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Calculer un temps d'électrolyse lors d'une anodisation

Difficulté
5-10 MIN
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L'une des méthodes de protection des métaux contre la corrosion est la protection cathodique par anodisation du métal. Cette méthode consiste à recouvrir un métal d'une fine couche isolante électriquement afin d'empêcher les réactions d'oxydoréduction entre le métal et le milieu extérieur potentiellement oxydant.

L'anodisation se fait principalement sur les pièces en aluminium. Dans le cas de l'anodisation dure, on utilise la réaction d'électrolyse de l'eau afin de recouvrir l'aluminium d'une fine couche d'alumine, de formule \(\displaystyle{\ce{Al2O3}}\).

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L'électrolyse fait intervenir le couple redox \(\displaystyle{\ce{H+/H2}}\) à la cathode et le couple redox \(\displaystyle{\ce{Al/Al2O3}}\) à l'anode. L'équation bilan de cette réaction est la suivante :

\(\displaystyle{\ce{2Al} + \ce{3H2O} \ce{->} \ce{Al2O3} + \ce{3H2}}\)

L'épaisseur de la couche dépend de l'intensité \(\displaystyle{I}\) du courant débité par le générateur et du temps que dure l'électrolyse. :

\(\displaystyle{I \times \Delta t = 2,26.10^{10} \times V}\)

\(\displaystyle{V}\) est le volume de la couche (en m3) et \(\displaystyle{\Delta t}\) le temps que dure l'électrolyse (en s).

Combien de temps faudra-t-il laisser la réaction d'électrolyse se faire pour obtenir une couche d'alumine d'une épaisseur \(\displaystyle{e}\) de 12,0 micromètres sur une surface \(\displaystyle{S}\) carré de 120 cm2 avec un générateur débitant un courant de 370 mA ?

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