1.  Acier auto-patinable


1.1  Introduction


Découvert en 1932 aux Etats-Unis, l'acier auto-patinable tire son nom du fait qu'il apporte une protection contre la corrosion suite à la formation à sa surface d'une fine couche d'oxyde lorsqu'il est exposé aux agressions atmosphériques. L'effet du temps apporte à cet acier une teinte qui en fait sa particularité.
Après être tombé en désuétude, ce type d'acier revient à la mode suite à l'expérience acquise sur le mécanisme de formation des patines et l'observation de son évolution à long terme.

1.2  Généralités


L'acier auto-patinable porte plusieurs noms car il est produit par différentes société:

  • Corten : Metalco
  • Indaten : ArcelorMittal
  • Diweten : Dillinger Hütte GTS

Cet acier a subi un faible alliage avec du cuivre, du phosphate, du chrome, du nickel et du manganèse principalement.
L'alliage est tellement faible, moins de 1%, que l'acier a gardé toutes ses propriétés fondamentales, sauf sa limite d'élasticité qui elle à été augmentée.
La corrosion atmosphérique est un processus de corrosion aqueux. Cette réaction est un phénomène électrochimique qui a lieux à la surface des métaux grâce a un électrolyte qui est l'eau.
La surface du métal n'étant pas homogène, des piles locales se forment et créent des réactions d'oxydo-réductions.
Dans le cas des aciers, les produits de corrosion en milieu aqueux sont des mélanges d’oxydes et d’hydroxydes. Ils se transforment dans le temps en fonction des conditions d’oxydation, d’hydratation.
Ces transformations jouent un rôle très important quant à leur pouvoir de protection contre l’évolution de la corrosion.
Pour l'acier auto-patinable les produits de la corrosion insolubles, compacts et adhérents et peuvent retarder ou même arrêter la progression de la corrosion.

1.3  Propriété caractéristique : formation de la patine


Lorsque cet acier, utilisé à l'état brut, est exposé aux conditions climatiques variables apparaît à sa surface une couche d'oxyde orangée qui vire au rouge-brun.
L'alternance de périodes sèches et humides apporte la formation de la patine suite à une déshydratation partielle de cette couche qui devient adhérente et protectrice.

La vitesse de formation de cette patine et sa couleur varient selon les conditions climatiques comme la condensation, l'évaporation ... de l'eau ainsi que des conditions géographiques comme la proximité de la mer ou la présence de polluant dans l'air par exemple.

Sans traitement préalable, la formation de cette couche d'oxydation dure de 3 à 4 ans.
Si cette couche est détériorée, elle se reforme spontanément et assure à nouveau la protection de l'acier.

Sur une période de 12 mois, un test à la corrosion atmosphérique industrielle et marine entre un acier classique (S235J) et l'acier Indaten 355A a été réalisé. Il montre que la perte de poids de ce dernier est de 40% inférieure à celle de l'acier pris comme référence :



1.4  Compositions et autres propriétés


Pour la composition nous allons juste faire un comparaison entre deux aciers de différents fournisseurs.

Indaten:

 CMnPSSiAlCuCrNiMoCeqGalvanisation
(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)  
Indaten ® 355A< 0.12< 1.000.06 - 0.15< 0.0150.20-0.50> 0.020.25 - 0.550.40 - 0.80< 0.30-< 0.45No
Indaten ® 355D< 0.160.50 - 1.50< 0.03< 0.030< 0.50> 0.020.25 - 0.550.40 - 0.80< 0.65< 0.30-No

Pour Indaten ® 355D, Zr ≤ 0.15%

Diweten:

 CSiMnPSCuCrNiNbMoZrAl total
(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%)(%) 
Diweten ® 235≤ 0.13≤ 0.400.20 - 060≤ 0.025≤ 0.0200.25 - 0.500.40 -0.70≤ 0.50≤ 0.040--≥ 0.020
Diweten ® 355≤ 0.160.20 - 0.500.50 - 1.25≤ 0.025≤ 0.0100.30 - 0.500.40 -0.70≤ 0.500.015 - 0.05≤ 0.10≤ 0.05≥ 0.020

Comme souvent sur tous types de marchés les concurrents ne produisent pas exactement les même produits. Dans ce cas-ci les compositions se ressemblent mais ne sont pas similaire.
Toutes les substances de cet alliage sont nécessaire, elles ont toutes un rôle:
Le phosphore renforce l’action du cuivre et provoque une oxydation régulière sans piqûre ; de plus il favoriserait la « cicatrisation » de blessures de la couche d’oxydes.
En présence de SO2, le chrome et le nickel favorisent la formation de sulfates basiques insolubles qui colmatent les porosités de la couche d’oxydes, améliorant ainsi leur étanchéité à l’eau.

1.5  Applications




Comme nous pouvons le voir cet acier est souvent utilisé en construction pour le revêtement de façades. En effet, son potentiel économique et sa facilité d'entretien attirent les ingénieurs et ses caractéristiques esthétiques et décoratives, sa couleur fascinante sont fortement appréciées des architectes.

L'acier auto-patinable est également écologique car il réduit, voire évite, l'utilisation de peintures protectrices.
Ce produit étant naturel, sa patine peut changer de teinte au cours des saisons.



C'est à partir des années 60 que son utilisation se répandit de plus en plus aux États-Unis et également en Europe.
En 1970, certains bâtiments contenant de l'acier auto-patinable sont construits en Belgique ; parmi eux, il y a par exemple, le bâtiment de la Royale Belge, maintenant Axa, à Bruxelles : http://www.axa.be/pdfs/gebouwRB_fr.pdf
Ce type d'acier peut également être utilisé comme un acier classique dans la structure de ponts, le Viaduc du Verrand dans les Alpes à Courmayeur par exemple : il garde en effet toutes les propriétés mécaniques de l'acier classique (http://www.planete-tp.com/article.php3?id_article=369).

L'image se trouvant à droite représente le centre culturel de Zamora en Espagne l'enveloppe est constituée d'acier auto-patinable de 6 mm. Les architectes on choisit l'acier car son aspect rouillé et granuleux, se raproche des vestiges se trouvant autour du bâtiment.



On peut appliquer des peintures sur les aciers auto-patinés, elle seront même mieux adhérente.
Si l'on veut les souder, les processus de soudage sont toujours valables.
Il faut seulement enlever la patine avant soudage. L'acier auto-patiné peut être soudé avec n'importe quel autre acier.

1.6  Coût


Malgré un coût légèrement plus élevé lors de sa fabrication, l'utilisation d'acier auto-patinable permet cependant des économies non négligeables, suite à l'absence d'entretien et à l'allègement des structures (haute limite élastique).

1.7  Sources


http://www.otua.org/Indaten/Telechargement/A34_FR.pdf
http://www.otua.org/Indaten/Telechargement/Indaten_355A.pdf
http://www.otua.org/Indaten/Telechargement/diweten_355.pdf
http://www.constructalia.com/fr_FR/