La corrosion du cuivre expliquée – 3DCAD.news

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Le cuivre est un métal largement utilisé qui possède une combinaison unique de propriétés, telles que la malléabilité, la ductilité et la conductibilité. Comme tout autre métal, il subit un processus de décomposition ou d’oxydation qui implique des changements physiques et chimiques.

Approfondissons maintenant la question de la corrosion du cuivre.

Le cuivre rouille-t-il ou se corrode-t-il ?

La corrosion est un processus naturel qui se produit lorsque les métaux réagissent à l’atmosphère, aux produits chimiques ou à d’autres conditions spécifiques. Cette transformation entraîne une modification de l’aspect, des propriétés mécaniques et de l’intégrité structurelle du métal. Le cuivre forme une couche d’oxyde cuivreux brun-rougeâtre. lors de sa réaction électrochimique avec l’environnement.

La rouille se forme lorsque les alliages métalliques contenant du fer subissent le processus d’oxydation. Or, le cuivre est un métal non ferreux, c’est-à-dire qu’il ne contient pas de fer. Or, la teneur en fer est une condition préalable à la formation de la rouille, le cuivre ne rouille certainement pas, il se corrode ou s’oxyde lorsque des molécules d’oxygène se posent sur sa surface et se combinent avec des atomes de cuivre pour former de l’oxyde de cuivre.

Contrairement à l’oxyde de fer, l’oxyde de cuivre ne se désintègre pas avec le temps. Il forme un film protecteur à la surface du cuivre qui s’épaissit progressivement jusqu’à devenir du carbonate de cuivre. Cette nouvelle couche de matériau, appelée patine, sert de bouclier qui préserve le cuivre intact à l’intérieur.. De plus, la patine endommagée se régénère d’elle-même.

La corrosion du cuivre est un processus lent, en particulier dans les environnements non pollués. Il faut donc des mois, voire des années, pour que les surfaces se ternissent et prennent progressivement une teinte brun foncé ou noire, puis une couleur bleu-vert caractéristique.

La formation de la patine peut être forcéecar pour certaines applications, un aspect spécifique est souvent souhaité et personne n’a le temps d’attendre que le cuivre prenne cet aspect naturellement. Cette patine est obtenue en traitant les surfaces de cuivre avec divers produits chimiques ou agents corrosifstels que le nitrate de fer, le thiosulfate de sodium et la potasse sulfurée. En utilisant différentes méthodes et en exposant le cuivre à différentes températures et à différents niveaux d’humidité, il est possible d’obtenir différentes nuances et couleurs.

Certaines applications du cuivre sont plus efficaces lorsque la patine est complètement éliminée et que le cuivre est dans sa forme la plus propre. C’est le cas par exemple des fils de cuivre, qui présentent leur état de conductivité électrique le plus élevé sans la patine. L’enduction de cire, le polissage et les solutions permettent de protéger le cuivre contre les agents corrosifs.et l’empêchera de s’oxyder et de ternir.

Conditions contribuant à la corrosion du cuivre

Certaines conditions spécifiques favorisent ou accélèrent la corrosion du cuivre. Il s’agit notamment des conditions suivantes

• L’exposition à des conditions environnementales contenant de l’eau salée, de la chaleur ou des composés acides détériore la surface du cuivre.
• Les courants continus ou alternatifs induits qui circulent dans le sol accélèrent la vitesse de corrosion des conduites souterraines en cuivre.
• La corrosion galvanique se produit lorsque des métaux différents sont en contact avec le cuivre. Par exemple, un tuyau en cuivre en contact avec un tuyau en acier, où les différences de conductivité électrique favorisent la corrosion. Le moyen le plus simple d’empêcher l’action galvanique est d’isoler le cuivre des autres métaux.
• Les sols anormalement agressifs peuvent favoriser la corrosion du cuivre lorsqu’ils présentent des concentrations élevées de chlorure, de sulfate, de composés ammoniaqués et d’humidité.
• Le contact avec de grandes quantités d’acides organiques et inorganiques détériore la surface métallique du cuivre, éliminant le film protecteur.
• La fatigue due à la corrosion peut se produire en raison des contraintes constantes appliquées aux métaux ductiles du cuivre. La vitesse élevée et les turbulences de l’eau à l’intérieur des tubes en cuivre peuvent créer une érosion et une corrosion localisées. La contraction et la dilatation périodiques des tubes en cuivre induisent des contraintes qui favorisent la fatigue.
• Les niveaux élevés d’atomes d’oxygène présents dans l’environnement corrodent la surface du métal par une oxydation accélérée.

Exemple de corrosion du cuivre – Statue de la Liberté NYC

La statue de la Liberté, à New York, est un excellent exemple de corrosion du cuivre. Érigée en 1886, la statue était à l’origine d’un brun brillant, mais il a fallu une dizaine d’années d’exposition à l’environnement naturel de l’eau à New York pour que sa couleur se transforme en une patine vert bleuté. Quinze ans plus tard, la patine était complète.

Certains hommes politiques ont même suggéré de repeindre la statue en brun brillant, mais heureusement, le grand public n’a pas du tout apprécié ce projet. Aujourd’hui, l’aspect bleu-vert est apprécié de tous. Certains ont soutenu que la statue devrait être polie tous les 50 ans, afin que chaque génération puisse revivre le ternissement progressif et le changement de couleur. Mais cette idée n’est pas pratique. En effet, à l’heure actuelle, la statue n’est pas en état de marche. la statue ne fait que 2,4 millimètres d’épaisseurelle finirait par être trop fine après quelques cycles, et il n’y aurait bientôt plus de statue.

La corrosion a eu un effet sur la conception originale de la statue, qui combinait une structure squelettique en fer et une peau en cuivre. Une corrosion galvanique s’est produite entre les deux éléments, l’eau de pluie agissant comme un électrolyte. La structure en fer a été recouverte d’une couche de zinc, tandis que les parties corrodées ont été remplacées par de l’acier inoxydable.

La restauration majeure a nécessité 8 000 pieds carrés de feuilles de cuivre pour remplacer des éléments tels que la toiture et le chalumeau, tandis que la flamme du chalumeau a été remplacée par du cuivre massif et des feuilles d’or. La flamme du flambeau a été remplacée par du cuivre massif et des feuilles d’or. Le flambeau de remplacement a été pré-patiné pour correspondre au reste de la statue avant d’être monté en 1986. La patine artificielle a disparu au bout de quelques années, laissant apparaître le cuivre terni. Il a fallu plus de vingt ans pour que le cuivre brun terne développe sa propre patine.

Les effets de la corrosion sur les alliages de cuivre

Le cuivre est couramment associé à d’autres métaux, car c’est un élément métallique extrêmement malléable et ductile. Les alliages de cuivre les plus courants sont le bronze (88 % de cuivre, 12 % d’étain) et le laiton (66 % de cuivre, 34 % de zinc avec quelques traces de fer et de plomb).

Les alliages de cuivre sont différents du cuivre pur et se corrodent différemment de ce dernier. Un alliage de cuivre peut prendre une couleur différente du vert lorsqu’il subit la corrosion. Par exemple, le laiton prend une couleur brun doré, tandis que le bronze peut prendre une couleur vert lime à brun foncé.

Le comportement à la corrosion des alliages de cuivre varie en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques, de l’environnement, des contraintes et d’autres facteurs.

Les alliages de cuivre présentent une résistance exceptionnelle à la corrosion dans des conditions particulières. En voici quelques exemples :

• Aluminium laiton est très résistant à la corrosion par impaction causée par l’eau salée à grande vitesse.
• Bronze d’aluminium est résistant aux attaques chimiques des solutions de sulfite.
• Cuivre-silicium alliages offrent une résistance substantielle à la corrosion sous contrainte par rapport au laiton.
• Maillechort en nickel offrent une excellente protection contre la corrosion due à l’exposition à l’eau douce et à l’eau salée.

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