Influence des conditions de mise en œuvre sur les propriétés de revêtements protecteurs : application à la corrosion sur acier

Influence of monitoring conditions on the properties of protective coatings : application to corrosion on steel

• Auteur / Autrice : Quentin Hatte
• Direction : Pascal Casari, Mireille Richard-Plouet, Pierre-Antoine Dubos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance le 08/04/2019
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes ; 2004-....) - Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Touzain
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Ansart, Éric Le Bourhis, Michelle Salvia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt en phase vapeur

Revêtements protecteurs

Procédé sol-gel

Mots clés libres

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Résumé

Les peintures sont classiquement utilisées dans le domaine des énergies marines renouvelables pour protéger les structures acier de la corrosion. Afin d’améliorer l’adhérence et donc la durabilité de ces revêtements, des traitements de surface peuvent être employés. Habituellement, celui-ci est réalisé par sablage. Dans cette étude, des traitements de surface innovants ont été testés. Les technologies sol-gel et PVD HiPIMS ont montré de bonnes propriétés d’adhérence et de durabilité au vieillissement en milieu humide, ce qui en fait des candidats intéressants pour remplacer l’étape de sablage qui fragilise mécaniquement le système peinture. Par ailleurs, une industrialisation de ces méthodes nécessite une maîtrise parfaite des procédés. C’est pourquoi l’influence des paramètres de mise en oeuvre des revêtements par sol-gel et PVD a été étudiée. La cinétique de transition sol-gel est affectée par la température et l’humidité relative ce qui modifie les propriétés du gel formé. T et HR doivent donc être mesurées pour ajuster le temps de séchage. La croissance du revêtement PVD entraine la formation de contraintes résiduelles qui peuvent être évaluées par une méthode détaillée dans ce rapport. L’étude de ces phénomènes a permis de faire des suggestions en vue d’améliorer l’efficacité du revêtement. Par exemple, le niveau et le signe des contraintes pourront être modifiés en jouant sur l’épaisseur et la polarisation du porte-échantillon. Finalement, de nombreux tests de caractérisation physico-chimique ont été utilisés et les résultats obtenus ont pu être confrontés ce qui a permis d’évaluer de la pertinence des différents essais.

Paints are conventionally used in the field of marine renewable energies to protect steel structures from corrosion. To improve the adhesion and therefore the durability of these coatings, surface treatments can be used. Usually, this is done by sandblasting. In this study innovative surface treatments were tested. The sol-gel and PVD technologies have shown good adhesion and durability properties in humid environments, making them attractive candidates for replacing the sandblasting step which mechanically weakens the paint system. In addition, an industrialization of these methods requires a perfect control of the processes. This is why the influence of the monitoring conditions on the sol-gel and PVD processes was studied. The sol-gel transition kinetics is affected by temperature and relative humidity which modify the properties of the gel formed. T and RH must therefore be measured to adjust the drying time. The growth of the PVD coating results in the formation of residual stresses that can be evaluated by a method detailed in this report. The study of these phenomena made it possible to make suggestions in view of improving the effectiveness of the coating. For example, the level and the sign of stresses can be modified by adjusting the thickness and bias voltage. Finally, many physicochemical characterization tests were used and the results obtained could be compared, that made it possible to evaluate the relevance of the various tests.