La forme spéciale de corrosion des vis en titane !
Les vis en alliage de titane (comme le TC4) sont réputées pour leur excellente résistance à la corrosion, mais cela ne signifie pas qu'elles sont totalement à l'abri de la corrosion. Dans certains environnements spécifiques et agressifs, les vis en titane peuvent présenter des formes particulières de corrosion.
Comprendre ces formes particulières de corrosion est crucial pour la sélection et l'installation correctes des vis en titane.
Principe de base : « film de passivation » de titane
La résistance à la corrosion du titane provient d'une couche d'oxyde (principalement TiO₂) extrêmement fine (environ 3 à 5 nanomètres) mais anormalement dense et stable, présente à sa surface. Ce film de passivation est capable de s'auto-réparer dans la plupart des environnements et de protéger le métal. Cependant, dans certaines conditions particulières, ce film peut être endommagé, entraînant ainsi la corrosion.
Plusieurs formes particulières de corrosion vis en titane
1. Corrosion des interstices
Il s'agit de la forme la plus courante et la plus alarmante de corrosion localisée des alliages de titane dans les environnements contenant du chlore.
Conditions d'occurrence :
- Il existe des espaces étroits (généralement entre 0,025 mm et 0,1 mm de largeur).
- On trouve dans les interstices des milieux corrosifs stagnants (notamment des solutions aqueuses contenant des ions chlorure, comme l'eau de mer, l'eau salée et l'air humide chargé de sel).
Pourquoi cela s'est-il produit :
- L'oxygène a beaucoup de mal à diffuser à l'intérieur à travers les interstices et ne peut donc pas maintenir la concentration d'oxygène requise pour le film de passivation.
- La concentration en ions chlorure dans l'espace intersticiel augmente, et la valeur du pH diminue (l'acidité devient plus forte).
- Lorsque la valeur du pH environnemental est inférieure à une certaine valeur critique (environ 1-2 pour les alliages de titane), le film de passivation sera endommagé et subira une dissolution active.
Risques spécifiques liés aux vis :
- Entre le bouchon à vis et la surface de contact du composant.
- Au niveau de l'écart d'engagement fileté.
- La surface de contact de la rondelle sous la tête de vis.
- Tout point aveugle où les électrolytes ont tendance à s'accumuler.
2. Corrosion galvanique
Également appelée « corrosion de contact » ou « corrosion hétérogène des métaux », c'est l'étape la plus propice aux erreurs lors de la pose de vis en titane.
Conditions d'occurrence :
Les vis en titane entrent en contact direct avec un métal ayant un potentiel plus négatif (actif), tel que l'aluminium ou l'acier au carbone, dans l'électrolyte.
Qui sera touché :
L'essentiel est que le titane lui-même sera protégé, tandis que les métaux réactifs en contact avec lui (comme les cadres en aluminium et les pièces en magnésium) accéléreront la corrosion !
Pourquoi cela s'est-il produit :
Parmi les métaux courants, le titane possède un potentiel positif (il est plus « inerte »), ce qui équivaut à une « cathode ». L’aluminium, l’acier et d’autres matériaux sont des « anodes ». Lorsqu’ils forment un circuit à travers l’électrolyte, l’anode accélère la dissolution afin de protéger la cathode.
Risques spécifiques liés aux vis :
- Le vissage direct de vis en titane dans les trous filetés des cadres en alliage d'aluminium peut provoquer une corrosion et une dégradation rapides des trous filetés en aluminium dans les environnements humides, ce qui conduit finalement à la rupture du filetage et au desserrage des vis.
- Contact entre les vis en titane et les rondelles ou pièces en acier au carbone
3. Fragilisation par l'hydrogène
Il s'agit d'une forme grave de défaillance pouvant entraîner une fracture fragile et soudaine.
Conditions d'occurrence :
- Les atomes de titane absorbent facilement les atomes d'hydrogène.
- Lorsque le titane se trouve dans l'environnement suivant, l'hydrogène s'infiltre :
- Protection cathodique excessive : par exemple, dans la corrosion galvanique, le titane utilisé comme cathode subira une réaction de dégagement d’hydrogène.
- Dans la réduction des acides tels que l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique.
- Environnement hydrogène à haute température et haute pression.
- Revêtement ou traitement de surface inapproprié (tel qu'un lavage à l'acide contenant de l'hydrogène).
4. Fissuration par corrosion sous contrainte
La rupture fragile se produit sous l'action combinée d'un environnement corrosif spécifique et d'une contrainte de traction.
Conditions d'occurrence :
Milieux corrosifs spécifiques : pour les alliages de titane, les principaux sont l’acide nitrique fumant, le méthanol, les halogènes, les chlorures solides, etc. L’alliage de titane TC4 présente une excellente résistance à la corrosion sous contrainte dans l’atmosphère ordinaire ou dans l’eau de mer.
Contrainte de traction continue : il peut s'agir d'une charge externe ou d'une contrainte résiduelle interne générée lors du serrage des vis.
Risque lié aux vis :
Cela peut se produire dans des environnements très particuliers (comme les équipements chimiques), mais pour des applications quotidiennes comme les VTT, le risque est extrêmement faible.