Thèse soutenue

Une approche fondamentale du mouillage à l’interface Zn/Al2O3 : l’effet d’une couche de Cr
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Auteur / Autrice : Maya Messaykeh
Direction : Rémi Lazzari
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matière condensée
Date : Soutenance le 09/11/2018
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des nanosciences de Paris (1997-....)
Jury : Président / Présidente : Arnaud Etcheberry
Examinateurs / Examinatrices : Vincent Humblot, Alexey Koltsov
Rapporteurs / Rapporteuses : Francine Solal, Geneviève Grenet

Résumé

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La galvanisation à chaud est un processus usuel pour protéger l'acier contre la corrosion. La nécessité de réduire les émissions de gaz par l'industrie automobile a suscité l’utilisation d’aciers dits à haute limite élastique. Cependant, une ségrégation des éléments d’alliage (Al) à la surface, lors du recuit de recristallisation, et la formation d'oxydes (Al2O3) empêchent l'adhésion du revêtement de Zn. Dans ce contexte, cette étude vise à comprendre l’effet d’une couche de Cr sur l’adhésion du Zn, à travers une approche de type science des surfaces utilisant la photoémission X (XPS), la spectroscopie de réflectivité différentielle (SDRS), la diffraction d’électrons lents (LEED) et rapides sous incidence rasante (RHEED), la spectroscopie d’absorption des rayons X (EXAFS), la microscopie à force atomique (AFM), la désorption thermique (TPD), ainsi que des calculs ab initio pour répondre aux questions relatives à la chimie interfaciale, la croissance, le mouillage, la structure et la stabilité thermique du Cr/Al2O3 et Zn/Cr/Al2O3. Sur la première, les résultats XPS suggèrent l’oxydation du Cr au contact de la surface nue d’alumine par une réaction avec des groupes OH- résiduels, confirmée par l’EXAFS et les calculs ab initio. En outre, l’AFM et la SDRS montrent un mode de croissance Volmer-Weber de particules de Cr métalliques à facteur de forme élevé, alors qu’aucune épitaxie n’est vue en RHEED. À l'interface Zn/Cr/Al2O3, le coefficient de collage du Zn est amélioré en fonction de l'épaisseur de Cr. De plus, la SDRS montre une relation étroite entre le mouillage du Cr et du Zn. De fortes liaisons Cr-Zn, avec une possible formation d’alliage, ont été avancées par la TPD.