Estudo da corrosão localizada da liga de alumínio 7475-T761 por espectroscopia de impedância eletroquímica global e local em meio de sulfato de sódio

Aluminum alloys used in the aerospace industry with structural purpose exhibit a complex microstructure due to thermal and mechanical treatments they are submitted for improving their strength. The microstructure of these alloys is characterized by the presence of a great number of intermetallic (IM) particles, the electrochemical activity of which is different from the matrix leading to the onset of localized corrosion phenomena associated with local galvanic cells. In the last decade local electrochemical impedance spectroscopy (LEIS) has been used as a powerful tool to elucidate local features associated with corrosion and also to study theoretical issues related to current and potential distributions at electrode surfaces and their correlation with surface reactivity. This technique is based on the calculation and analysis of different local impedances acquired by a bi-electrode probe positioned in the vicinity of the electrode surface. The aim of the present work is to study localized corrosion of Al alloy 7475-T761, used with structural purpose in aircraft wings and fuselages, in sulfate containing media using global electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and LEIS associated with microstructural characterization by SEM/EDS. The results of the investigations with the global techniques together with the microstructural characterization confirmed that local pH increasing at the matrix/IM interface due to the cathodic reaction on the IMs is the most important cause for the localized corrosion of the alloy. This process leads to local dissolution of the passive layer and to an important depolarization of the Al oxidation reaction leading to a great increase in the corrosion rate of the metal. On the other hand the investigations using the rotating disk electrode (RDE) revealed that sulfate ions increase the anticorrosion performance of the passive layer and are particularly aggressive at Cu-rich IMs. Regarding the studies with the LEIS technique they were mainly performed using an Al 7475/Cu model electrode aiming to simulate the electrochemical activity at the IM/alloy interface. This approach was new as, to the best of our knowledge, it was the first time a commercial alloy was used as one of the component of a model electrode for local electrochemical investigation. The results were in accordance with theoretical models already developed for the effects of geometry induced current and potential distributions on the electrode surface reactivity, and also showed that the bi-electrode was sensitive to minute change of the electrochemical activity at the interface of the galvanic couple, which was confirmed by SEM/EDS analysis. Another originality of the present work regarding the use of LEIS was that, for the first time, a tri-electrode was used to acquire the local impedance diagrams. This system allows the simultaneous measurement of the normal and radial components of the local current making possible a better comprehension of the local interfacial phenomena. The results of the measurements with this new system were in good agreement with the theoretical model for the local electrochemical response presented in this work, indicating that it can be a valuable tool for a better comprehension of the local interfacial processes.Les alliages d'aluminium utilisés dans l'industrie aérospatiale présentent une microstructure complexe en raison des traitements thermiques et mécaniques auxquels ils ont été soumis pour l'amélioration de leur dureté. La microstructure de ces alliages est caractérisée par la présence d'un grand nombre de particules intermétalliques (IM) dont l'activité électrochimique est différente de celle de la matrice environnante conduisant à l'apparition de phénomènes de corrosion localisée comme des cellules galvaniques. Au cours de ces dix dernières années, la spectroscopie d'impédance électrochimique locale (SIEL) a été utilisée comme un outil puissant pour mettre en évidence les caractéristiques locales associées à la corrosion ainsi qu'étudier les questions théoriques liées aux distributions de courant et potentiel à la surface des électrodes et leur corrélation avec la réactivité de surface. Cette approche est basée sur l'analyse des différentes impédances locales acquises par une bi-électrode placée au voisinage de la surface de l'électrode et sur la simulation de ces résultats. L'objectif de ce travail est d'étudier la corrosion localisée d'un alliage Al 7475-T761, utilisé, pour ses propriétés mécaniques, dans les ailes d'avion et le fuselage, dans les milieux contenant des ions sulfate au moyen de la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIEL) et de la SIEL associés à la caractérisation microstructurale par MEB/EDS. Les résultats obtenus avec les techniques globales ainsi que la caractérisation microstructurale ont confirmé que le pH local augmente à l'interface matrice/IM en raison de la réaction cathodique sur les particules IM qui est la cause la plus importante de corrosion localisée de l'alliage. Ce processus conduit à la dissolution locale de la couche passive et à une dépolarisation importante de la réaction d'oxydation de l'aluminium conduisant à une forte augmentation de la vitesse de corrosion du métal. D'autre part, les études mettant en oeuvre l'électrode à disque tournant (RDE) ont révélées que les ions sulfate augmentent les performances anti corrosion de la couche passive et sont particulièrement agressifs à linterface IM/Cu. En ce qui concerne les études avec la technique SIEL, elles ont été effectuées en utilisant un couple modèle Al 7475/Cu afin de simuler la réactivité électrochimique de l'interface IM/alliage. A notre connaissance, cette approche est nouvelle car c'est la première fois qu'un alliage commercial a été utilisé comme l'un des composants d'un couple modèle pour des études électrochimiques locales. Les résultats obtenus sont conformes aux modèles théoriques déjà développés pour les effets induits par la géométrie sur les distributions de courant et de potentielle sur la réactivité de surface des électrodes. Il a également été montré que la bi-électrode est sensible à de petites variations de la réactivité électrochimique à l'interface du couple galvanique, ce qui a été confirmé par SEM / EDS. Une autre originalité de ce travail concernant la technique SIEL, est l'utilisation pour la première fois d'une tri-électrode acquérir les diagrammes d'impédance locale. Ce système permet la mesure simultanée des composantes normale et radiale de la densité de courant locale et rend possible une meilleure compréhension des phénomènes locaux interfaciaux. Les résultats des mesures avec ce nouveau système sont en bon accord avec le modèle théorique de la réponse électrochimique locale présenté dans ce travail, montrant ainsi que qu'il peut être un outil précieux pour une meilleure compréhension des processus électrochimiques locaux