion de ce métal par rapport à son potentiel de charge nulle (E0) [Antropov L.I.; 1962]. Lorsque le potentiel de corrosion de ce métal a une valeur inférieure à E0, l’adsorption des cations est favorisée; en revanche, les anions sont adsorbés quand le potentiel de corrosion du métal se trouve dans la région de potentiel positif par rapport à E0. Dans certains cas, la charge de la surface peut être modifiée par l’adsorption d’une couche d’ions intermédiaire. C’est ainsi que l’on explique l’effet bénéfique des ions Cl- dans le cas de l’inhibition de la corrosion par des dérivés d’ammoniums quaternaires (RNH4)+ en milieu acide [Antropov L.I.; 1962]. Si la charge intrinsèque du métal dans ces conditions est positive, les ions (RNH4)+ ne pourront pas s’adsorber électro statiquement et n’auront pas d’effet inhibiteur. L’addition d’ions Cl- qui viendront eux-mêmes former une première couche adsorbée rendra la surface globalement négative et les ions (RNH4)+ deviendront de très bons inhibiteurs en se fixant par-dessus la couche d’ions chlorure. Chimisorption : La chimisorption est un mécanisme plus fréquent que le mécanisme de la physisorption et conduit à une efficacité de l’inhibiteur plus importante. Il fait intervenir un transfert électronique entre les orbitales du métal et la molécule inhibitrice, ce qui engendre la formation de liaisons chimiques bien plus stables car basées sur des énergies de liaison plus importantes. On rencontre, généralement, le transfert molécule donneur/ métal accepteur; il existe aussi le transfert où le métal est le donneur d’électrons et la molécule l’accepteur [Hackerman N et al; 1954]. La chimisorption est un phénomène irréversible et spécifique pour chaque métal. C’est un processus rapide, dépendant de la température et caractérisé par une grande énergie d’activation. Le transfert électronique est favorisé par la présence d’électrons libres comme ceux que l’on trouve dans les anions, dans les molécules neutres contenant une paire d’électrons libres ou dans les systèmes d’électrons associés à des doubles ou triples liaisons ou à des cycles aromatiques [Hackerman N et al; 1954]. La présence d’une liaison insaturée peut être très favorable à l’efficacité inhibitrice d’une molécule organique en milieu acide, puisque celle-ci peut alors s’adsorber indifféremment sur une surface chargée positivement (électrons 𝜋) ou négativement (cation).
La tendance à une forte adsorption augmente quand les électrons sont moins liés à l’atome donneur; en effet plus les atomes fonctionnels ont tendance à former des liaisons avec le métal en donnant facilement des électrons, plus les inhibiteurs sont efficaces. Pour une série de molécules organiques qui ne diffèrent que par leurs atomes fonctionnels, l’adsorption et donc l’efficacité de l’inhibition augmentent avec la diminution de l’électronégativité de ces atomes fonctionnels [[McCafferty E; 1979], [Trabanelli G; 1987]].
Classement selon le domaine d’application
Les inhibiteurs de corrosion sont souvent classés selon leur domaine d’application. En milieu aqueux, les inhibiteurs pour milieu acide sont employés, entre autres, pour éviter une attaque électrochimique de l’acier lors du décapage. Dans l’industrie pétrolière, on les ajoute aux fluides de forage. Les inhibiteurs pour milieux neutres servent surtout à protéger des circuits de refroidissement et les peintures à base aqueuse, en outre, les inhibiteurs pour milieux alcalins servent à renforcer le film passif déjà existant contournant l’armature et ainsi conserver la passivité de cette dernière. En milieu organique, de grandes quantités d’inhibiteurs de corrosion sont utilisées dans les lubrifiants pour moteurs et dans l’essence puisque ces liquides contiennent souvent des traces d’eau et des espèces ioniques qui peuvent provoquer une corrosion. Enfin, les inhibiteurs pour les phases gazeuses sont généralement employés pour une protection temporaire de différents objets emballés pendant le transport et le stockage: instrument de précision, composants électroniques, machines, etc. Il s’agit le plus souvent de composés organiques ayant une pression de vapeur élevée, notamment certaines amines. Le milieu étudié dans le présent travail est un milieu alcalin.
Modes d’adsorption du film inhibiteur
L’adsorption des molécules inhibitrices sur la surface du métal conduit par conséquent à la formation d’un film inhibiteur protecteur contre la corrosion, le type d’adsorption peut être définit selon plusieurs modèles. Il est en général très délicat de définir à quel type d’isotherme obéit le comportement d’un inhibiteur dans un système donné. Les lois de variation de la quantité adsorbée en fonction de la concentration en inhibiteur peuvent souvent être représentées par l’une des isothermes classiques, les plus souvent rencontrés dans le cadre du film protecteur formé sur la surface des armatures sont les modèles suivants : Langmuir, Temkin, Freundlich et Frumkin. Langmuir : Le modèle de Langmuir suppose qu’il existe à la surface un nombre fixe de sites. Chacun de ces sites ne peut adsorber qu’une seule particule. De plus, comme on néglige les interactions entre particules adsorbées, l’énergie d’adsorption est constante.
Temkin : Dans le modèle de Temkin, l’énergie libre d’adsorption de l’adsorbat est une fonction linéaire du taux de recouvrement θ et les constantes de vitesse chimiques sont fonction de θ. Il y a attraction ou répulsion entre espèces adsorbées à la surface.
Freundlich : L’isotherme de Freundlich s’applique généralement lorsque les quantités adsorbées sont très faibles. Ce modèle qui est un modèle empirique considère de possibles interactions entre les molécules adsorbées tout en prenant en compte l’hétérogénéité de surface (n).
Frumkin : Ce modèle dépend de paramètres décrivant les interactions répulsives ou attractives des espèces de la phase adsorbée. La constante de vitesse de l’étape se déroulant dans le sens de l’adsorption (oxydation ou réduction) est alors fonction du taux de recouvrement en adsorbat. Elle diminue lorsque le taux de recouvrement augmente pour des interactions répulsives, elle augmente au contraire pour des interactions attractives [Montella C et al ; 2000].
Introduction du thiocyanate de potassium comme inhibiteur de corrosion
Dans ce travail nous avons testé un produit chimique inorganique qui est : le thiocyanate de potassium « KSCN » et son habilité à être introduit comme inhibiteur de corrosion des armatures dans le béton. De ce fait on a commencé les essais d’abord dans des solutions qui simulent les pores du béton puis on a intégré une concentration optimale à l’eau de gâchage du mortier pour tester ses performances mécaniques.
Le thiocyanate de potassium a été testé comme inhibiteur de corrosion dans divers milieux et a prouvé son efficacité dans le milieu acide [Faustin ; 2013].
Etat de l’art
Introduction
Le thiocyanate de potassium et certain des dérivé de la thiocyanate ont fait l’objet de plusieurs recherches liées à l’inhibition de la corrosion dans différents milieux par des diverses méthodes, dans ce chapitre, on va vous présenter une synthèse sur quelques recherche qui ont fait une application de ces produits protecteurs pour inhiber ce phénomène de corrosion.
Application du thiocyanate dans l’inhibition de la corrosion
Weiming et al [Weiming WU et al, 2013] ont étudié l’efficacité inhibitrice de quatre inhibiteurs de corrosion sur des aciers doux dans une solution à 5% de fluor d’hydrogène par la méthode de perte de masse, les résultats obtenus après 24 heures sont représentés dans le tableau suivant :
Les résultats montrent que la thiourée, le thiocyanate de potassium et l’hexaméthylènetétramine ont un bon effet inhibiteur sur la corrosion de l’acier, dans le cas du thiocyanate de potassium l’efficacité inhibitrice a atteint 92,7% a un dosage de 5g/l et pour La thiourée l’efficacité inhibitrice était de 94,86% a un dosage de 2.5g/l. Ils ont aussi conclu que tous ces produits chimiques ont des atomes de soufre ou d’azote. L’atome S ou l’atome N a une paire d’électrons isolée; ce qui favorise la formation d’une liaison attractante avec le métal et par ailleurs ceci conduit à la formation d’un film protecteur rigide sur la surface métallique.
Ke et al [Ke M et al, 2006] ont réalisé des expériences sur l’efficacité inhibitrice des sels de thiocyanate SCN (NaSCN, KSCN et NH4SCN) sur la corrosion de l’acier au carbone C4130 et l’effet de température (93,34° et 162,79°) dans un milieu d’eau salée avec ZnBr2, pour une durée de 7 (sept) jours. Les résultats de cet essai se résument dans le tableau ci-dessous.
Comme le montre le tableau 2.2, dans le milieu salé de ZnBr2 avec une densité de 19,2 ppg et une température de 200°F, en présence de 0,4% de thiocyanate (NaSCN, KSCN ou NH4SCN) les taux de corrosion de l’acier carboné sont considérablement réduits. Par ailleurs, avec une densité de 17,6 ppg et une température de 325°F, avec 0,25% de thiocyanate utilisé comme traitement inhibiteur (NaSCN, KSCN ou NH4SCN) les taux de corrosion de l’acier carboné ont diminué encore plus.
Ces données indiquent que les thiocyanates de sodium NaSCN, de potassium KSCN et d’ammonium NH4SCN, sont des inhibiteurs très efficaces pour la protection des aciers au carbone à haute température.
Anejjar A. et al [Anejjar A et al, 2013] ont étudié par plusieurs expériences l’effet du thiocyanate de potassium (KSCN) sur la corrosion de l’acier au carbone (C) dans un milieu HCl 1 M par trois méthodes (polarisation linéaire, impédance électrochimique et mesures de perte de masse. Les courbes de polarisation en absence et en présence de différentes concentrations de KSCN allant de 10-5 à 10-2 M indiquent qu’avec l’augmentation des concentrations de KSCN, les courants anodiques et cathodiques ont été inhibés. Ce résultat confirme que l’addition de l’inhibiteur KSCN étant de type mixte réduit la dissolution anodique et retarde également la réaction de dégagement d’hydrogène. Toutefois, la concentration optimale a été détectée à 10-2 M en procurant une efficacité inhibitrice cathodique prédominante dans la solution acide de 80,28%.
D’après le tracé des spectres d’impédance électrochimique, ils ont remarqué que la présence de KSCN améliore les valeurs de Résistance de transfert de charge et réduit les valeurs de la capacité double couche.
Tandis que l’efficacité d’inhibition maximale obtenue par les mesures de perte de masse de l’acier au carbone pour différentes concentrations de KSCN dans 1M HCl à 298 K après 6 h d’immersion était de 79% à une concentration de 10-2 M.
L’effet de température a été aussi étudié dans ce contexte avec l’ajout de la concentration optimale de KSCN dans les plages de température allant de 298 à 328K, ils ont conclu que l’augmentation de la température favorise la corrosion, les valeurs de l’efficacité inhibitrice de KSCN diminuent ainsi avec l’augmentation de la température en milieu acide.
H.Etaiw et al [Safaa El-din H.Etaiw et al, 2017] ont étudié l’effet d’un métal-organique MOF à base de thiocyanate de cadmium et de 6-méthylquinoléine [Cd(SCN)2 (6-mquin)2] en tant qu’inhibiteur de corrosion pour le cuivre dans une solution de 1M HCl à une température de 25°C en utilisant des techniques de polarisation potentiodynamique et d’impédance électrochimique (EIS), les résultats indiquent qu’avec l’ajout de MOF, la réaction cathodique a été supprimée et la dissolution anodique a été réduite, aussi, la réaction de dégagement d’hydrogène a été retardée.
Le spectre des résultats d’absorption électronique du MOF a montré l’existence de bandes d’absorption d’intensité variable du V(SCN). Les paramètres de cinétique de corrosion associés obtenus à partir de l’extrapolation par Tafel des courbes de polarisation ont indiqué que Le MOF est un inhibiteur de type mixte, le MOF était adsorbé sur la surface métallique et a empêché les réactions induites.
L’adsorption de l’inhibiteur sur la surface du métal obéissait à l’isotherme d’adsorption de Langmuir, les valeurs de ΔG calculées indiquent qu’il s’agit d’une adsorption mixte (chimisorption et physisorption).
Les propriétés thermiques étudiées à différents plages allant de 28 à 500°C indiquent que l’inhibiteur se décompose sous l’effet de la température et passe par plusieurs étapes : La première étape de décomposition entre 110 et 160°C montre une perte de masse de 27,31% pouvant être affectée à une perte d’un ligand de 6-mquin, la deuxième étape de décomposition entre 160-250°C avec perte de masse expérimentale de 27,41% serait provisoirement attribuée à une décomposition de l’autre ligand de 6-mquin. La troisième étape exothermique à une température comprise entre 200 et 250°C est due à la décomposition d’un SCN et d’un cyanure groupe (16,91%). La dernière étape exothermique apparaît dans la plage de température de 300–330°C avec une lente dégradation du reste conduisant à la formation d’un résidu stable 28,55%, ce qui correspond au résidu de CdS. L’effet de la température a été étudié dans la solution contenant 21.10–6 M MOF à des températures allant de 298 à 328K, les résultats indiquent une diminution de l’efficacité inhibitrice en fonction de l’augmentation de la température.
Concernant le mécanisme d’inhibition, le MOF est adsorbé sous la forme de molécules neutres impliquant le remplacement des molécules d’eau de la surface du métal et le partage des électrons entre les atomes N et S de l’inhibiteur MOF et la surface du cuivre. L’adsorption du MOF peut également se produire par le biais d’interactions d’électron.
Balmasov et al [Balmasov A.V et al, 2005] ont étudié l’effet d’un additif au glycérol sur les paramètres de polissage électrolytique à l’argent dans des solutions aqueuses de thiocyanate de potassium. Lors de la première étape, ils ont effectué des mesures de polarisation dans des solutions aqueuses (eau-glycérol + thiocyanate de potassium KSCN), les résultats des courbes de polarisation ont montré une augmentation du courant anodique jusqu’à atteindre un maximum puis une diminution dans les concentrations élevées en KSCN présentant un plage de courant limite, provoquée par un processus de transfert lent en solution lié à la passivation. En seconde partie ils ont étudié l’effet de la concentration en thiocyanate de potassium sur le comportement anodique, il a été constaté qu’avec une concentration de KSCN de 1–2 mol/l, le courant a considérablement diminué après avoir atteint son maximum.
Par conséquent, la passivation est causée par la diminution de la concentration en ions thiocyanates près de l’électrode. Lorsque le thiocyanate est déficient, une couche de sel faiblement soluble AgSCN se forme en surface, les produits finaux sont des ions [Ag(SCN)4]3–. Aussi, ils ont conclu que l’addition de glycérol à une solution aqueuse de thiocyanate de potassium améliore la qualité de la surface traitée.
Fouda A.S et al [Fouda A.S et al, 2009] ont étudié l’influence du thiocyanate de potassium KSCN (10-3 M) sur l’inhibition de la corrosion de l’acier inoxydable 304L dans un milieu HCl 3,0 M en présence de dérivés de 4-phénylthiazole testés en tant qu’inhibiteurs de corrosion à une température de 30°C. Ils ont constaté qu’en augmentant la concentration de ces dérivés, la perte de poids des échantillons d’acier inoxydable 304L a été réduite. Cela signifie que la présence de ces dérivés retarde la corrosion de l’acier inoxydable 304L dans un milieu HCl 3M. En outre, l’efficacité inhibitrice augmente avec l’augmentation de la concentration des dérivés de 4-phénylthiazole.
Les mesures de polarisation ont montré que ces dérivés agissent comme des inhibiteurs de type mixte. L’adsorption de ces inhibiteurs à la surface de l’acier inoxydable suit le modèle d’adsorption de Temkin.
Préparation du Milieu d’étude
On va réaliser une solution dans notre laboratoire qui simule les pores du béton et on va immerger l’acier dans cette solution pour étudier le comportement de l’acier à la corrosion dans le béton.
Les recherches antérieures ont montré que les pores du béton contiennent un mélange d’hydroxydes de potassium et de sodium, ainsi que l’élément le plus important responsable de la forte alcalinité du béton qui est l’hydroxyde de calcium Ca(OH)2, ils contiennent aussi des ions supplémentaires différents selon le type de ciment tels que Ca2+, Na+ et K+ et anions tels OH- et SO42-.
De plus, les ions de sodium et potassium proviennent des oxydes alcalins, tels que Na2O et K2O qui existent dans le ciment portland et les ions de sulfate sont dus à l’ajout du gypse pendant la production du ciment, ou bien par les agrégats contaminés, ou encore l’eau de gâchage.
Pour cette étude, nous avons préconisé dans le programme expérimental, la réalisation des essais de corrosion de corps d’épreuve en acier dans une solution qui simule le milieu synthétique du béton, d’après l’analyse de l’extrait de la solution du béton on peut simuler les pores du béton par ce milieu. [Sail L, 2013]
Les quantités nécessaires pour la préparation d’un litre de la solution synthétique du béton contaminé par le NaCl sont données dans le Tableau 3.2.
Avantages et inconvénients de la méthode Gravimétrique
La méthode gravimétrique se basant sur les mesures de perte de masse d’un échantillon donné placé dans un milieu bien déterminé présente des avantages et aussi quelques inconvénients qui sont cités dans ce qui suit.
Avantages de la méthode Gravimétrique
Cette méthode présente les avantages suivants :
Mesures directes de la vitesse de corrosion et par conséquent l’efficacité du produit testé,
Matériel simple,
Facilité de mise en oeuvre,
Ne nécessite pas plusieurs hypothèses.
Inconvénients
On peut citer quelques inconvénients liés aux mesures gravimétriques :
La vitesse de corrosion mesurée est une vitesse moyenne calculée à partir de trois essais, la probabilité d’erreurs est due soit à l’utilisateur ou bien à l’appareillage utilisé,
L’adhérence des produits de corrosion nécessite un décapage qui peut provoquer une attaque du métal;
La reproductibilité n’est pas toujours appréciable (son emploi impose les conditions d’une dissolution générale en l’absence de la formation d’une couche épaisse au cours de la corrosion ou de son inhibition);
Elle ne permet pas l’approche des mécanismes mis en jeu lors de la corrosion.
Remarque
Rappelons que la gravimétrie est la méthode qui reflète au mieux le phénomène de la corrosion tel qu’il est dans l’état réel. Elle reste une méthode de base et de référence.
Cependant pour assurer la validité des résultats obtenus, il est souhaitable de compléter les essais gravimétriques par des mesures électrochimiques indirectes: stationnaire et transitoire.
Pour assurer la validité de nos résultats sans avoir recours à cette dernière nous avons répété l’essai de chaque concentration au moins trois fois.
Effet de la concentration
L’effet de la concentration sur le pouvoir inhibiteur peut être influencé par trois facteurs : L’état de surface, forme des pièces et type d’inhibiteur, dans notre cas nos échantillons sont des ronds d’acier usinés préalablement, ils vont être immergés dans des solutions synthétiques du béton, sans et avec addition de différentes concentrations en inhibiteur (thiocyanate de potassium).
L’efficacité inhibitrice sera déterminée après 1 jour d’immersion, à une température de 25°C maintenue à l’aide d’un bain thermostat.
Effet du temps d’immersion
Le vieillissement et les effets mécaniques des revêtements protecteurs et leur modification sont les facteurs essentiels qui influent sur la vitesse de corrosion.
La perte de masse moyenne de l’acier dans la solution alcaline qui simule les pores du béton contaminé par les chlorures augmente rapidement avec le temps d’immersion, en présence de l’inhibiteur, un ralentissement de cette vitesse est détecté.
Obi-Egbedi et al [Obi-Egbedi N, 2010] ont montré que la présence de l’inhibiteur dans le milieu corrosif entraine une diminution considérable sur la perte de masse et ralentit son évolution dans le temps.
Ce facteur a été aussi traité dans le cas de notre étude.
Effet de la température
Généralement, l’augmentation de la température accélère les phénomènes de corrosion, car elle diminue les domaines de stabilité des métaux et accélère la cinétique de réaction et de transport. L’importance de son influence diffère en fonction du milieu corrosif dans lequel se trouve le matériau [Uhlig H, 1970].
La température est aussi l’un des facteurs susceptibles de modifier à la fois le comportement d’un matériau, le comportement des inhibiteurs et aussi des substrats dans le milieu. Les complexes formés peuvent se dissoudre plus facilement avec l’augmentation de la température, plusieurs recherches ont étudié l’influence de la température sur le processus de l’inhibition de la corrosion.
Antonione et al [Antonione C et al, 1982] ont montré que l’augmentation de la température peut ainsi provoquer un affaiblissement de la résistance à la corrosion de l’acier.
Khenadeki [Khenadeki A, 2013] a prouvé que la température peut modifier l’interaction métal-inhibiteur dans un milieu donné.
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Table des matières
Table des matières
Liste des annotations
Liste des Figures
Liste des Tableaux
Introduction Générale
Chapitre 1: Généralités sur la corrosion
1.1 Introduction
1.2 Définition de la corrosion
1.3 Moyens de protection contre la corrosion des armatures
1.3.1 Mode Préventif
1.3.2 Mode Réparateur
1.4 Utilisation des inhibiteurs de corrosion dans le béton
1.4.1 Définition des inhibiteurs de corrosion
1.4.2 Classe des inhibiteurs de corrosion
1.4.3 Modes d’adsorption du film inhibiteur
1.4.4 Introduction du thiocyanate de potassium comme inhibiteur de corrosion
1.5 Conclusion
Chapitre 2: Etat de l’art
2.1 Introduction
2.2 Application du thiocyanate dans l’inhibition de la corrosion
2.3 Conclusion
Chapitre 3: Partie Expérimentale : méthodes et mesures
3. 1 Introduction
3.2 Les mesures Gravimétriques
3.2.1 Préparation de l’acier (Acier C38)
3.2.2 Préparation du Milieu d’étude
3.2.3 Matériel nécessaire
3.2.4 Inhibiteur utilisé
3.2.5 Procédé des mesures gravimétriques
3.3 Avantages et inconvénients de la méthode Gravimétrique
3.3.1 Avantages de la méthode Gravimétrique
3.3.2 Inconvénients
3.4 Effet de la concentration
3.5 Effet du temps d’immersion
3.6 Effet de la température
3.7 Effet du pH
3.8 Etude des isothermes d’adsorption
3.8.1 Définition
3.8.2 Les différents types d’isothermes d’adsorption
3.9 Conclusion
Chapitre 4: Résultats et interprétations
4.1 Introduction
4.2 Effet de la concentration
4.2.1. Résultats
4.2.2 Interprétation des résultats
4.3 Effet du temps d’immersion
4.3.1 Interprétation des résultats
4.3.2 Comparaison entre les résultats de 24h et 72h d’immersion
4.3.3 Interprétation des résultats
4.4 Influence de la température
4.4.1 Résultats obtenus
4.4.2 Interprétation des résultats
4.4.3 Effet des fortes concentrations
4.5 Effet du pH
4.5.1. Evolution du pH en fonction de la variation de la concentration du KSCN
4.5.2 Evolution du pH en fonction du temps d’immersion
4.5.3 Evolution du pH en fonction de la variation des températures
4.5.4 Interprétation des résultats
4.6 Isothermes d’adsorption
4.6.1 Modèle de Langmuir
4.6.2 Modèle de Freundlich
4.6.3 Modèle de Frumkin
4.6.4 Modèle de Temkin
4.7 Conclusion
Chapitre 5: Influence du thiocyanate de potassium sur les propriétés du mortier
5.1 Introduction
5.2 Influence du thiocyanate de potassium sur la pâte cimentaire
5.2.1 L’essai de consistance du ciment
5.2.2 L’essai de prise du ciment
5.3 Influence du thiocyanate de potassium sur les propriétés mécaniques du mortier
5.3.1 Préparation des Mortiers
5.3.2 Essais destructifs sur mortiers durcis
5.4 Conclusion
Conclusion générale
Références bibliographiques
Les normes
Annexes
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