Un potentiostat destiné à la recherche sur la corrosion contrôle le potentiel d'un échantillon métallique par rapport à une électrode de référence et mesure le courant qui circule lorsque le métal se corrode. À partir de ce courant, il est possible de calculer la vitesse de corrosion, de déterminer si un métal est susceptible de se piquer et de suivre la dégradation d'un revêtement protecteur.
Les essais électrochimiques fournissent ces réponses en quelques heures. Un essai au brouillard salin sur le même revêtement peut prendre des mois.
Cette page présente les techniques de fonctionnement d'un potentiostat de corrosion, les caractéristiques techniques essentielles pour les travaux sur la corrosion, ainsi que les instruments d' PalmSens s adaptés à chaque type de recherche.
Potentiostats pour la recherche sur la corrosion
Trois configurations d' PalmSens s couvrent la plupart des laboratoires de corrosion : le kit de corrosion SIE pour les essais de corrosion quotidiens, le kit de corrosion SIE Plus pour les revêtements et les travaux sur le terrain, et le MultiEmStat4 pour l'analyse en parallèle de nombreux échantillons. Les deux kits comprennent une cellule de corrosion, des câbles, le logiciel PSTrace et le manuel de corrosion.
Pourquoi la corrosion est-elle mesurée par des méthodes électrochimiques ?
La corrosion est le plus souvent un processus électrochimique. À la surface du métal, une réaction anodique dissout le métal, tandis qu’une réaction cathodique, telle que la réduction de l’oxygène, consomme les électrons libérés. Ces deux courants sont égaux et opposés ; ainsi, un échantillon en cours de corrosion ne présente pas de courant net en soi.
Un potentiostat permet de rendre visible ce courant caché. Il éloigne légèrement l'échantillon de son potentiel de corrosion et mesure la réponse du courant. À partir de cette réponse, on détermine le courant de corrosion et la vitesse à laquelle le métal se dissout.
Ce même principe est utilisé pour comparer des alliages, tester des inhibiteurs de corrosion et évaluer des revêtements, ce qui explique pourquoi l'électrochimie est devenue une méthode standard dans la recherche sur la corrosion.
Les techniques nécessaires au fonctionnement d'un potentiostat de corrosion
La recherche sur la corrosion s'appuie sur un petit ensemble de techniques. Chacune d'entre elles apporte une réponse à une question différente concernant le métal ou le revêtement, et un potentiostat de corrosion doit pouvoir toutes les prendre en charge.
| Technique | Ce qu'il vous apprend |
|---|---|
| Potentiel en circuit ouvert (OCP) | Le potentiel de corrosion de l'échantillon, et s'il est stable avant de commencer |
| Polarisation linéaire (LPR) | La résistance de polarisation, mesurée à proximité du potentiel de corrosion sans endommager l'échantillon |
| Polarisation potentiodynamique et courbe de Tafel | Courant de corrosion, pentes de Tafel et vitesse de corrosion |
| Polarisation cyclique | Sensibilité à la corrosion par piqûres et capacité du métal à se repassiver |
| Spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) | Résistance et capacité des revêtements, absorption d'eau, délamination et estimation du délai avant défaillance |
| Amperométrie à résistance nulle (ZRA) | Le courant galvanique entre deux métaux différents en contact |
Caractéristiques techniques essentielles pour les travaux sur la corrosion
Plage de courant aux deux extrémités. Un échantillon d'acier nu plongé dans un acide peut absorber des milliampères, tandis que le courant traversant un revêtement intact se situe dans la plage des nanoampères, voire en dessous. Un potentiostat de corrosion doit mesurer ces deux valeurs avec une bonne résolution.
Courant maximal. Les échantillons de grande taille, les électrolytes agressifs et une polarisation éloignée du potentiel de corrosion sont autant de facteurs qui augmentent le courant. Un courant maximal de 200 mA couvre la plupart des travaux de corrosion en laboratoire.
En matière de corrosion, l'instrument doit pouvoir mesurer toute la plage : des milliampères sur un échantillon nu, jusqu'aux nanoampères à travers un revêtement intact.
Plage de fréquences SIE. Le comportement du revêtement apparaît à basses fréquences, souvent dans la gamme des millihertz ; c'est pourquoi la limite inférieure de l'analyseur d'impédance est primordiale. Tous les instruments présentés sur cette page descendent jusqu'à 10 µHz.
Isolation par rapport à la terre. Les mesures ZRA et les échantillons reliés à la terre, tels que les structures installées, nécessitent un potentiostat qui ne soit pas référencé par rapport à cette même terre. L'isolation galvanique, c'est-à-dire un instrument alimenté par batterie et sans câble de connexion à l'ordinateur, permet de résoudre ce problème.
Logiciel dédié à la corrosion. L'analyse de Tafel, le calcul de la vitesse de corrosion et l'ajustement du circuit équivalent doivent faire partie intégrante du logiciel, et non être effectués a posteriori dans un tableur. PSTrace dispose d'un mode dédié à la corrosion à cet effet.
Lequel correspond à vos recherches sur la corrosion ?
Le kit de corrosion SIE s'articule autour de l'EmStat4S HR. Il prend en charge toutes les techniques de corrosion courantes, y compris le SIE jusqu'à 200 kHz et la ZRA, délivre jusqu'à ±200 mA à ±6 V et tient dans la paume de la main. Pour les courbes de polarisation sans impédance, le kit de corrosion de base utilise le même instrument, mais sans le module SIE.
Le kit de corrosion SIE Plus comprend le PalmSens4. Sa plage de tension de ±10 V, ses plages de courant allant jusqu'à 100 pA et sa fréquence SIE pouvant atteindre 1 MHz conviennent parfaitement à la recherche sur les revêtements, tandis que sa batterie et sa connexion Bluetooth en font l'appareil idéal pour les mesures sur site.
Le MultiEmStat4 fonctionne avec 4, 8 ou 12 canaux en parallèle. Cela convient au criblage d'inhibiteurs, aux échantillons en réplicats et aux essais de revêtement de longue durée, pour lesquels un seul canal retarderait l'expérience de plusieurs semaines. Une isolation galvanique est disponible par canal pour la ZRA.
| Spécifications | Kit de corrosion SIE (EmStat4S HR) | Kit de corrosion SIE Plus (PalmSens4) | MultiEmStat4 HR |
|---|---|---|---|
| Canaux | 1 | 1 | 4, 8 ou 12 |
| Gamme potentielle | ±6 V | ±10 V (ou ±5 V) | ±6 V |
| Courant maximal | ±200 mA | ±30 mA (typique) | ±200 mA par canal |
| Gammes actuelles | 100 nA – 100 mA | 100 pA – 10 mA | 100 nA – 100 mA |
| SIE | 10 µHz – 200 kHz | 10 µHz – 1 MHz | 10 µHz – 200 kHz |
| ZRA | Oui | Oui | Oui, avec option d'isolation galvanique |
| Puissance | USB-C | Alimentation par USB ou batterie interne, Bluetooth | Alimentation par USB ou sur secteur |
| Cellule de corrosion et manuel inclus | Oui | Oui | Non |
Caractéristiques techniques telles que publiées sur les pages produits du site PalmSens .
Évaluation des revêtements en 24 heures avec REAP
De nombreux revêtements sont encore testés en les exposant au brouillard salin pendant des mois. L'évaluation électrochimique rapide des peintures (REAP) réduit cette durée à 24 heures.
REAP combine le SIE avec le décollement cathodique sur une série d'échantillons et extrapole le comportement à long terme pour estimer le délai de rupture. Comme cette méthode repose sur plusieurs échantillons, un instrument multicanaux tel que le MultiEmStat4 permet de gagner un maximum de temps dans ce cas.
Surveillance de la corrosion en dehors du laboratoire
Les ponts, les canalisations et le béton armé se corrodent sur place, et non dans un bécher. Le PalmSens4 fonctionne grâce à sa batterie interne et se connecte via Bluetooth, ce qui permet d'effectuer une mesure complète de la corrosion sur site et de l'enregistrer dans l'appareil.
Pour les installations permanentes nécessitant des mesures sur plusieurs mois et la transmission des données à distance, PalmSens conçoit des moniteurs de corrosion dédiés à partir de ses modules OEM, tels que l'EmStat Go et l'EmStat Pico.
Demander un devis
Les kits de corrosion sont proposés sous forme d'ensemble complet comprenant : un potentiostat, une cellule de corrosion, des câbles, le logiciel PSTrace et le manuel sur la corrosion. Les instruments multicanaux sont proposés selon la configuration, car le nombre de canaux, la plage de courant et les options telles que le SIE et l'isolation galvanique ont tous une incidence sur le prix.
Décrivez les échantillons et les techniques que vous comptez utiliser, et le devis correspondra exactement à ce dont vous avez réellement besoin pour effectuer vos mesures.
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Questions fréquemment posées
Que mesure un potentiostat lors d'essais de corrosion ?
Il permet de contrôler le potentiel de l'échantillon métallique par rapport à une électrode de référence et de mesurer le courant qui en résulte. À partir du courant mesuré autour du potentiel de corrosion, on calcule le courant de corrosion et la vitesse de corrosion.
Quelles techniques électrochimiques sont utilisées pour la recherche sur la corrosion ?
Les méthodes les plus courantes sont le potentiel en circuit ouvert, la polarisation linéaire, la polarisation potentiodynamique avec analyse de Tafel, la polarisation cyclique, la spectroscopie d'impédance électrochimique et l'ampérométrie à résistance nulle.
De quel courant un potentiostat de corrosion a-t-il besoin ?
Cela dépend de la surface de l'échantillon et de l'électrolyte. Un courant maximal de 200 mA suffit pour la plupart des travaux de corrosion en laboratoire, tandis que les mesures sur des revêtements intacts nécessitent des plages de courant sensibles de l'ordre du nanoampère ou inférieures.
Ai-je besoin de le SIE pour la recherche sur la corrosion ?
Pour les métaux nus, les mesures de polarisation suffisent souvent. Pour les revêtements, le SIE est la technique principale, car elle permet de déterminer la résistance du revêtement, l'absorption d'eau et le décollement sans endommager l'échantillon.
Pourquoi la ZRA nécessite-t-elle une isolation galvanique ?
Un ampèremètre à résistance nulle mesure le courant entre deux métaux reliés électriquement. L'instrument ne doit pas ajouter sa propre connexion à la terre à ce circuit ; il doit donc être flottant.
Peut-on mesurer la corrosion sur le terrain ?
Oui. Un potentiostat alimenté par batterie et doté d'une commande sans fil, tel que le PalmSens4, permet d'effectuer des mesures sur site. Pour la surveillance à distance à long terme, des moniteurs de corrosion dédiés sont construits à partir de modules de potentiostats OEM.