Thèse soutenue

Revêtements anti-corrosion fabriqués par technique de projection à froid : Optimisation des conditions de pulvérisation et relation entre microstructure et performances
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Auteur / Autrice : Elizaveta Lapushkina
Direction : Bernard NormandKazuhiro Ogawa
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux
Date : Soutenance le 16/07/2020
Etablissement(s) : Lyon en cotutelle avec Tōhoku Gakuin Daigaku (Sendai, Japon)
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science - UMR 5510 (Rhône) - Matériaux- ingénierie et science [Villeurbanne] / MATEIS
Jury : Président / Présidente : Philippe Bertrand
Examinateurs / Examinatrices : Bernard Normand, Kazuhiro Ogawa, Philippe Bertrand, Hanlin Liao, Bolot Rodolphe, Marie-Pierre Planche, Sheng Yuan, Nicolas Mary
Rapporteurs / Rapporteuses : Hanlin Liao, Bolot Rodolphe

Résumé

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Des revêtements anticorrosion de zinc et d'aluminium ont été développés respectivement par des techniques de pulvérisation à froid à haute pression et à basse pression. Pour les revêtements de zinc, la dépendance de la température de pulvérisation sur l'épaisseur a été analysée et la température critique de dépôt a été trouvée à 230°C. Des variations de pression de 2 MPa, 2,5 MPa et 3 MPa à température constante 290 °C ont montré la valeur d'épaisseur de couche plus élevée à 2 MPa. Il a été également confirmé que l'épaisseur du revêtement à tendance à diminuer avec la pression. Le taux d'alimentation en poudre ainsi que la distance de pulvérisation ont également été considérés comme des paramètres influençant l'épaisseur. Les conditions optimales de projection ont été trouvées pour 3 rps et 30 mm, respectivement. Enfin, la température et la pression du gaz ont été optimisées par le plan d’experience dit de Doehlert. Leurs influences sur la qualité du revêtement de zinc ont été discutées en termes de microstructure, de porosité, d'épaisseur et de résistance à la corrosion. Une porosité maximale de 4,2% a été atteinte avec la pression la plus élevée et avec une température modérée (260 ° C < T < 300 ° C). Ces conditions favorisait l'érosion du substrat et la faible déformation des particules lors de l'impact. Deux conditions optimales ont ainsi été trouvées: 320 ° C – 2,5 MPa et 260 ° C – 2,5 MPa. Des expériences électrochimiques macroscopiques et locales ont été ensuite réalisées. Une résistance à la corrosion plus élevée a été détectée pour la condition 320 ° C – 2,5 MPa. Les revêtements étaient alors suffisamment épais pour protéger le substrat et le mécanisme de corrosion était liée au comportement des couches d'hydroxyde et d'oxyde de Zn. Il est a noter que la rugosité du revêtement devra être pour réduire l'amorçage de la corrosion. Pour les revêtements d'aluminium, les paramètres de déposition optimaux ont été trouvés à 400 ° C / 0,65 MPa. Des particules de céramique ont été ajoutées pour densifier le revêtement permettant une réduction de porosité de 8% à 6,4%. Un traitement de surface par laser a été ensuite effectué. Dans ce travail, la puissance du laser s’est révelée insuffisante pour atteindre le point de fusion de l’aluminium, cependant, la dureté des revêtement a pu être modifée. Les résultats ont montré une augmentation de la microdureté des revêtements de 5% avec l'ajout de particules céramiques tandis qu’une réduction de dureté de 39% et 35% a été mesurée sur le revêtement en aluminium pur et composite respecitvement. La diminution de dureté lors le traitement au laser a été attribuée au recuit de surface, à la libération de contraintes internes et à une possible recristallisation locale. Enfin, les caractérisations électrochimiques ont montré une résistance à la corrosion plus élevée pour les revêtements composites céramiques que l'aluminium pur et les revêtements traités au laser