Etude du comportement anti-corrosion de revêtements amorphes base Si élaborés par dépôt chimique

Pech Sarinn David

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Conclusions générales Perspectives

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Conclusions générales – Perspectives

Conclusions générales L’objectif de ce travail était d’étudier le caractère protecteur de revêtements amorphe base Si élaborés par PACVD, destinés à des applications industrielles très variées, allant des ustensiles culinaires métalliques à usage domestique, aux revêtements de pièces aéronautiques et automobiles. Il s’agit de déterminer si ces dépôts permettent de constituer une alternative aux traitements écologiquement néfastes de conversion chimique actuellement utilisés par l’industrie pour la protection contre la corrosion. Nous avons pour cela considéré les différents comportements électrochimiques et mécanismes de protection qu’offrent les couches minces amorphes de composés binaires et ternaires dérivés des éléments Si, C, N et O, en satisfaisant aux contraintes définies par chaque utilisateur industriel. Les revêtements ont été élaborés par dépôt chimique en phase vapeur assisté plasma. Il a été montré que cette technique permettait un recouvrement homogène et uniforme des pièces métalliques, par un film amorphe exempt de défauts et faiblement poreux. Ce procédé permet par ailleurs une bonne adhésion de la couche sur le substrat. L’influence de la nature chimique de la couche a tout d’abord été analysée à travers l’étude de dépôts SiO x et SiO x N y . Ces revêtements présentent une très faible conductivité, permettant de limiter tout couplage galvanique entre le revêtement et le substrat. La réduction de plusieurs décades de la densité de courant de l’acier revêtu par rapport au substrat nu a ainsi indiqué le rôle très bénéfique de ces revêtements base silice sur la résistance à la corrosion. La protection apportée par les couches SiO x en milieu NaCl est par ailleurs stable et durable. L’excellente qualité du dépôt PACVD permet de limiter à l’extrême l’accès de l’électrolyte au substrat. Cette caractéristique, due à la très faible porosité débouchante, permet également une protection efficace de l’acier inoxydable contre la corrosion localisée, et une amélioration de ses propriétés liées à la passivation. L’analyse du caractère protecteur de revêtements SiO x N y sur une période prolongée a révélé une dégradation chimique liée à la nature intrinsèque du revêtement. Nous avons attribué la dissolution du film à la présence de groupements amines solubles.

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Conclusions générales – Perspectives

En résumé, l’efficacité de la tenue à la corrosion provient de l’excellente qualité de la couche et de sa forte résistivité électrique. La stabilité temporelle de cette tenue nécessite cependant une inertie du revêtement dans le milieu considéré. Le comportement électrochimique de films SiC x SiC et x N y  aégalement été analysé. Ces couches présentent les caractéristiques d’un semiconducteur amorphe. La conductivité électrique du film SiC x n’est pas suffisamment faible pour jouer le rôle d’une couche barrière, si bien qu’un léger couplage galvanique néfaste, qu’il convient de limiter, apparaît entre le revêtement et l’acier. Il a été montré que l’incorporation d’azote dans les revêtements SiC x N y permettait de modifier la nature chimique du revêtement, et d’influer sur la quantité de porteurs de charge. Une composition chimique appropriée, contrôlée par les conditions d’élaboration, conduit à une limitation de la densité de porteurs de charge impliqués dans le courant galvanique. La quantité d’azote incorporée se répercute ainsi directement sur la tenue à la corrosion. Le comportement anticorrosion de bicouches SiC x N y /DLC a finalement été analysé. La couche d’adhérence SiC x N y à la bicouche la protection visàvis de la corrosion. La procure couche externe de DLC fournit au revêtement duplex ses caractéristiques mécaniques et tribologiques. L’élaboration d’une telle structure permet ainsi de réaliser un revêtement multifonctionnel. L’action combinée des usures mécanique et corrosive a enfin été analysée en considérant l’influence du frottement sur la tenue à la corrosion de revêtements SiC x /DLC et SiC x N y /DLC. Les dépôts SiC x N y /DLC offrent une meilleure résistance visàvis de la corrosion que les dépôts SiC x /DLC, mais également une dégradation totale en condition de frottement beaucoup plus faible. En résumé, nous pouvons conclure que les revêtements amorphes à base de silicium, et déposés par PACVD sont très prometteurs visàvis des applications nécessitant une protection efficace contre la corrosion. La technique PACVD permet le dépôt de films amorphes, exempts de joints de grains et de précipités, dénués de défauts, et recouvrant de manière uniforme la surface à protéger. La performance anticorrosion du revêtement dépend alors essentiellement de sa conductivité électrique.

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Conclusions générales – Perspectives

Perspectives Afin de mieux comprendre les phénomènes de synergie bénéfique entre l’usure et la corrosion de dépôts SiC x N y /DLC, d’autres expériences de tribocorrosion doivent être envisagées, en particulier en explorant une gamme plus large de composition chimique de la couche d’adhérence, et en variant les paramètres imposés au système (charge et durée de l’essai). Une seconde perspective concerne l’optimisation des conditions d’élaboration des revêtements SiO x N y , de manière à obtenir des revêtements très inorganiques, exempts de groupements amines. Enfin, le dernier point concerne le développement à échelle industrielle de réacteurs PACVD, basé sur le principe d’un réseau tridimensionnel de sources ECR microondes placé autour de la chambre, et permettant de revêtir de manière uniforme des échantillons de grandes surfaces d’une couche protectrice anticorrosion base Si, étudiée dans le cadre de cette thèse.

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