CHAPITRE I. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I.3. Vers mes travaux de thèse
A l’issue de cette étude bibliographique, sont apparus les points marquants suivants :
L’alliage de magnésium Elektron 21 (aussi dénommé EV31A) est un alliage récent (apparu au début des années 2000) très prometteur notamment pour des applications mécaniques impliquant un usage à chaud (200< T < 250°C). Il s’agit d’un alliage sans aluminium, de type quaternaire Mg-Zr-Zn-TR, dont la microstructure varie suivant le procédé final de mise en forme. Sa problématique principale réside dans une tenue à la corrosion médiocre, qui implique la nécessité de le recouvrir d’un revêtement protecteur. Toutefois, à ce jour, en raison de sa mise au point métallurgique récente, l’Elektron 21 a fait l’objet de très peu d’études au niveau des traitements de surface. Pour les autres alliages de magnésium, les traitements de protection comportent essentiellement des pré-traitements (dégraissage et décapage) et des traitements de conversion chimique (chromatation, phosphatation) ou électrochimique (oxydation micro-arcs).
En particulier, les travaux antérieurs démontrent que le décapage du substrat magnésium constitue une étape-clef car l’enlèvement de matière est conséquent et détermine l’obtention ultérieure de revêtements denses, uniformes et adhérents. Toutefois, les études à propos du décapage sont assez empiriques et ne considèrent pas les aspects thermodynamique et cinétique des réactions de décapage,
ou se restreignent au plus à l’étude de l’épaisseur de matière enlevée, en fonction de plusieurs paramètres opératoires.
Le principal traitement de conversion chimique appliqué aux substrats de magnésium est la
chromatation, qui mène à un revêtement protecteur contre la corrosion, mais qui présente
l’inconvénient majeur d’inclure du chrome VI. Les phosphatations étaient jusqu’à récemment peu employées mais sont de plus en plus étudiées en vue de se substituer à la chromatation.
Quant aux traitements de conversion électrochimique, ils se résument pour l’essentiel à l’oxydation
micro-arcs en milieu alcalin, qui mène à des revêtements globalement cristallisés, compacts et donc
difficilement fonctionnalisables. A l’encontre, ceux obtenus en milieu acide, sont actuellement peu étudiés et sont à la fois amorphes pour partie et surtout poreux.
Enfin, à notre connaissance, très peu d’études ont été consacrées à des dépôts électrophorétiques sur substrats de magnésium, et surtout jamais dans des films anodiques poreux sur de tels alliages et a fortiori pas sur Elektron 21.
Suite à cette étude bibliographique, cette thèse a donc pour objectifs novateurs :
- La compréhension et la maîtrise des mécanismes mis en jeu lors du décapage en milieu d’acide nitrique de l’alliage Elektron 21, afin de parvenir à un procédé répétable d’enlèvement de matière. En complément, des approches thermodynamique et cinétique seront développées afin d’évaluer pour la première fois des paramètres cinétiques correspondants (ordre de réaction, constante de vitesse moyenne, énergie d’activation).
- la mise en œuvre d’un procédé électrochimique innovant d’anodisation mis en œuvre en milieu
acide sans utilisation de composés toxiques ou dangereux (Cr(VI) ou acide fluorhydrique), permettant
de contrôler la formation d’un film anodique poreux, qui sera imprégné par la suite par dépôt
électrophorétique de nanoparticules-modèles de silice, avant d’effectuer une première évaluation de
Références bibliographiques
[App2003] P.J. Apps, H. Karimzadeh, J.F. King, G.W. Lorimer,
Scripta Materialia 48(2003)475-481
[Bar1993] D.E. Bartak, B.E. Lemieux, E.R. Woolsey, U.S. Pat. (1993) 5240589 [Bar1998] T.F. Barton U.S. Pat. (1998) 5792335
[Baz1985] F. Bazile, Techniques de l’ingénieur, [M450] 1985
[Baz2008] L. Bazin, M. Gressier, P.L. Taberna, M.J. Menu, P. Simon,
Chemical Communications (2008) 5004-5006
[Bes2009] L. Besra, T. Uchikosi, T.S. Suzuki, Y. Sakka,
Journal of the European Ceramic Society 29 (2009)1837-1845
[Bes2010] L. Besra, T. Uchikoshi, T.S. Suzuki, Y. Sakka.
Journal of the European Ceramic Society 20 (2010) 1187-1193
[Bir2009] N. Birbilis, M.A. Easton, A.D. Sudholz, S.M. Zhu, M.A. Gibson
Corrosion Science 51 (2009) 683-689
[Bra1998] E.A. Brandes, G.B. Brook,
Smithells Light Metals Handbook, 1998
[Bru2005] K. Brunelli, M. Dablà, I Calliari, M. Magrini,
Corrosion Science 47 (2005) 989-1000
[Bru2009] J.G. Brunner, R. Hahn, J. Kunze, S. Virtanen
Journal of the Electrochemical Society 156 (2009) C62-C66
[Cam1990] H. von Campe, D. Liedtke, B. Schum, U.S. Pat. (1990) 4915978 [Cha2007a] J.W. Chang, X.W. Guo, P.H. Fu, L.M. Peng, W.J. Ding,
Electrochimica Acta 52 (2007) 3160-3167
[Cha2007b] J.W. Chang, P.H. Fu, X.W Guo, L.M Peng, Y.H. Peng,W.J. Ding,
Corrosion Science 49 (2007) 2612-2627
[Chi2007] K.Y. Chiu, M.H. Wong, F.T. Cheng, H.C. Man,
Surface and Coatings Technology 202 (2007) 590-598
[Cho2003] K.Z. Chong, T.S. Shih,
Materials Chemistry and Physics 80 (2003) 191-200
[Col1986] Collectif,
La protection cathodique « guide pratique » Edition TECHNIP, Paris 1986 (p 33-43)
[Con2010] T.F. da Conceicao, N. Scharnagl, C. Blawert, W. Dietzel, K.U. Kainer,
[Cou2007] S. Cousinié :
Nanoluminophoresinorganiques : Greffage de complexes de Ruthénium(II) et d'Europium(III) surnanoparticules de silice.
Thèse de doctorat, Université Toulouse III, 2007
[Cso2003] Z. Csögor, M. Nacken, M. Sameti, C.M. Lehr et H. Schmidt,
Material Science Engineering C 23 (2003) 93-97
[Cui2012] X-J. Cui, C-H. Liu, R-S. Yang, M-T. Li, X-Z. Lin, M. Gong,
Transactions of Nonferrous Metals Society of China 22 (2012) 2713-2718
[DeL1959] H.K. De Long, U.S. Pat. (1959) 2901409 [Del1990] S. Delfino, A. Saccoe, R. Ferro,
Metallurgical and Materials Transactions A 21 (1990) 2109-2114
[Dor2009] S. Dor, S. Rühle, A. Ofir, M. Adler, L. Grinis, A. Zaban,
Colloids and Surfaces A : Physicochem. Eng. Aspects 342 (2009) 70-75
[Dus2011] L. Dusoulier, R. Cloots, B. Vertuyen, R. Moreno, O. Burgos-Montes, B Ferrari
Journal of the European Ceramic Society 31 (2011) 1075-1086
[Els2007] H.H. Elsentriecy, K. Azumi, H. Konno,
Surface and coatings Technology 202 (2007) 532-537 [Epp1992] F.W. Eppensteiner, M.R. Jenkings,
Metal Finishing Guide book and Directory 90 (1992) 413-425
[Esc2012] J. Escobar, L. Arurault, V. Turq
Applied Surface Science 258 (2012) 8199-8208
[Eva1955] H. Evangelides, U.S. Pat. (1955) 2723952
[Fel2011] S. Feliu Jr, C. Maffiotte, A. Sama,iego, J.C. Galvan, V. Barranco,
Applied Surface Science 257 (2011) 8558-8568
[Fel2014] S. Feliu Jr, et al,
Applied Surface Science 295 (2014) 219-230
[For2012] B. Fori, P-L Taberna, L Arurault, J-P Bonino, C Gazeau, P. Barres
Colloids and Surfaces A : Physicochem. Eng. Aspects 415 (2012) 187-194
[For2013] B.Fori : Etude des mécanismes électrophorétiques conduisant à l’imprégnation de
films anodiques élaborés sur alliage d’aluminium par des dispersions colloïdale.
Thèse de doctorat, Université Toulouse III, 2013 [For2014] B. Fori, P-L Taberna, L Arurault, J-P Bonino,
Journal of Colloid and Interface Science 413 (2014) 31-36
[Fou2013] M. Fouladi, A. Amadeh
[Fuk2005] H. Fukuda, Y. Matsumoto,
Electrochimica Acta 50 (2005) 5329-5333
[Gal1994] P.H. Galvin, Techniques de l’ingénieur, [M2350] 1994
[Gig2004] P.M. Gigandet, L. Thiery, Techniques de l’ingénieur, [M1558] 2004 [Gor2005] S. Gorsse, C.R. Hutchinson, B. Chevalier, J.F. Nie,
Journal of Alloys and Compounds 392 (2005) 253-262
[Gra2002] J.E. Gray, B. Luan,
Journal of Alloys and Compounds 336 (2002) 88-113
[Gue2005] T. Guéguen, Techniques de l’ingénieur, [M1575] 2005 [Guo2008] Y. Guo, Jia. Li, Jin. Li, Z. Yang, J. Zhao, F. Xia, M. Liang,
Journal of Alloys and Compounds 450(2008)446-451
[Gup2007] P. Gupta, G. Tenhundfeld, E.O. Daigle, D. Ryabkov.
Surface and Coating Technology 201 (2007) 8746-8760.
[Haw1995] D. Hawke, D.L. Albright,
Metal Finishing (1995) 34-38
[Ish2009] T. Ishizaki, I. Shigematsu, N. Saito
Surface and CoatingsTechnology203 (2009) 2288-2291
[Kam2003] K. Kamada, M. Mukai, Y. Matsumoto,
Materials Letters 57 (2003) 2348-2351
[Kam2004] K. Kamada, H. Fukuda, K. Maehara, Y. Yoshida, M. Nakai, S. Hasuo, Y. Matsumoto,
Electrochemical and Solid-State Letters 7 (2004) B25-B28
[Kan2012] M.B. Kannan, W. Dietzel
Materials and Design 42 (2012) 321-326
[Kap2013] M. Kappes, M. Iannuzzi, R.M. Carranza
Journal of Electrochemical Society 160 (2013) C168-C178
[Kie2007a] A. Kielbus,
Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering
20 (2007)127-130 [Kie2007b] A. Kielbus,
Journal of Achievements in Materials and Manfacturing Engineering 22 (2007)29-32
[Kie2011] A. Kielbus (2011).
Microstructure and Properties of Elektron21 Magnesium Alloy,
Magnesium Alloys – Design, Processing and Properties, Frank Czerwinski (Ed.),
[Kin1985] V.V. Kinzhibalo, A.T. Tyvanchuk, E.V. Melnik,
Stable and Metastable Phase Equilibria in Metallic Systems, Nauka, Moscow, USSR,
1985, pp.70-74
[Kou1995] N. Koura, T. Tsukamoto, H. Shoji, T. Hotta,
Japanese Journal of AppliedPhysics 34 (1995) 1643-1647
[Kou2004] L. Kouisni, M. Azzi, M. ZErtoubi, F. Dalard, S. Maximovitch,
Surface and Coatings Technology 185 (2004) 58-67
[Kou2005] L. Kouisni, M. Azzi, M. ZErtoubi, F. Dalard, S. Maximovitch,
Surface and Coatings Technology 192 (2005) 239-246
[Lee2013] Y.L. Lee, Y.R. Chu, W.C. Li, C.S. Lin,
Corrosion Science70 (2013)74-81
[Li2006] G.Y. Li, J.S. Lian, L.Y. Niu, Z.H. Jiang, Q. Jiang
Surface and Cotings Technology 201 (2006) 1814-1820
[Lim2005] S.J. Limmer, T.P. Chou, G.Z. Cao,
Journal of Sol-Gel Science and Technology 36 (2005) 183-195
[Lon2003] Z.L. Long, Y.C. Zhou, L. Xiao
Applied Surface Science 218 (2003) 123-136
[Mos2011] M. Mosialek, G.Mordarski, P. Nowak, W. Simka, G.Nawrat, M. Hanke, R.P. Socha, J. Michalska,
Surface and Coatings Technology 206 (2011) 51-62
[Mur2011] K. Murakami, M. Hino, T.Kanadani (2011).
Anodization of Magnesium Alloys Using Phosphate Solution,
Magnesium Alloys – Corrosion and Surface Treatments, Frank Czerwinski (Ed.),
ISBN : 978-953-307-972-1, InTech.
[Mur2013] N.V. Murillo-Gutiérrez, F. Ansart, J-P Bonino, M-J. Menu, M. Gressier,
Surface and Coatings Technology 232 (2013) 606-615
[Ngu2013] V.P. Nguyen, S. Moon, D. Chang, K.H Lee,
Applied Surface Science 264 (2013)70-78
[Nin2010] Z.L. Ning, H. Wang, H.H. Lin, F.Y. Cao, S.T. Wang, J.F. Sun,
Material and Design 31 (2010) 4438-4444
[Niu2006] L.Y. Niu, Z.H. Jiang, G.Y. Li, C.D. Gu, J.S. Lian
Surface and Coatings Technology 200 (2006) 3021-3026
[Nut1980] P.A. Nuttall, T.J. Pike, B. Noble,
Metallography 13 (1980) 3-20
[Nwa2009] U.C. Nwaogu, C. Blawert, N. Scharnagl, W. Dietzel, K.U. Kainer
[Nwa2010] U.C. Nwaogu, C. Blawert, N. Scharnagl, W. Dietzel, K.U. Kainer
Corrosion Science 52 (2010) 2143-2154
[Ono1996a] S. Ono, K. Asami, T. Osake,
Characterization of chemical conversion coating films grown on magnesium, in :
International Corrosion Congress Proceedings, 13th, Clayton, Australia, 1996, p. 80/1
[Ono1996b] S. Ono, K. Asami, T. Osake, N.Masuko
Journal of Electrochemical Society 143 (1996) L62-L63
[Ono1998] S. Ono
Metallurgical Science and Technology 16 (1998) 91-104
[Pet1979] D. Petrocokino, Techniques de l’ingénieur, [COR1010] 1979 [Pom2014] S. Pommier-Belin, et al,
Applied Surface Science, http://dx.doi.org/10.1016/j.apsus.2014.01.162
[Pou1974] M. Pourbaix
Atlas d’Equilibres Electrochimique à 25°C, GAUTHIER-VILLARS & Cie, Paris,1963
[Rok1996] L.L. Rokhlin, N.I. Nikitina, T.V. Dobatkina,
Journal of Alloys and Compounds 239 (1996) 209-213
[Sch1998] E.Schaberger, D.Kahn, M.Lang,
Praktische Metallographie 35 (1998) 306-315
[Seo2009] I. Seo, C.W. Kwon, H.L. Lee, Y.S. Kim, K.B. Kim, T.S. Yoon,
Electrochemical and Solid-State Letters 12 (2009) K59-K62
[Sim1989] A.Y. Simaranov, A.I. Marshakov, Y.N. Mikhailovskii
Zashchita Metallov (Protection of Metals) 25 (1989) 766-774
[Sim1992] A.Y. Simaranov, A.I. Marshakov, Y.N. Mikhailovskii
Zashchita Metallov (Protection of Metals) 28 (1992) 744-749
[Smo2002] B. Smola, I.Stulikova, F. vonBuch, B.L. Mordike,
Materials Science and Engineering A 324(2002)113-117
[Son2005] R.G. Song, C.Blawert, W. Dietzel, A. Atrens
Materials Science and Engineering A 399 (2005) 308-317
[Son2009] Y. Song. D. Shan, R. Chen, F. Zhang, E.H. Han,
Corrosion Science 51 (2009) 62-69
[StJ2005] D.H. StJohn, M. Qian, M.A. Easton, P. Cao, Z. Hildebrand,
Metallurgical and Materials Transactions A 36 (2005) 1669-1679
[Sup2007] R. Supplit, T. Koch, U. Schubert
Corrosion Science 49 (2007) 3015-3023
[Tal2014] C. Taltavull, A.J. Lopez, B. Torres, J.Rams
[Tur2010] M.C. Turhan, R.P. Lynch, H. Jha, P. Schmuki, S. Virtanen
Electrochemistry Communications 12 (2010) 796-799
[Uem2011] Y. Uematsu, T. Kakiuchi, M. Nakajima,
Procedia Engineering 10 (2011) 578-582
[Ume2000] H. Umehara, S. Terauchi, M. Takaya,
Materials Science Forum 350-351 (2000) 273-282
[Ver2004] S. Verdier, N. van der Laak, S. Delalande, J. Metson, F. Dalard
Applied Surface Science 235 (2004) 513-524
[Vos1999] P. Vostry, B. Smola, I. Stulikova, F. vonBuch, B.L. Mordike
Physica Status Solidi A 175 (1999) 491-500
[Wag2004] A.Wagh,
ChemicallyBonded Phosphate Ceramics, Elsevier, 2004, pp 97-111 [Xim2008] W. Ximei, Z. Liqun, L. Huicong, L. Weiping
Surface and Coatings Technology 202 (2008) 4210-4217
[Yer1999] A.L. Yerokhin, X. Nie, A. Leyland, A. Matthews, S.J. Dowey,
Surface and Coatings Technology 122 (1999) 73-93.
[Zha2006] M.Zhao, S. Wu, JiR. Luo, Y. Fukuda, H. Nakae,
Surface and Coatings Technology 200 (2006) 5407-5412
[Zha2009] Zhang, C. Wu,
Progress in Organic Coatings 66 (2009) 387-392.
[Zhi1998] I. Zhitomirsky
Materials Letters 37 (1998) 72-78
[Zhu2010] Y. Zhu, G. Yu, B. Hu, X. Lei, J. Zhang,