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Texte intégral
Master thesis

Corrosion des alliages d'aluminium des circuits de refroidissement à eau de véhicules en contexte patrimonial : Diagnostic à l'aide d'outils d'analyse portables et en libre accès sur un coprus de véhicules conservés au Musée National de l'Automobile de Mulhouse (Collection Schlumpf)

    2020

167

Mémoire de master: Haute Ecole Arc Conservation-Restauration, 2020

Conservation-restauration
Automobiles
Corrosion
Aluminium
English French German Several vehicles conserved in the collections of the Mulhouse National Automobile Museum (Schlumpf Collection), notably Bugatti vehicles that have been kept in running conditions, develop recurring corrosions on parts of their cooling system made of aluminum alloys. This dissertation aims to diagnose these alterations on some of those vehicles, dating between 1920 and 1940, by assessing the nature of the alloy and describing in detail the corrosion pattern. Our approach relies as much as possible on open-access analytical tools developed by the research unit of the Haute-Ecole Arc conservation-restoration in Neuchâtel, namely DiscoveryMat for the study of alloys, and MiCorr for assistance in the diagnosis of corrosion. Initial examination revealed that the databases powering these tools were not sufficiently referenced with data on these specific types of alloys. Complementary non-invasive analyses by X-ray fluorescence as well as investigations of cross-sections under scanning electron microscope coupled with an energy-dispersive X-ray spectroscope have enabled new references to be created to augment the dataset of these tools. After the optimization of these tools, analyses on assembled parts of two additional vehicles, a Bugatti Type 30 and the Simca Type 5 by Amédée Gordini, highlighted the improvement in the accuracy for the identification of the alloy as well as the corrosion pattern. The study revealed that cast aluminum alloys Al-Cu-Si-Zn and Al-Si-Cu-Zn were used in the manufacture of cooling system parts. The Al-Cu-Si-Zn alloys show low corrosion resistance, due to their high copper concentration (between 6-12% mass), and the presence of other elements such as tin. The Al-Si-Cu-Zn identified in the collections approach the typical 13% mass of silicon concentration of Alpax. While also containing a significant amount of copper, they are, however, much less prone to corrosion. The presence of Al-Cu-Si-Zn in the cooling systems of Bugatti engines, along with other external factors such as the size of the pipes and the presence of containment zones under imperfectly sealed hoses, may explain why these vehicles are particularly affected. Moreover, the continued operation of these vehicles could have significantly contributed to the propagation of corrosion, the main patterns identified being cavitation and pitting corrosion, known to be promoted by the flow of an electrolyte. This work opens up future research directions in the effort to find treatments for these alterations that are also in line with the museum's ethical guidelines. Plusieurs véhicules du Musée National de l’Automobile de Mulhouse (Collection Schlumpf), notamment des Bugatti maintenues en fonctionnement, présentent des corrosions récurrentes sur certaines pièces en alliages d’aluminium de leur circuit de refroidissement. Ce travail de mémoire de Master vise à diagnostiquer ces altérations pour quelques-uns de ces véhicules datant de 1920 à 1940, par l’identification du type d’alliage touché et la description des faciès de corrosion observés. Notre approche s’appuie autant que possible sur l’utilisation d’outils d’analyse en libre accès développés par l’unité de recherche de la Haute-Ecole Arc conservation-restauration de Neuchâtel. Il s’agit de DiscoveryMat pour l’identification de la nature des alliages, et de MiCorr pour l’aide au diagnostic des formes de corrosion. Un premier test d’application sur des pièces déposées a montré que les bases de données de ces outils n’étaient pas suffisamment renseignées en entrées spécifiques à ce type d’alliages. Des analyses complémentaires non invasives par fluorescence des rayons X et des examens sur coupes au microscope électronique à balayage associé à une spectroscopie en dispersion d’énergie ont permis de créer de nouvelles entrées représentatives des matériaux en question. Après cette optimisation, une seconde mise en application de ces outils sur des pièces des systèmes de refroidissement de deux véhicules, une Bugatti Type 30 et la Simca Type 5 par Amédée Gordini, a montré la nette amélioration de leur performance dans l’identification des matériaux et le diagnostic des formes de corrosion. Cette étude montre que des alliages de fonderie Al-Cu-Si-Zn et Al-Si-Cu-Zn ont été utilisés dans la fabrication de telles pièces. Les alliages Al-Cu-Si-Zn ont une faible résistance à la corrosion, vu leur concentration élevée en cuivre (entre 6-12% massique), et la présence d’autres éléments tel que l’étain. Les Al-Si-Cu-Zn identifiés dans les collections approchent les 13% massique de silicium de l’Alpax. Bien que contenant du cuivre, ils sont nettement moins sensibles à la corrosion. L’omniprésence d’alliages Al-Cu-Si-Zn dans les circuits de refroidissement des moteurs Bugatti, ainsi que d’autres facteurs extérieurs tels que la dimension des pipes et la présence de zones de confinement sous des durites imparfaitement étanches peuvent expliquer pourquoi ces véhicules sont particulièrement affectés. En outre, leur fonctionnement pourrait participer à la propagation de ces altérations, les principaux faciès de corrosion observés étant la cavitation et la corrosion par piqûres, phénomènes dont la propagation est promue par la présence d’un flux d’électrolyte. Ce travail ouvre des pistes de recherches futures dans le but de trouver des traitements pour ces altérations qui soient également conformes à la ligne déontologique du musée. Mehrere Autos im Nationalen Automobilmuseum von Mulhouse (Sammlung Schlumpf), werden funktionstüchtig gehalten. Davon zeigen insbesondere Bugattis, wiederkehrende Korrosionen an bestimmten Teilen aus Aluminiumlegierungen des Kühlsystems. Ziel dieser Masterarbeit ist es, diese Schäden bei einigen dieser Fahrzeuge aus der Zeit von 1920 bis 1940 zu diagnostizieren, indem der betroffene Legierungstyp identifiziert und die Korrosionsarten beschrieben werden. Der gewählte Ansatz gründet so weit wie möglich auf dem Einsatz von Open-Access-Analyseinstrumenten, die vom Forschungsteam der HE-Arc CR von Neuchâtel entwickelt wurden. Dabei handelt es sich um DiscoveryMat zur Identifizierung der Legierung und MiCorr zur Mithilfe bei der Diagnose von Korrosionsformen. Ein erster ausgeführter Applikationstest an den Teilen zeigte, dass die Datenbanken dieser Instrumente nicht genügend Informationen in Bezug auf spezifische Einträge für diese Legierungsart enthielten. Zusätzliche Analysen durch XRF und Untersuchungen an Querschliffen mit einem REM-EDX ermöglichten es, neue, für die betreffenden Materialien, repräsentative Einträge zu erstellen. Nach dieser Optimierung zeigte eine zweite Anwendung dieser Werkzeuge an Teilen der Kühlsysteme von zwei Fahrzeugen, einem Bugatti Typ 30 und einem Simca Typ 5 von Amédée Gordini, die deutliche Verbesserung ihrer Leistung bei der Identifizierung von Werkstoffen und der Diagnose von Korrosionsformen. Diese Studie zeigt, dass Gusslegierungen Al-Cu-Si-Zn und Al-Si-Cu-Zn für die Herstellung solcher Teile verwendet wurden. Al-Cu-Si-Zn-Legierungen weisen aufgrund ihrer hohen Kupferkonzentration (zwischen 6 - 12 % der Masse) und des Vorhandenseins anderer Elemente wie Sn eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf. Die in den Sammlungen identifizierten Al-Si-Cu-Zn-Legierungen nähern sich dem Massengehalt von 13% Silizium in Alpax. Obwohl sie Cu enthalten, sind diese viel weniger korrosionsanfällig. Die Omnipräsenz von Al-Cu-Si-Zn-Legierungen in den Kühlkreisläufen von Bugatti-Motoren sowie andere externe Faktoren wie die Größe der Rohre und das Vorhandensein von Eindämmungszonen unter unvollständig abgedichteten Schläuchen können erklären, warum diese Fahrzeuge besonders betroffen sind. Darüber hinaus könnte ihr Funktionieren zur Ausbreitung dieser Veränderungen beitragen, wobei die wichtigsten beobachteten Korrosionsarten Hohlraumbildung und Lochfraß sind, Phänomene, deren Ausbreitung durch das Vorhandensein einer Elektrolytstörung begünstigt wird. Diese Arbeit eröffnet zukünftige Forschungswege mit dem Ziel, Behandlungen für diese Veränderungen zu finden, die auch den ethischen Richtlinien des Museums entsprechen.
Language
  • French
Classification
Arts, entertainment, sport
Notes
  • Orientation objets scientifiques, techniques et horlogers
  • Haute Ecole Arc Conservation-Restauration Neuchâtel
  • hesso:hearc-cor
License
License undefined
Identifiers
  • RERO DOC 330131
Persistent URL
https://sonar.ch/hesso/documents/313451
Statistics
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  • Granget_Elodie_Master.pdf: 258