Compréhension des mécanismes d'inhibition de la corrosion dans le cadre de revêtements hybrides pour pièces aéronautiques

Understanding of corrosion inhibition mechanisms in hybrid coatings for aeronautical parts

• Auteur / Autrice : Anaïs Even
• Direction : Yves Grohens, Guillaume Vignaud, Nadia Guitter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des Solides, des Matériaux, des Structures et des Surfaces
• Date : Soutenance le 22/11/2019
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de Recherche Dupuy de Lôme
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme / IRDL
• Jury : Président / Présidente : Jannick Duchet-Rumeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie de Monredon-Senani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Allonas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Revêtement de surface

Aéronautique

Toxicologie

Anticorrosifs

Aluminium -- Alliages

Sol-gel, Procédé

Mots clés libres

Revêtement hybride

Revêtement non toxique

Alliage d’aluminium 2024-T3

Aluminum alloy

Aeronautical coating

Anti-corrosion

Hybrid coating

Sol-gel process

Résumé

La lutte contre la corrosion dans l'industrie aéronautique est un défi permanent. Pour y répondre, le système actuel fait appel aux chromates qui présentent des qualités anticorrosives. Ces composés sont cependant classés cancérigènes, mutagènes, reprotoxiques. Un revêtement hybride sol-gel/polymère non toxique a été développé pour proposer une alternative au système de référence. Il présente des performances de protection contre la corrosion de l’alliage d’aluminium 2024-T3. Ce revêtement est innovant par son application par pulvérisation et sa polymérisation sous irradiation UV. Ce système est complexe et la compréhension des mécanismes mis en jeu lors de l’inhibition de la corrosion a fait l’objet de ce travail de thèse. Tout d'abord, les travaux menés ont permis de mettre en évidence la protection passive du revêtement et de relier ses performances à la structuration du film jusqu’à l’échelle nanométrique. Ensuite, en cas d’endommagement du revêtement, la protection active du revêtement a été étudiée. Lors de la sollicitation du revêtement, la réponse active du système inhibiteur de corrosion a été caractérisée par une exposition en milieu naturel et complétée par des essais accélérés de corrosion cyclique. Ce travail de recherche a montré que l’action d’un inhibiteur de corrosion est étroitement dépendante de la matrice dans laquelle il est intégré. La matrice du revêtement étudié est fermée et dense, conférant un effet barrière, mais réduisant la mobilité des espèces actives lorsque le substrat à protéger est mis à nu. Ces tests révèlent que le revêtement hybride apporte uneprotection supérieure par comparaison à une peinture commerciale non chromaté.

The struggle against corrosion in the aeronautical industry is an ongoing challenge. To meet these requirements, the current system uses chromates with anticorrosive properties. However, these compounds are classified as carcinogenic, mutagenic, reprotoxic. A non-toxic sol-gel/polymer hybrid coating has been developed to provide an alternative to the reference system. This coating is innovative in its application by spray and a one-step UV-curing polymerization. This system is complex and the understanding of the mechanisms involved in corrosion inhibition has been the subject of this thesis work. First, work conducted has allowed to highlight the passive protection of the coating and link its performance to the film structuration down to the nanoscale. Then, in case of damage to the coating, the active protection of the coating was studied. During solicitation of the coating, the active response of the corrosion inhibitor system was characterized by exposure to natural environment, supplemented by accelerated cyclic corrosion tests. This research work has shown that the action of a corrosion inhibitor is closely dependent on the matrix in which it is integrated. The coating matrix is closed and dense, providing a barrier effect, but reducing the mobility of active species when the substrate to be protected is exposed. These tests have shown that the hybrid coating provides superior protection in comparison with a non-chromatedcommercial paint.