Influence de la nanostructuration sur le comportement à la corrosion de revêtements multicouches élaborés par PVD

Study on the nanostructuration influence on corrosion behavior of multilayer PVD coatings

• Auteur / Autrice : Andréa Perez
• Direction : Juan Creus, Sébastien Touzain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 21/10/2011
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences pour l'Environnement Gay-Lussac
• Partenaire(s) de recherche : Collectivité : Communauté d'Agglomération de La Rochelle
• Jury : Président / Présidente : Alain Billard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Juan Creus, Sébastien Touzain, Alain Billard, Christine Blanc, Albano Cavaleiro, Isabelle Aubert, Frédéric Sanchette
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christine Blanc, Albano Cavaleiro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aluminium

Protection cathodique

Surfaces (technologie) -- Analyse

Corrosion

Mots clés libres

Protection sacrificielle

Aluminium

Corrosion

Revêtements multicouches

PVD

Caractérisation

Sacrificial behavior

Aluminium

Corrosion

Multilayer coatings

PVD

Characterization

Résumé

Cette thèse se place dans le cadre d’un projet ANR qui vise à remplacer des dépôts électrolytiques sacrificiels par des dépôts PVD à base d’aluminium, moins néfastes pour l’environnement. Trois critères ont été définis :un comportement sacrificiel avec de faibles cinétiques de dissolution, une bonne résistance au grippage et la possibilité d’élaboration du dépôt avant emboutissage du substrat acier. Des revêtements monocouches ont été élaborés pour étudier l’effet d’un élément d’alliage dans l’aluminium. Certains éléments (Mo, Mn) améliorent les propriétés mécaniques et d’autres (Mg, Zn) les propriétés sacrificielles des revêtements. Cette étude a permis de mettre en évidence qu’il est difficile de combiner de bonnes propriétés mécaniques et sacrificielles. Pour pallier à ce problème, deux voies peuvent être explorées. L’élaboration d’alliages ternaires et celle d’architectures multicouches.Ce travail s’est focalisé de manière plus approfondie sur la deuxième voie. Des architectures multicouches ont été élaborées avec deux types de couches, chaque type de couche possédant l’une des deux propriétés souhaitées pour le revêtement. Les configurations étudiées sont les suivantes : Al-Mo/Al-Zn, Al-Mo/Al-Mg et Al-Mn/Al-Mg, avec différentes périodes. Cette étude a permis de trouver une architecture multicouche qui répond tout à fait aux deux premiers critères :Al-Mn/Al-Mg 15 nm.Une étude préliminaire en corrosion après déformation a été réalisée sur cette dernière. Elle perd son caractère sacrificiel en immersions salines de 48h à partir de 1% de déformation. L’optimisation des paramètres de dépôt pour améliorer la tenue mécanique de cette architecture est une prochaine étape.

This work is part of an ANR project which purpose is to find an alternative to sacrificial electrolytic coatingsusing aluminium-based PVD coatings, which are more environmental friendly. Three main parameters weredefined : a sacrificial behavior, good tribological properties and the possibility to elaborate the coatings before shaping the steel substrate. Monolayer coatings were elaborated to study the impact of an alloying element on aluminium properties. Some alloying elements increase mechanical properties (Mo, Mn) while others enhance the electrochemical behavior (Mg, Zn). To combine both properties, two methods can be used. Either the elaboration ofternary alloys or the elaboration of multilayer coatings. This work is focused on the second way. Some multilayercoatings were proposed with two types of layers, each type presenting one interesting property. This study permitted to find a multilayer architecture fitting very well two parameters required for the project.A preliminary study on this architecture was lead with electrochemical characterization after strain. The architecture loses its sacrificial behavior after 1% strain in 48h immersion. Two of the three requested criteria are found.The next step of this work would be the optimization of the process parameters to enhance the adhesion of the coating so the third parameter is achieved.