Élaboration des revêtements métalliques Cu-Zn : formulation d’électrolytes, caractérisation structurale et comportement à la corrosion du laiton

Cu-Zn metallic coatings elaboration : electrolytes formulation, structural characterization and brass corrosion behavior

• Auteur / Autrice : Amina Dridi
• Direction : Patrice Bercot, Leila Dhouibi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 03/12/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté en cotutelle avec Université de Tunis - El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut UTINAM (Univers, transport, interfaces, nanostructures, atmosphère et environnement, molécules) (Besançon) - Laboratoire Chimie des Matériaux Organiques et Métalliques
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-2024)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Hihn
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Khaled Alouani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Stein, Selma HENTATI

Mots clés

Mots clés contrôlés

Additifs

Corrosion

Dépôt électrolytique

Mots clés libres

Formulation

Électrodéposition

Caractérisation de surface

Corrosion

Laiton Cu-Zn

Quantification des phases.

Electroplating

Formulation

Brass

Corrosion

Surface Characterization

Phases quantification

Résumé

Résumé : Les laitons sont les alliages de cuivre les plus produits car ils offrent une large gamme de propriétés qui dépendent essentiellement de leurs fractions massiques en zinc. Bien que les travaux relatifs à l’électrodéposition des revêtements du laiton soient très nombreux, ces alliages sont habituellement produits par la méthode de fusion qui se caractérise par une forte consommation d'énergie. L’électrodéposition avec des bains non-cyanurés présente un procédé alternatif mais l’industrialisation de ces procédés n’existe pas encore. Ainsi, la littérature est très pauvre concernant l’étude des propriétés physico-chimique et de la corrosion des électrodépots du laiton. Cette étude a permis d’accroître les connaissances des conditions de formulation d’un bain non cyanuré de codéposition CuZn fonctionnel selon le titre de l’élément d’alliage souhaité. Les résultats obtenus ont permis, d’une part, l’élaboration d’un panel de dépôts d’alliage CuZn avec une teneur de zinc qui varie entre 33% et 45% sous régime continu et pulsé, et d’une autre part, la caractérisation cristalline de ce panel (quantification des phases, orientation préférentielle, taille des cristallites…) par voie spectroscopique (l’affinement de Rietveld des diffractogrammes DRX) et également par déconvolution des courbes d’oxydation potentiodynamique couplées à des analyses complémentaires par DRX. La stabilité thermique des différentes phases a été également évaluée et quantifiée. Enfin l’investigation du comportement électrochimique et analytique des alliages CuZn α et αβ’, issus de la fonderie et de l’électrodéposition, dans une solution de 3% NaCl, a été accompli au niveau du mécanisme de corrosion et l’évolution des surfaces attaquées.

Abstract : Brass is a copper and zinc alloy that plays an important role in a large range of industrial applications. According to the zinc ratio, this alloy exhibits several valuable properties such as hardness, excellent deformability, adhesion of rubber to steel, good mechanical and corrosion resistance, as well as serving several decorative purposes. On a commercial scale, brass coating is ordinary produced by successive depositions of zinc and copper, followed by a thermal diffusion step, despite its high energy consumption. Thus, the literature is rare when it concerns the physicochemical properties and the corrosion of electrodeposits of brass. The present work consists of an extensive study of the formulation conditions of a functional non-cyanide CuZn bath with a control of alloy composition. Electrochemical and spectroscopic studies have been conducted to understand the main parameters that controls CuZn codeposition. Then, two panels of CuZn alloy deposits with a zinc content varies between 33% and 45% were elaborated under continuous and pulsed current. Afterwards, the crystalline structure of the two panels were characterized (quantification of phases, preferential orientation, size of crystals…) by spectroscopy (Rietveld refinement of XRD diffractograms) and by oxidation curves deconvolution coupled with XRD. Different phases thermal stability was also evaluated and quantified. Finally, the investigation of the electrochemical and analytical behavior of CuZn α and CuZn αβ 'alloys, produced by the foundry and electrodeposition, in 3 % NaCl solution has been accomplished, the focus was made on the corrosion mechanism and the evolution of the attacked surfaces.