Anodisation plasma de métaux (AM60, AI 1050) : suivi par émission acoustique. Structure, composition et propriétés électrochimiques des revêtements obtenus

Plasma anodising of metals (AM60, AI 1050) : monitoring by acoustic emission. Structure, composition and electrochemical properties of coatings obtained.

• Auteur / Autrice : Mickaël Boinet
• Direction : Francis Dalard, Suzanne Maximovitch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électrochimie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Le procédé d'anodisation plasma permet l'élaboration de revêtement de type céramique à température ambiante sur les surfaces des métaux valves et leurs alliages, pour les applications anticorrosion et tribologique. Ce procédé a été appliqué à l'alliage de magnésium AM60 et à l'aluminium 1050. L'émission acoustique (EA) a été utilisée pour suivre et discriminer les différents processus physico-chimiques durant l'anodisation: dégagement gazeux, formation, dissolution et claquage diélectrique du film d'oxyde. La durée des microdécharges est de l'ordre de quelques millisecondes et leur énergie augmente avec la densité de courant, le temps d'anodisation et lorsque le taux de recouvrement dépasse 1. Une diminution de l'énergie d'EA est observée en régime galvanostatique alternatif, favorisant une meilleure croissance du film. Les films anodiques obtenus sur l'AM60, en régime continu, sont poreux, fissurés et sont constitués de phases cristallines: périclase et spinelle. Les revêtements formés en régime alternatif sur l'Al 1050 sont composés principalement d'une couche dense interne (alpha-Al2O3) très adhérente au substrat et d'une couche poreuse externe (gamma-Al2O3). Le comportement électrochimique des couches d'alumine a été étudié en milieu sulfate et en milieu chlorure par des mesures de potentiel de corrosion, des courbes de polarisation et par spectroscopie d'impédance électrochimique. La modélisation à partir de circuit équivalents met en évidence une porosité de type semi infinie. Les mesures d'impédance électrochimique locale ont montré une plus grande homogénéité, stabilité et résistance à la corrosion des couches anodiques denses de faibles épaisseurs. ?????

Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) allows formation of a ceramic coating at an ambient temperature at the surface of valve metals and their alloys for industrial applications such as corrosion protection or tribological properties improvement. This process was applied to the AM60magnesium alloy and aluminium 1050. Acoustic Emission (AE) has been used to monitor, to discriminate and to determinate the various physico-chemical processes taking place during PEO : gas evolution, formation, dissolution and dielectric breakdown of the oxide film. The duration of the microdischarges was in the millisecond range; their duration and AE energy increased with the current density, anodising duration and when the POE film covered the entire surface. A decrease of AE energy was observed in AC mode, implying a better growth of oxide film. The film obtained on AM60 in DC mode were porous, partly non-adherent and contained the following crystalline phases: periclase and spinel. The coatings formed in AC mode, on Al 1050 were composed mainly of a dense inner layer (alpha-Al2O3) adherent to the substrate and an outer porous layer (gamma-Al2O3). The electrochemical behaviour of alumina layers has been studied in sulphate and chloride solution by corrosion potential measurements, polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy. The equivalent electrical circuit model pointed out a semi-infinite porosity. The local electrochemical impedance spectroscopy showed a greater homogeneity, stability and corrosion resistance of the thin and dense anodic layers.