Pourquoi certains métaux rouillent-ils et d'autres pas ?

La rouille n’est pas le nom général de toutes les dégradations des métaux : elle désigne principalement les produits de corrosion du fer et de ses alliages. Elle apparaît lorsque le fer est exposé simultanément à l’eau et au dioxygène. Dans ce milieu, des réactions électrochimiques provoquent la transformation progressive du fer en oxyde de fer hydraté, qui présente l’aspect brun rougeâtre caractéristique de la rouille. La différence entre les métaux tient donc à leur réactivité et à la nature de la couche qui se forme à leur surface.

Une couche qui ne protège pas le fer

Lorsqu’il rouille, le fer produit une couche généralement poreuse, friable et peu adhérente. Elle ne constitue pas une barrière efficace : l’eau et le dioxygène peuvent continuer à atteindre le métal situé en dessous, ce qui permet à la corrosion de se poursuivre. La rouille s’étend ainsi progressivement dans le matériau, surtout lorsque l’humidité est durable, lorsque l’air contient des sels ou lorsque le milieu est acide. Le terme « rouille » est donc propre à la corrosion du fer ; d’autres métaux peuvent aussi s’oxyder ou se corroder, mais ils forment d’autres produits et ne « rouillent » pas au sens strict.

Des métaux qui se passivent

L’aluminium et le zinc réagissent eux aussi avec leur environnement, mais ils forment rapidement une couche superficielle d’oxyde ou de produits de corrosion qui est généralement compacte, adhérente et protectrice. Cette couche limite l’accès de l’eau et du dioxygène au métal sous-jacent : l’oxydation devient alors beaucoup plus lente. Ce phénomène est appelé passivation. Dans le cas du zinc, cette propriété est exploitée lors de la galvanisation, qui consiste à recouvrir le fer d’une couche de zinc. Le zinc forme une protection de surface et peut également se corroder à la place du fer lorsqu’une petite zone de celui-ci est mise à nu. Cette protection n’est toutefois pas absolue : des milieux très acides, très alcalins ou fortement salins peuvent altérer les couches protectrices.

La faible réactivité des métaux nobles

L’or et le platine sont dits métaux nobles parce qu’ils se combinent difficilement avec l’oxygène et résistent fortement à la corrosion dans les conditions ordinaires. Ils ne forment donc pas une couche de rouille comme le fer. Cette résistance ne signifie pas qu’ils sont absolument inaltérables dans tous les milieux : des réactifs chimiques particuliers peuvent attaquer certains métaux nobles. L’argent, souvent classé parmi les métaux nobles, illustre cette nuance : il ne rouille pas, mais sa surface peut se ternir au contact de composés soufrés présents en faible quantité dans l’environnement.

Le rôle des alliages et du milieu

La composition du métal et les conditions d’exposition modifient fortement la corrosion. Dans l’acier inoxydable, le chrome forme une mince couche protectrice qui ralentit l’attaque du fer ; cette protection peut néanmoins être localement mise en défaut, notamment dans certains milieux riches en chlorures. À l’inverse, le sel, l’humidité persistante et certains polluants accélèrent les réactions de corrosion. Ainsi, un métal ne résiste pas seulement parce qu’il est « dur » : il résiste surtout lorsque sa surface forme une barrière stable, ou lorsque sa composition le rend peu enclin à s’oxyder. Le fer rouille parce que la couche qu’il produit ne l’isole pas efficacement, tandis que l’aluminium, le zinc et les métaux nobles disposent d’une protection de surface ou d’une faible réactivité plus favorable.