Comprendre la rouille : quels métaux corrodent et comment cela se produit

Qu'est-ce que la rouille ?

La rouille, communément appelée oxydation, se produit quand le fer ou des alliages contenant du fer, comme l'acier, sont exposés à l'oxygène et à l'eau pendant une longue période.

La rouille se forme quand le fer subit l'oxydation, mais toute oxydation ne forme pas de rouille. Comme dit précédemment, seul le fer ou les alliages contenant du fer peuvent rouiller, mais d'autres métaux peuvent corroder de façon similaire.

Qu'est-ce que la corrosion ?

La corrosion se produit quand un élément qui perd facilement ses électrons (comme certains métaux) se combine avec un élément qui absorbe les électrons supplémentaires (l'oxygène) et entre en contact avec une solution électrolytique (l'eau). Le rôle de l'eau est d'accélérer le flux d'électrons du métal vers l'oxygène.

Ce processus s'appelle réaction d'oxydoréduction (redox) et est en fait deux processus chimiques simultanés : réduction et oxydation.

Qu'est-ce que la réduction ?

La réduction est la réaction chimique quand une molécule gagne un électron. C'est le rôle de l'oxygène dans la corrosion des métaux.

Qu'est-ce que l'oxydation ?

L'oxydation est l'opposé de la réduction : réaction quand une molécule perd un électron. C'est le rôle du métal dans la corrosion. La rouille et la patine (couleur verte bizarre) du cuivre sont les résultats visibles de la perte d'électrons du métal vers l'air.

Le cuivre, le fer et l'aluminium rouillent-ils ?

Techniquement, seul le fer et les alliages contenant du fer peuvent rouiller. D'autres métaux, y compris précieux comme or et argent, peuvent corroder de façon similaire.

Ce qui distingue certains métaux, c'est la durée qu'il leur faut pour commencer à rouiller ou corroder.

Voici quelques métaux courants et leur résistance à la rouille et corrosion.

Le cuivre rouille-t-il ?

Le cuivre ne rouille pas, cependant il corrode. Le cuivre est naturellement brun et devient vert brillant en corrodant. Si certains considèrent cela comme ternissement plutôt qu'oxydation, le métal subit un processus de « rouille » similaire.

Dans un environnement naturel, le cuivre est extrêmement réticent à corroder. Le type de corrosion qui casse les tuyaux d'eau en cuivre s'appelle corrosion érosion et ne se produit qu'à cause de l'exposition à l'eau turbulente sur longue période.

Communément vu sur vieilles pièces, la fameuse et belle « patine » verte peut prendre jusqu'à 20 ans pour se former complètement.

C'est l'un des rares métaux qui se trouve naturellement comme métal directement utilisable, par opposition à être extrait d'un minerai (bien qu'il puisse être créé autrement). Cela, et le fait que le cuivre est très tendre et facile à travailler, en a fait l'un des premiers métaux travaillés par l'homme.

En fait, le cuivre était si important qu'on a une période historique appelée l'Âge du Cuivre.

Le cuivre est hautement conducteur à la chaleur et l'électricité, couramment utilisé dans le câblage électrique.

Il est aussi très bas dans la série de réactivité, un outil en chimie classant les métaux du plus réactif au moins réactif aux acides, eau, extraction de métaux, etc. Grâce à sa faible réactivité, un alliage spécifique (90 % cuivre, 10 % nickel) est utilisé pour pièces de bateaux exposées à l'eau de mer, ou comme tuyaux pour eau potable. Regardez autour de vous : beaucoup d'appareils utilisent des tuyaux cuivre pour l'eau.

Selon le Département US du Logement et Développement Urbain, un tuyau cuivre moyen dure 50-70 ans.

Le fer rouille-t-il ?

Oui. Rappel : techniquement seul le fer et alliages contenant du fer peuvent rouiller.

Comparé à la corrosion d'autres métaux, le fer rouille relativement vite, surtout exposé à l'eau et l'oxygène. En fait, exposé à l'eau et l'oxygène, il peut commencer à rouiller en quelques heures.

Le fer rouille aussi vite s'exposé à hautes températures. Les températures extrêmes altèrent la composition chimique du métal, le rendant extrêmement enclin à se recombiner avec l'oxygène ambiant.

L'aluminium rouille-t-il ?

L'aluminium est l'un des métaux les plus utilisés, et sans doute le plus célèbre pour NE PAS rouiller. L'aluminium ne rouille pas, seule l'oxydation spécifique du fer s'appelle rouille et il n'y a pas de fer dans l'aluminium. Cependant, comme tous les métaux, l'aluminium est susceptible à la corrosion.

L'aluminium est fabriqué en 3 étapes :
Étape 1. Extraction
Étape 2. Traitement
Étape 3. Réduction électrolytique (créant l'aluminium réel)

L'aluminium vient d'un minéral appelé bauxite. La bauxite se trouve principalement en zones sub-tropicales : Afrique, Antilles, Amérique du Sud, Australie – bien que quelques petits gisements existent ailleurs comme Europe. L'Australie est le plus grand producteur, fournissant ~23 % de la production mondiale.

Cette bauxite est traitée en oxyde d'aluminium, atomes d'aluminium et oxygène liés.

L'oxyde d'aluminium a alors un courant électrique le traversant, séparant les composants. Bulles d'oxygène à une extrémité, gouttelettes d'aluminium fondu pur à l'autre.

Environ 4-5 tonnes de bauxite donnent 2 tonnes d'oxyde d'aluminium, créant 1 tonne d'aluminium pur.

L'aluminium corrode beaucoup plus lentement que d'autres métaux comme le fer. Selon Stanford, la raison pour laquelle l'aluminium ne corrode pas aussi facilement est sa réaction spéciale avec l'eau.

Normalement, l'eau en contact avec le métal encourage celui-ci à céder ses électrons plus vite à l'oxygène ambiant.

L'aluminium a une réaction spéciale à l'eau. Quand l'eau touche l'aluminium, les atomes d'aluminium et d'oxygène (contenus dans le métal – pas l'oxygène de l'air) s'éloignent l'un de l'autre.

Ils finissent presque 50 % plus loin qu'au départ. Cette réaction change la structure moléculaire juste assez pour la rendre chimiquement inerte, signifiant qu'elle ne corrode pas aussi facilement.

Comment empêcher les métaux de rouiller

La rouille est une réaction chimique naturelle. Malgré que certains métaux rouillent plus vite, cela ne devrait pas vous décourager de les utiliser. Il y a beaucoup de façons de prévenir la rouille : peintures et revêtements métalliques, barrières sacrificielles, films barrières, solutions anti-rouille, étamage. Chaque méthode utilise différents composés pour créer une barrière protectrice entre le métal et les éléments causant rouille et corrosion.

Apprenez quels métaux NE ROUILLENT PAS ici.

Pour plus d'infos sur la prévention de la rouille, consultez nos blogs : Comment empêcher l'acier et le fer de rouiller et Solutions anti-rouille pour vos produits en acier inoxydable