Conserver l'aspect oxydé d'un acier (rouille) : quel moyen ?

[thierry loeve]

Oui, le fer pur a la propriété de ne pas s'oxyder outre mesure. En fait, si j'ai bien compris, c'est plutôt le carbone qui s'oxyde que le fer. Donc plus la teneur en carbone est grande, plus la dégradation est importante. Et comme la teneur de carbone dans le fer pur est minime, ceci explique cela.
C'est ainsi que les ouvrages fait en fer pur il y a quelques siècles sont toujours là malgré le peu d'entretien (pentures des portes d'églises, etc...).
Mais tout n'était pas en fer pur, d'où mon questionnement.

[TheEponymus]

Les plus belles oxydations sont certainement celles de Richard Serra qui tournent dans un éventail de couleurs extraordinaire :

etc...
Un aperçu de son travail : lien.
D'après ce qu'il dit, certaines oxydations durent plus de dix ans et sont très liées à la qualité de l'acier.

[bibi]

Fer pur plus rustol tout simplement : la nature a toujours raison.

[Romain]

Bonjour,
Je vous prie de m'excuser pour ce long silence et vous remercie beaucoup pour ces précieux renseignements.
Je vais aviser.
Cordialement,
Romain

[Baptor]

Oui, le fer pur a la propriété de ne pas s'oxyder outre mesure. En fait, si j'ai bien compris, c'est plutôt le carbone qui s'oxyde que le fer. Donc plus la teneur en carbone est grande, plus la dégradation est importante. Et comme la teneur de carbone dans le fer pur est minime, ceci explique cela.
C'est ainsi que les ouvrages fait en fer pur il y a quelques siècles sont toujours là malgré le peu d'entretien (pentures des portes d'églises, etc...).
Mais tout n'était pas en fer pur, d'où mon questionnement.

En fait, c'est bien le fer qui s'oxyde selon les réactions suivantes :
Air + Eau -> hydroxyde : 2H2O + O2 + 4e- → 4OH-.
Fer -> Fer 2 : Fe + 2OH- → Fe(OH)2 + 2e−
Fer 2 -> Fer 3 : 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3.
Fer 3 vers Oxyde de fer hydraté : 2Fe(OH)3 → Fe2O3.3H2O.

Il faut donc du fer, de l'eau et de l'oxygène pour s'oxyder sous forme de rouille.

Après, il y a des transferts d'électrons (e-) et c'est là où le carbone joue son rôle. Si vous regardez la conduction électrique (transfert d'électron) de l'acier, elle est meilleure que le fer.
De plus dans l'acier, avec certains éléments d'insertion, il peut se former des formes intermédiaires de fer 2 ou 3 qui du coup arrivent plus vite à l'état de rouille.

Après si tu veux conserver l'aspect oxydé (rouillé) sans qu'il évolue, il faut le protéger de l'air. Tu peux donc le recouvrir de toutes sortes de matériaux, peintures, vernis, etc...
L'inconvénient étant que ce produit va dénaturer le visuel.

Une autre méthode consiste a faire de la protection cathodique ou anodique.
Il faut pour cela avec un matériau (métallique si possible) qui réagisse plus facilement que le fer/acier. Du coup, c'est lui qui va s'oxyder à la place. Ou alors, faire de la protection électrique pour empêcher que les électrons participent a la réaction en infligeant un potentiel à la pièce que tu veux protéger. (Il s'agit de quelques volts.)

[thierry loeve]

Merci Baptor pour la rectification.
Donc si je te comprends bien, le fer pur s'oxyde moins que l'acier car il est moins conducteur.

Faire une barrière à l'air est-il suffisant ?

Cuprite nous avait fait la remarque que les acides s'incrustent entre les molécules et continuent d'agir même sous du vernis.
Je pense que l'acidité de l'air est négligeable dans ce cas, mais qu'en est-il de l'humidité lorsque la pièce à protéger est en extérieur depuis longtemps (grille de fenêtre scellées, portails, etc...) ? Il y risque de l'enfermer entre le métal et la protection, mais l'eau sans air attaquera-t-elle le métal ?

[Baptor]

Pour le fer et l'acier, c'est bien cela.

Pour la barrière, Je ferais une réponse de gascon, oui et non....
Selon le type de protection, c'est mauvais : exemple des peintures aux particules métalliques (zinc et autres) car cela diminue leur effet.
Logiquement si on l'isole de l'air, on va arrêter l'oxydation (car sans air, pas d oxygène donc pas d'oxydation).
Après, il existe d'autres types de corrosion que celle en milieu humide mais elles sont beaucoup plus longues.

Après il faut savoir que faire une barrière à l'air est très difficile, et les protections habituelles ne sont pas parfaites et ne font que réduire les problèmes.
Dans le cas où elle est parfaite, une fois l'air contenu sous la protection (car il en reste toujours) et les molécules d'eau et d'hydroxyde consommées, il n'y a plus beaucoup de problèmes.
Même en cas d'humidité, il n'y aura pas de problème car elle se déposera sur le film de protection et ne sera pas en contact avec le métal.

Après pour le vernis, le problème qu'il pose est qu'il est rigide, et donc comme dit précédemment, les changements de températures et autres vont le fissurer. De plus, qui parmi nous a le courage d'aller vernir les poteaux encastré dans les murs ?

La solution est d'utiliser des résines élastiques mais celles-ci sont hors de prix ; ou alors de vernir, et de protéger les extrémités par du zinc.
Le zinc étant plus facilement oxydable que le fer / acier, il sera attaqué à sa place (la nature est flemmarde). Du coup, on peut protéger les extrémités en les gainant dans du zinc (dans les murs et attaches) ; voire si le portail est creux, mettre un barreau qui court sur la longueur. En général, c'est suffisant pour tenir un bon paquet d'années pour peu que le vernissage soit bien fait.

Sachez aussi que si vous trouvez des résines ou vernis qui tiennent sur l'huile, c'est parfait. Car en laissant "gras" (pas trop non plus mais cela pénètre plutôt bien - cf la vielle poêle a crêpe de l'arrière grand mère qui est toujours intact (sauf son manche) - le métal avant de le vernir, le corps gras repoussera l'eau en cas de fissures... cela le protègera de l'humidité.

A oui j'oubliais : Une protection n'est jamais infinie. On peut réduire la corrosion, la vaincre un moment, mais elle finira toujours par réapparaître, le jour où vous relâchez vos efforts. Mais n'oubliez pas non plus que la durée de vie est largement supérieure a la vôtre.

Pour ce qui est de l'acidité de l'air, l'air étant composé d'oxygène, d'azote et de quelques gaz autres (CO2, etc), je ne vois pas de quoi elle peut venir à part de corps étranger contenus dans l'humidité de l'air. De plus un acide n'agit pas selon le principe de l'oxydation mais selon celui de l'oxydoréduction, donc dans ce cas, en absence d'eau et d'air, il fonctionnera toujours, mais il s'use au fur a mesure et finira par s'arrêter une fois sa transformation complète.

[thierry loeve]

Grand merci pour ces précisions.
Un vernis qui tiendrait sur du gras : si quelqu'un en connait un je suis preneur, mais n'y a-t-il pas un risque de décollement, surtout en extérieur ?