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

Pech Sarinn David

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SOMMAIRE Liste des symboles………………………………………………………………5 Introduction générale………………………………………………………..…9 Chapitre 1: Propriétés des revêtements amorphes I – LES REVETEMENTS AMORPHES BASE SILICIUM I1 Synthèse……………………………………………………………………..……15 I2 Propriétés……………………………………………………………………...…16 I2.1 Transport de charge dans les solides amorphes…………………….…16 I2.2 Propriétés mécaniques et tribologiques des revêtements amorphes…..19 I2.3 Résistance à la corrosion…………………………………………….…20 II – DIAMOND LIKE CARBON (DLC) II1 Elaboration des couches minces de DLC………………………………….......22 II2 Structure chimique…………………………………………………….…….…23 II3 Propriétés....……………………………………………………………….……23 II3.1 Propriétés mécaniques………………………………………...………24 II3.2 Propriétés tribologiques……………………………………….………24 II3.3 Propriétés électriques………………………………………….………24 II3.4 Résistance à la corrosion……………………………………...………25 III – CONCLUSIONS DU CHAPITRE 1 Chapitre 2 : Dispositifs expérimentaux I – LE DEPOT CHIMIQUE EN PHASE VAPEUR ASSISTE PLASMA I1 Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD)……………………………………39 I2 Le dépôt chimique en phase vapeur assisté plasma (PACVD)….…………….39 I2.1 Principe…………………………………………………………………40 I2.2 Utilisation d’un champ magnétique……………………………………41 I2.3 Polarisation du substrat………………………………………………...42 I3 Configuration des réacteurs………………………………………….…………43 I3.1 Réacteur d’UNIBA…………………………………………..…………43 I3.2 Réacteur d’HEF………………………………………………...………44

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II – TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES II1 Techniques stationnaires……………………………………………….………46 II2 La Spectroscopie d’Impédance Electrochimique……………………..………46 II2.1 Principe…………………………………………………………...……46 II2.2 Décomposition de l’impédance en éléments électriques simples, et recherche d’un circuit électrique équivalent………………………………...48 II2.3 Correspondance entre éléments simples d’un circuit équivalent et phénomènes électrochimiques…………………………………………….…49 II3 Approche tribocorrosion…………………………………………………….…51 III – METHODES D’ANALYSE III1 Mesures microgravimétriques…………………………………………..……53 III2 La microscopie à force atomique………………………………………..……54 III3 La spectroscopie de photoélectrons X et d’électrons Auger……………...…57 III4 La microscopie électronique en transmission……………………………..…59 III5 La spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier………………..…60 Chapitre 3 : Les revêtements aSiO x pour applications anticorrosion I – ELABORATION DES REVETEMENTS aSiO x II – COMPORTEMENT SUR ACIER M2 II1 Caractérisations chimique et structurale……………...………………67 II2 Rôle d’un revêtement en anticorrosion……………….………………70 II2.1 Réactivité du revêtement visàvis du milieu….………………70 II2.2 Porosité du revêtement…………………………...……………71 II2.3 Résistivité électrique intrinsèque des revêtements aSiO x ….…73 II3 Modélisation interfaciale et tenue à la corrosion en fonction du temps d’immersion…………………………………………………………….……76 II4 Conclusion……………………………………………………….………84 III – COMPORTEMENT SUR ACIER INOXYDABLE III1 Amélioration des propriétés passives de l’acier inoxydable…...……86 III2 Interprétation du pouvoir protecteur…………………………….…..90 III3 Conclusion…………………………………………………………...…92 IV – COMPORTEMENT DE L’ALUMINIUM REVETU IV1 Considérations générales………………………………………………93 IV2 Comportement électrochimique de l’alliage 5005 en milieu salin…..96 IV3 Etude en milieu acide……………………………………………..……98 IV3.1 Comportement du substrat nu……………………………...…98 IV3.2 Comportement du substrat revêtu………………………...…101 IV3.3 Evolution de la couche passive…………………………...…103 IV3.4 Comparaison avec l’acier inoxydable – Interprétations……105

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V – LES REVETEMENTS AMORPHES aSiO x N y : INFLUENCE DE L’AZOTE V1 Elaboration des films d’oxynitrure de silicium…………………...…109 V2 Etude morphologique des revêtements………………………………110 V3 Composition et structure chimique des revêtements aSiO x N y …..…112 V4 Résistivité électrique intrinsèque des revêtements aSiO x N y …..……114 V5 Caractère protecteur des revêtements aSiO x N y ………………….…115 V5.1 Comportement électrochimique…………………………...…115 V5.2 Modélisation des réactions interfaciales…………………..…117 V5.3 Dégradation des revêtements aSiO x N y ………………………119 V6 Conclusion…………………………………………………………...…124 VI – CONCLUSIONS DU CHAPITRE 3 Chapitre 4 : Les revêtements aSiC x multifonctionnels I – ANALYSE DU POUVOIR PROTECTEUR VISAVIS DE LA CORROSION I1 Elaboration des revêtements………………………………..…………………139 I2 Caractérisation du revêtement………………………………...………………140 I3 Tenue à la corrosion……………………………………………………………143 II – LES REVETEMENTS SiCHN(SiC X N Y :H) : INFLUENCE DE L’AZOTE II1 Résistance à la corrosion…………………………………………...…………146 II2 Composition et structure chimiques des revêtements SiCHN…………...…148 II3 Influence du taux d’azote incorporé sur les propriétés de l’acier revêtu….151 II4 Analyse du pouvoir protecteur………………………………………….……153 III – LES REVETEMENTS DUPLEX SiCH(N) / DLC III1 Influence d’un dépôt DLC élaboré en mode DCPACVD…………………161 III2 Influence d’un dépôt DLC élaboré en mode MOPACVD……………...…166 IV – APPROCHE TRIBOCORROSION IV1 Définition de la synergie usure – corrosion………………………………....171 IV2 Revêtements SiC x /DLC……………………………………………………...173 IV3 Revêtements SiC x N y /DLC…………………………………………….…..…179 V – CONCLUSIONS DU CHAPITRE 4 Conclusions générales – Perspectives…………………...…………….……195

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Liste des symboles

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