Tenue à la corrosion atmosphérique de matériaux utilisés en connectique (or/nickel/laiton, nickel/laiton, laiton, cuivre)

¹ Centre d’études et de recherches par irradiation (CERI), 3A, rue de la Férollerie, 45071 Orléans cedex 02, France.
² Équipe interactions gaz solides rattachée au CERI, faculté des sciences, BP 6759, 45067 Orléans cedex 02, France.

Résumé

Une étude qualitative et quantitative de la contamination de différents substrats en présence de gaz polluants (H₂S, SO₂, NO₂ et Cl₂) a été effectuée. Les échantillons corrodés sont du cuivre, du laiton, du laiton recouvert d’un dépôt de nickel électrochimique de 5µm et du laiton recouvert de nickel puis d’un dépôt d'or de 0,4µm. Les essais de corrosion ont été conduits dans de l’air synthétique humide (HR=75%) contenant soit le mélange NO2 (0,2vpm), SO2 (0,2vpm), Cl₂ (0,01vpm), soit le mélange NO₂ (0,2vpm), H₂S (0,2vpm), Cl₂ (0,01vpm). Le comportement des 4 différents substrats a été comparé pour chaque mélange du point de vue des cinétiques de corrosion et également du point de vue de la nature et de la morphologie des produits de corrosion.

On constate que pour chacun des mélanges, le cuivre et le laiton se recouvrent d’une couche continue tandis que pour le laiton recouvert de nickel ou de nickel et d’or on observe la formation de germes. Ces germes sont généralement constitués de sels de nickel parfois également de sels de zinc et de sels de cuivre (uniquement pour les échantillons recouverts d’or) que nous avons identifiés grâce à une méthode développée au laboratoire associant microgravimétrie, chromatographie ionique et absorption atomique. Ces études ont montré que la protection du nickel par l’or exige un dépôt d’or parfaitement étanche. Les porosités dans la couche d’or sont probablement liées à la structure cristalline du dépôt d’or elle même conditionnée par celle du dépôt de nickel sous-jacent. Des essais sont actuellement en cours pour montrer l’influence de la structure cristalline de ces dépôts sur la corrosion.

Abstract

A quantitative and qualitative study of the contamination of different substrates in the presence of some polluting gas (H₂S, SO₂, NO₂ and Cl₂) has been undertaken. Corroded samples are the copper, the brass, the brass covered with an electrochemical deposit of nickel (thickness=5µm) and the brass covered with an electrochemical nickel coating (thickness=5µm) and with a gold coating (thickness=0.4 µm). Tests of corrosion have been carried out in the humid synthetic air (HR=75%) containing either NO₂ (0.2vpm), SO₂ (0.2vpm), Cl₂ (0.01vpm), or NO₂ (0.2vpm), H₂S (0.2vpm), Cl₂ (0.01vpm). The corrosion rates and equally the nature and the morphology of the corrosion products have been compared in each corrosive atmosphere for the 4 different substrates.

In all cases, the copper and the brass are covered with a continuous layer. For the brass with nickel coating or the brass with nickel and gold coating one observes the formation of germs. These germs are generally constituted of salts of nickel sometimes equally salts of zinc and salts of copper (solely for samples with gold coating) identified by a process developed in our laboratory associating ionic chromatography, microgravimetry and atomic absorption. These studies have shown that the protection of the nickel by the gold requires a deposit of gold perfectly tight. The porosities in the layer of gold are probably connected to the crystalline structure of the gold deposit. The crystalline structure of the gold coating depends certainly on the crystalline structure of the deposit of nickel. Tests are now carried out to show the relation between the crystalline deposits structures and corrosion.