Review

Altération des verres industriels en milieux aqueux et atmosphérique : mécanismes, cinétiques, caractérisations

Alteration of industrial glasses in aqueous and atmospheric media: mechanisms, kinetics and characterization techniques

¹ CEA, DES, ISEC, DE2D, SEVT, LCLT, University of Montpellier, Marcoule, France
² Cerfav, Rue de la Liberté, 54112 Vannes-le-Châtel, France
³ Corning European Technology Center, 7 Bis Avenue de Valvins, 77210 Avon, France

^* email : lea.brunswic@cea.fr

Reçu : 28 Août 2021
Accepté : 31 Mars 2022

Résumé

Les articles en verre ont intégré depuis quelques siècles un ensemble très vaste d’objets qui composent aujourd’hui notre quotidien. Leur comportement au contact de solutions aqueuses ou d’atmosphères humides a été étudié par le biais de nombreuses recherches pour des domaines d’application très variés, allant des verres de conditionnement dans le domaine nucléaire aux verres utilisés dans les arts de la table, la cosmétique, les produits pharmaceutiques, l’optique, le médical ou encore le patrimoine. Cet état de l’art décrit les principales étapes et mécanismes d’altération ainsi que leurs conséquences sur l’évolution des propriétés du matériau au cours de son vieillissement. L’influence des principaux paramètres intrinsèques (composition chimique et structure vitreuse) et environnementaux (composition du milieu, pH, température, humidité relative) sur la cinétique d’altération est présentée. Enfin, les tests normalisés permettant de quantifier l’altération sont répertoriés ainsi que les techniques de caractérisation adéquates à l’analyse des couches d’altération.

Abstract

For centuries, glass items have been integrated to a vast panel of objects now constitutive of our daily lives. Their behaviour in contact with aqueous solutions or humid atmospheres has been studied through numerous research works for various applications, from confinement glasses for nuclear waste to tableware, cosmetics packaging, pharmaceutical products, optics, bioactive glasses used clinically or heritage glasses. This state of the art describes the main steps and mechanisms of alteration as well as the evolution of the material’s properties along the ageing process. The influence of the main intrinsic parameters (chemical composition and vitreous structure of the glass) and the environmental parameters (medium composition, pH, temperature, relative humidity) on the alteration kinetics are presented. Finally, the standard tests allowing for the quantification of alteration are listed as well as the suitable techniques of characterization for the analysis of alteration layers.