Elaboration et fonctionnalisation d’un revêtement Zn-Fe anticorrosion électrodéposé

Elaboration and functionalization of electrodeposited anticorrosion Zn-Fe coatings

• Auteur / Autrice : Céline Arrighi
• Direction : Juan Creus, Marie-Georges Olivier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance le 30/09/2021
• Etablissement(s) : La Rochelle en cotutelle avec Université de Mons
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (La Rochelle)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Vitry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Juan Creus, Marie-Georges Olivier, Véronique Vitry, Florence Ansart, Nicolas Stein, Catherine Savall, Anne-Lise Hantson, Mireille Poelman
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Florence Ansart, Nicolas Stein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages fer-nickel

Sol-gel, Procédé

Anticorrosifs

Dépôt électrolytique

Mots clés libres

Électrodéposition

Courant pulsé

Zn-Fe

Inhibiteurs de corrosion

Couplage galvanique

Sol-gel

Electroplating

Pulsed current

Zn-Fe

Corrosion inhibitors

Galvanic coupling

Sol-gel

Résumé

Les revêtements sacrificiels à base de zinc sont couramment utilisés pour protéger l’acier contre la corrosion. Afin de remplacer les alliages Zn-Ni (12-15% m. Ni), les alliages Zn-Fe sont envisagés car plus respectueux de l’environnement et moins nocifs. Dans un premier temps, nos travaux ont permis d’élaborer des revêtements sacrificiels Zn et Zn-Fe (7 et 14% m. Fe) sur acier à partir d’un électrolyte alcalin sans additif. Les régimes de courant pulsé, très peu développés dans le cas des alliages Zn-Fe, réduisent le nombres défauts et affinent la microstructure des alliages. L’anoblissement du potentiel de corrosion du dépôt Zn-Fe (14% m. Fe), dû à la présence de fer et à la microstructure monophasée de l’alliage permet de limiter les risques de couplage galvanique avec l’acier. Dans un second temps, l’effet de deux espèces inhibitrices (le chlorure de cérium et le molybdate de sodium) a été investigué par le biais de mesures électrochimiques. Le cérium s’est révélé être un accélérateur de corrosion pour l’alliage Zn-Fe (14% m. Fe). En revanche, le molybdate de sodium permet d’en améliorer les performances en formant notamment des produits de corrosion relativement protecteurs. Le couplage galvanique acier/revêtement a également été étudié par le biais d’un modèle issu de l’interprétation des courbes de polarisation, ainsi que par méthode électrochimique locale SVET (Scanning Vibrating Electrode Technique). Cette dernière technique a permis d’étudier l’influence de l’espèce présente en solution sur le couplage acier/Zn-Fe rencontré sur la tranche. Enfin, un film sol-gel hybride organique/inorganique obtenu à partir d’une formulation aqueuse a été appliqué sur les dépôts Zn-Fe (14% m. Fe) et des caractérisations fonctionnelles ont mis en évidence l’apport de ce film en termes de résistance à la corrosion. Les résultats obtenus sont prometteurs pour le remplacement des revêtements Zn-Ni, même si des améliorations devront être envisagées, notamment pour apporter une protection active au système.

Zinc based sacrificial coatings are currently used to protect steel substrate from corrosion. Eco-friendly and less toxic Zn-Fe alloys are investigated as a replacement for Zn-Ni coatings (12-15 wt.% Ni). First, Zn and Zn-Fe (7 and 14 wt.%) sacrificial coatings have been obtained from an additive-free bath. Deposits with less pores and a finer morphology have been elaborated using pulsed current. In the literature, this regime has scarcely been used for Zn-Fe alloys. The ennoblement of Zn-Fe (14 wt.% Fe) corrosion potential has reduced the galvanic coupling with steel. It has been attributed to the presence of iron and to the microstructure of the coating. Then, the action mechanisms of two inhibitive species (cerium chloride and sodium molybdate) have been determined with electrochemical measurements. Cerium is a corrosion promotor for Zn-Fe (14 wt.% Fe) alloys whereas sodium molybdate increases its corrosion resistance. This species has led to the formation of protective corrosion products on the surface of the alloy. Steel/coating galvanic coupling has been studied from two methods : a model extrapolated from the polarization curves and a local electrochemical method SVET (Scanning Vibrating Electrode Technique). The second one has highlighted the behaviour of Zn-Fe/steel cross sections in presence of different species. Finally, an aqueous hybrid inorganic/organic sol-gel film has been applied on Zn-Fe deposits (14 wt.% Fe). The assessment of the functional properties of the systems has revealed an improvement of the corrosion resistance thanks to sol-gel films. The results are quite promising regarding the replacement of Zn-Ni alloys, even though improvements should be considered in order to combine barrier and active protections.