Couplage galvanique Cu-Al en milieu confiné - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Galvanic coupling Cu-Al in stuffy environment

Couplage galvanique Cu-Al en milieu confiné

Résumé

Aluminium-copper alloys, such as 2024 alloy (4 % Cu) are widely used in the aircraft industry for their low density combined with very good mechanical properties. Nevertheless, these alloys are very sensitive to corrosion. In the case of the alloy 2024, the presence of copper rich particles, embedded in a matrix of aluminum leads to localized attack as a result of galvanic corrosion. In bulk aerated electrolyte with neutral pH, the galvanic coupling between the two metals occurs as expected: aluminium dissolution is the anodic reaction and oxygen reduction is the cathodic reaction at the surface of copper. Nevertheless in 2024 alloys, the formation of a crevice at the Al/Cu interface, with copper redeposition in the vicinity of the interface has often been observed, but up to now has not been clearly explained. Thus the aim of this work is to highlight the mechanism of copper dissolution and deposition at the aluminium matrix and to see the influence of confinement on this behaviour. The thin layer cell assembly used in this work mimics a crevice through confining an electrolyte layer (thickness lower than a few hundreds of micrometers) between two parallel plans containing respectively a pure copper and a pure aluminium surface The galvanic current and potential were followed as a function of time, of distance between the two metals, and for surface ratios of respectively 10 and 0.1 between copper and aluminium. After replacing the upper electrode by an insulating wall, the behaviour of the copper electrode could be followed in presence of Al3+ ions in the thin layer. Finally the mechanism of galvanic coupling was discussed taking into account the modification of pH and the radial potential distribution at the surface of the metals within the thin electrolyte layer. Keywords: Al-
Les alliages aluminium-cuivre, et en particulier l'alliage 2024 (4% de Cu) sont utilisés dans l'industrie aéronautique pour leur faible densité alliée à de très bonnes propriétés mécaniques. Néanmoins, ces alliages sont très sensibles à la corrosion. Ainsi dans le cas de l'alliage 2024, la présence de précipités riches en cuivre, noyés dans une matrice d'aluminium, soumet cet alliage à un risque de corrosion galvanique. Dans une solution en plein bain contenant un électrolyte aéré de pH neutre, le couplage galvanique entre les deux métaux se produit comme prévu : la dissolution d'aluminium est la réaction anodique et la réduction de l'oxygène est la réaction cathodique à la surface du cuivre. La formation d'une crevasse à l'interface Al / Cu, avec re-déposition de cuivre dans le voisinage de l'interface a souvent été observée, mais n'a jamais été clairement expliquée. Ainsi, le but de ce travail est de mettre en évidence le mécanisme de dissolution du cuivre et de voir l'influence du confinement sur ce comportement. Un montage en couche mince a été mis au point au laboratoire, permettant d'obtenir une couche d'électrolyte (d'épaisseur inférieure à quelques centaines de micromètres) entre deux plans parallèles contenant respectivement des électrodes en cuivre pur et en aluminium pur. Le courant et le potentiel galvaniques ont été suivis en fonction du temps, de la distance entre les deux métaux, ainsi que du rapport des surfaces variant entre 10 et 0,1 entre le cuivre et l'aluminium. Après le remplacement de l'électrode supérieure par une paroi isolante, le comportement de l'électrode de cuivre a été suivi en présence d'ions Al3+ dans la couche mince. Enfin, le mécanisme de couplage galvanique est discuté en tenant compte de la modification du pH au sein de la couche mince d'électrolyte.
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Dates et versions

tel-00831650 , version 1 (07-06-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00831650 , version 1

Citer

Sameer Joma. Couplage galvanique Cu-Al en milieu confiné. Chimie. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00831650⟩
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