Pourquoi les corps des luminaires se corrodent.

Ce que vous voyez réellement sur le terrain

Les dépôts blancs sur l'aluminium, la rouille brun rougeâtre provenant des pièces ferreuses et les cloques ou l'écaillage du revêtement justifient une enquête. L’apparence seule n’identifie pas la composition du dépôt ni sa cause. Inspectez les joints, les fixations, les surfaces endommagées et les zones où l'eau ou les sels peuvent s'accumuler.

Ce que tous ces signes ont en commun, c'est qu'ils marquent la fin d'un processus, pas le début. La surface a déjà été exposée à l'humidité pendant une longue période avant que le changement ne soit visible à l'œil nu.

Le mécanisme – ce que la corrosion nécessite réellement

La corrosion métallique est un processus électrochimique qui nécessite un circuit fermé en quatre parties. Une anode est un métal qui cède des électrons et se dissout ainsi. Une cathode est un métal ou une zone de surface plus noble qui reçoit ces électrons. Un électrolyte, le plus souvent de l’humidité, transporte des ions entre les surfaces. Les électrons ont également besoin d’un chemin conducteur à travers le métal ou d’une connexion électrique entre différents métaux. Le processus devient considérablement plus actif lorsque l’humidité contient des ions dissous provenant du sel. Coupez n'importe quelle partie du circuit et ce processus électrochimique s'arrête.

C'est aussi pourquoi deux métaux différents en contact l'un avec l'autre peuvent être bien pires que l'un ou l'autre métal seul. Dans la série galvanique, les métaux tels que le zinc et l’aluminium se situent vers l’extrémité réactive, tandis que l’acier inoxydable et le cuivre se situent plus près de l’extrémité noble.

Lorsqu'un métal moins noble entre en contact électrique avec un métal plus noble en présence d'humidité, la paire agit comme une petite batterie. Une fixation en acier inoxydable non isolée directement dans un boîtier en aluminium en est un exemple. Le métal le moins noble est consommé plus rapidement qu’il ne l’aurait été seul. (TWI)

L'aluminium se protège normalement grâce à une fine couche d'oxyde dense qui se forme naturellement lors de l'exposition à l'air. Les ions chlorure – provenant du sel marin ou du sel de déneigement – peuvent décomposer cette couche localement et déclencher ce que l’on appelle une corrosion par piqûres, où l’attaque se concentre en petits points plutôt que de se propager uniformément. Une attaque localisée similaire – corrosion caverneuse – se développe fréquemment sous les joints, les rondelles et autres joints dissimulés où l’humidité est emprisonnée et ne peut pas sécher.

Le rôle de l'environnement — et le vieillissement des revêtements de surface

Un électrolyte à lui seul ne suffit pas – il a besoin d’un chemin vers le métal. Les revêtements organiques tels que la peinture humide et le revêtement en poudre diffèrent de l'anodisation. Leurs performances à long terme peuvent être affectées par le rayonnement UV, les cycles de température, l’humidité, les dommages mécaniques ainsi que la qualité du prétraitement, l’épaisseur du film et l’adhésion. Si un revêtement organique perd sa continuité, le métal sous-jacent peut être exposé à l'humidité et au sel.

L'anodisation est une couche d'oxyde anodique sur l'aluminium, pas de peinture. Ses performances dépendent de facteurs tels que l’alliage, l’épaisseur de la couche, l’étanchéité, les défauts et l’exposition réelle. L'environnement peut donc affecter les revêtements organiques et les couches d'oxyde anodique par différents mécanismes ; Toutes les couches superficielles ne peuvent pas être décrites comme devenant inévitablement plus fragiles jusqu'à ce que des microfissures se forment.

Un test de corrosion selon la norme ISO 9227 ne vérifie pas l'indice de protection contre la pénétration IP66.

Le problème des attaches

L'un des risques de corrosion les plus négligés dans les luminaires publics n'est pas le boîtier lui-même mais les fixations et les supports utilisés pour l'assembler et le monter. Un boulon en acier zingué enfoncé dans un boîtier en aluminium crée une cellule galvanique classique au moment où l'humidité comble le joint. L'aluminium fait office d'anode et est consommé à un rythme accéléré, produisant la poudre d'oxyde blanc caractéristique autour de la tête de fixation et, au fil du temps, un affaiblissement structurel du joint.

La solution consiste soit à utiliser des attaches du même métal ou d'un métal compatible, soit à isoler des métaux différents avec des rondelles ou des revêtements non conducteurs afin qu'aucun chemin électrique continu n'existe entre eux. Dans la pratique, ce détail est souvent spécifié de manière incohérente : un boîtier peut être classé pour les environnements corrosifs alors que les fixations fournies avec celui-ci ne le sont pas.

Comment le choix des matériaux change l'image

Le matériau à partir duquel le boîtier est fabriqué détermine le déroulement de ce processus – mais aucun métal commun n'est totalement épargné. L'acier non traité ou endommagé rouille relativement rapidement sans sa propre protection. L'acier galvanisé à chaud est protégé par la couche de zinc jusqu'à ce que cette couche soit consommée, moment auquel l'acier sous-jacent se corrode de la même manière que l'acier non traité.

L’aluminium possède une couche d’oxyde naturellement protectrice, mais les chlorures peuvent provoquer des piqûres et le contact avec des matériaux plus nobles peut accroître l’attaque galvanique. L’acier inoxydable peut également subir une corrosion par piqûres ou une corrosion caverneuse. Comparez les alliages et les états de surface spécifiés dans les mêmes conditions d’exposition.

Le matériau non métallique SMC lui-même ne possède pas de structure de réseau métallique du type requis pour la corrosion électrochimique à base de métal. La corrosion galvanique et les piqûres ne peuvent donc pas se produire dans le matériau SMC lui-même. Cette limitation ne s'étend pas aux fixations métalliques ou aux autres composants du luminaire complet. L'adéquation du corps SMC dépend toujours de la qualité exacte du matériau, de la conception complète et de l'exposition réelle aux UV, à la chaleur, à l'humidité, aux produits chimiques et aux sollicitations mécaniques.

Pour l'approvisionnement, quatre questions sont plus utiles que de simplement demander si le boîtier est « protégé contre la corrosion » :

1. Pour les substrats métalliques avec des systèmes de peinture de protection entrant dans le champ d'application de l'ISO 12944, quelle catégorie de corrosivité actuelle pertinente a été utilisée et la sélection du système de revêtement complet pour le substrat réel est-elle documentée ?
2. De quel matériau est fabriqué le boîtier lui-même et contient-il du métal susceptible d'être soumis à la corrosion galvanique ?
3. Si des composants métalliques sont présents — attaches, charnières, serrures — sont-ils isolés des autres métaux ou en contact électrique direct avec eux ?
4. Lorsque des essais conformes à la norme ISO 9227 sont cités, le rapport d’essai précise-t-il l’éprouvette, la variante de méthode, la durée d’exposition, les critères d’évaluation et le résultat ?

Résumé

La corrosion n'est pas une défaillance aléatoire mais un processus électrochimique composé de quatre parties : une anode, une cathode, un électrolyte et un chemin électriquement conducteur entre l'anode et la cathode. Tant que le circuit reste fermé, le processus continue – et l’environnement détermine la fréquence et la durée de cette condition.

Les métaux tels que le zinc et l'aluminium se situent vers l'extrémité réactive de la série galvanique par rapport à l'acier inoxydable, ce qui les rend plus sensibles à la fois à la dégradation et à la corrosion galvanique lorsqu'ils sont en contact avec des métaux plus nobles. Un composite thermodurci tel que le SMC ne possède pas la structure métallique requise pour la corrosion électrochimique. La corrosion métallique, galvanique et électrochimique ne peut donc pas se produire dans le corps SMC lui-même ; les autres mécanismes de vieillissement doivent être évalués en fonction de la qualité du matériau et de l'exposition.

Pour l'approvisionnement, une déclaration claire sur les matériaux constitue une base considérablement plus fiable que la vague affirmation de « protégé contre la corrosion » en elle-même. Pour les substrats métalliques entrant dans le domaine d'application de l'ISO 12944, la catégorie de corrosivité pertinente doit être liée à une sélection documentée du système de peinture de protection pour le substrat réel ; il ne s'agit pas d'une classification générale de tous les corps de luminaires. (ISO 12944-2)

Éclairage public côtier : sélection des matériaux et Smögen

Sources et lectures complémentaires

• TWI — Qu'est-ce que la corrosion galvanique et comment la prévenir ?
• AMPP — Qu'est-ce que la corrosion ? (cellule électrochimique)
• ISO 9227:2022 — Essais de corrosion en atmosphères artificielles — Essais au brouillard salin
• ISO 12944-2:2017 — Peintures et vernis — Protection contre la corrosion des structures en acier par des systèmes de peinture protectrice — Partie 2 : Classification des environnements