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Revêtement sur les conducteurs et corrosion

Les revêtements sur les conducteurs, un procédé efficace pour lutter contre la corrosion ?

Les revêtements ou dépôts de surface sont principalement utilisés pour limiter les phénomènes de corrosion pouvant survenir sur les matériaux conducteurs et impacter leur conductivité.

Mais qu’est-ce que la corrosion exactement ?

La corrosion est une altération sous forme d’oxydation plus ou moins rapide du métal, qui, partant de la surface, migre progressivement dans les couches sous-jacentes. De manière générale, la corrosion se caractérise par un changement d’aspect (ternissement des métaux), une diminution du poids, une perte de la résistance mécanique et la destruction lente du matériau. Les performances électriques sont également affectées, avec souvent une conductivité moindre.

Trois formes de corrosion sont fréquemment rencontrées : la corrosion uniforme, la corrosion localisée et la corrosion intergranulaire (attaque des joints de grain en profondeur formant un réseau de fissure invisible en surface).

La corrosion des métaux est influencée par plusieurs facteurs, comme l’hétérogénéité de constitution chimique, de structure et de tensions internes mais également par l’état de surface et par le milieu environnant.

Un peu de théorie sur la corrosion

Deux types de corrosion altèrent majoritairement les métaux : la corrosion chimique ou acide et la corrosion électro-chimique.

  • La corrosion chimique ou acide correspond à la réaction entre un métal et l’air ambiant dans lequel sont présents de l’oxygène, de la vapeur d’eau et des acides (oxyde de soufre SO2, dioxyde de carbone CO2, hydrogène sulfuré H2S). Lorsqu’un acide est présent, l’attaque du métal peut se produire, transformant alors ce dernier en oxyde, carbonate ou sulfure.
  • La corrosion électro-chimique se produit lorsque de légères différences de propriétés chimiques ou physiques entre des métaux ou des parties d’un même échantillon forment un couple électrique. Contrairement à la corrosion chimique, il n’est pas nécessaire qu’un acide soit présent, mais il suffit que le milieu extérieur soit un électrolyte, ce qui est majoritairement le cas car le métal est presque toujours en contact avec une atmosphère humide, une solution aqueuse pouvant dissoudre des sels et activer la réaction électrolytique.

Ainsi, la corrosion est une réaction de surface des métaux se produisant lorsqu’une dissymétrie quelconque, soit dans le métal, soit dans le milieu environnement en contact est présente. Ce phénomène est presque toujours d’ordre électro-chimique.

Quelles sont les conséquences de la corrosion dans le domaine de la connectique ?

En connectique, un contact physique entre deux pièces est réalisé dans l’objectif de permettre le passage d’un courant électrique. Ainsi, la propriété physique principale est la conductivité électrique. Pour cette raison, le cuivre est fréquemment utilisé car excellent conducteur et relativement bon marché.

Cependant le cuivre est sensible à la corrosion. Différents types d’oxydes, hydroxydes et sulfures, avec des propriétés électriques inférieures peuvent rapidement se créer. Les conséquences de la corrosion seront une hausse de la résistance de contact, pouvant conduire à des échauffements plus importants que prévus. Ceux-ci accélèreront le processus de corrosion, mais augmenteront également la résistance de contact (car la résistivité augmente avec la température). Ces hausses de résistances de contact peuvent perturber la connexion, provoquant des micro-coupures, mais également dans les cas les plus défavorables, conduire jusqu’à un emballement causant une dégradation totale du contact et potentiellement un incendie.

Le revêtement (ou coating), une solution contre la corrosion

Une des solutions pour éviter la corrosion des conducteurs (notamment le cuivre) consiste à choisir des matériaux conducteurs pour lesquels les problématiques de corrosion sont moins importants que pour le cuivre. L’étain, l’argent et l’or sont sur la liste. Mais en raison des performances mécaniques moindres ou de coûts trop élevés, la totalité du conducteur ne peut être fait avec ces métaux.

La solution la plus fréquemment utilisée est de revêtir un conducteur cuivre avec une fine couche d’un autre métal. Ce métal jouera le rôle de protection du cuivre contre la corrosion. L’utilisation en fine couche permet de contenir les coûts.

Dans un prochain article, nous verrons le cas de l’étain, dont l’application sur du cuivre est une opération appelée étamage. L’étamage est très présent dans l’industrie, entre autre dans le domaine automobile.