| Titre : | Elaboration et caracterisation des depots composites Cu/WC electrodeposés |
| Auteurs : | Madjeda Zarour, Auteur ; Salim Djkhaba, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2016 |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
Résumé
L'électrodéposition se réfère à un processus de croissance du film qui consiste en la formation d'un revêtement métallique sur un matériau de base se produisant à travers la réduction électrochimique des ions métalliques à partir d'un électrolyte. La technologie correspondante est souvent connue sous le nom galvanoplastie. L'objectif de ce travail est d’élaborer et caractériser, d’une manière physico-chimique et électrochimique des alliages Cu/WC électrodéposés à différentes concentration en WC sur des substrats d’acier préalablement traités. Les couches de Cu purs et les différents dépôts composites Cu/WC sont électrodéposés dans les conditions d’élaboration d’une densité du courant égale à 5 A/dm², une température de 25±2 °C et dans un milieu acide forte (pH = 1). L’effet de la concentration de WC a été étudié afin de déterminer le meilleur dépôt composite. En outre, L’évaluation de la performance de la gomme arabique en tant qu’un inhibiteur de corrosion, a été effectuée pour le milieu agressif (0.6 M NaCl). L’étude morphologique a montrée que la présence de Carbure de tungstène) WC (en tant que Co-déposé dans la matrice de cuivre change nettement la surface réelle des couches. La caractérisation par le rayon X révèle une phase cristalline de Cuivre avec le plan préférentiel (111). L’analyse par rayons X des différents revêtements Cu/WC électrodéposés à différentes concentrations en WC conduit à trois phases cristallines : Cu, WCx, Fe4Cu3. La technique de polarisation potentiodynamique et de spectroscopie d’impédance électrochimique effectuées pour les dépôts composites élaborés dans le milieu agressif montrent que le dépôt Cu/WC dont la concentration de WC est de 20 g/l résiste mieux à la corrosion. L’addition de la gomme arabique (inhibiteur de corrosion) améliore la tenue à la corrosion des dépôts composites et en particulier celui obtenu à 20 g/l de WC. Cela se traduit par la formation d’une couche d’oxyde protectrice. L’efficacité inhibitrice (supérieure à 99,7%) dépend d’une part de l’adsorption de la gomme arabique par la surface du dépôt, d’autre part, de la concentration de WC dans le bain. Mots clés : Electrodéposition, Cu pur, Cu/WC, polarisation potentiodynamique, impédance électrochimique, gomme arabique. Abstract Electrodeposition refers to a growth process film which consists of forming a metal coating on a base material occurring through the electrochemical reduction of metal ions from an electrolyte. The corresponding technology is often known as electroplating. The objective of this work is to investigate the Cu/WC electrodeposited alloys at different a different concentration of WC based on pretreated steel substrates, by physico-chemical and electrochemical methods. The pure Cu layers and different composite coatings Cu / WC are electrodeposited in the process conditions of a current density equal to 5 A / dm², a temperature of 25 ± 2 ° C in a strong acid medium (pH = 1). The effect of the concentration of WC was studied to determine the best composite deposit. In addition, evaluation of the performance of gum arabic as a corrosion inhibitor was performed for the corrosive media (NaCl 0.6 M). Morphological study showed that the presence of tungsten carbide) WC( as co-depositing in the copper matrix significantly broadens the actual surface of the layers. The characterization by X-ray reveals a crystalline phase of Copper with the preferential (111) plane. The X-ray analysis of our Cu/WC coatings electrodepositing at various concentrations of WC present three crystalline phases: Cu, WCx, Fe4Cu3. The study of electrochemical behavior of the coatings, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy technical performed for composite deposits developed in the aggressive media; show that the deposit Cu / WC whose concentration of WC is 20 g/l is more resistant to corrosion. The presence of gum arabic (inhibitor) improves the corrosion resistance of composite coatings and particularly that obtained at 20 g / l of WC. This results in the formation of a protective oxide layer. The inhibitory efficacy (greater than 99.7%) depends firstly of adsorption of gum arabic by the surface of the deposit, on the other hand, the concentration of WC in the bath. Keywords: Electroplating, Pure Cu, Cu/WC, potentiodynamic polarization, electrochemical impedance, gum arabic. ملخـــــــــص التوضع الكهروكيميائي يعبر عن عملية نمو طبقة تتكون لتشكيل غلاف معدني على المواد الأساسية والتي تحدث من خلال عملية الإرجاع الكهروكيميائية لأيونات المعادن المتواجدة في المحاليل. الهدف من هذا العمل هو دراسة طبقات Cu/WCبالطرق الفيزيائية والكيميائية، والكهروكيميائية بالتغير في تركيز WC على صفائح الفولاذ المعالجة مسبقا. توضع طبقات النحاس النقي و خليط Cu/WC، تم في ظل الشروط التالية : كثافة التيار=5A/dm² ، درجة حرارة 25 ± 2 درجة مئوية، ودرجة الحموضة تساوي 1. تم دراسة تأثير تركيز WC لتحديد أفضل توضع مركب. وبالإضافة إلى ذلك، تقييم أداء الصمغ العربي كمثبط للتآكل، أجريت في وسط تاكل (كلوريد الصوديوم 0.6 M). أظهرت الدراسة المورفولوجية أن وجود حبيبات كربيد التنغستن ((WC بوصفه مشاركا في مصفوفة النحاس لتشكيل الطبقة، يغير بشكل كبير من السطح الفعلي للطبقات. التحليل بواسطة الأشعة السينية يكشف عن المرحلة البلورية للنحاس مع تفضيلية التوجه (111). أما بالنسبة إلى مختلف طبقات Cu/WC بتركيزات مختلفة من WCفقد أظهرت المراحل البلورية التالية: Cu، WCx، Fe4Cu3 . الدراسة عن طريق تقنية الاستقطاب و المعاوقة الكهروكيميائية في محاليل التآكل تبين أن مركب Cu/WC عند التركيز 20 غرام/لتر من WC لديها أفضل مقاومة للتآكل. اظافة الصمغ العربي (مثبط) يحسن من مقاومة التآكل للمركبات وخاصة المتحصل عليها بتركيز 20 غرام/لتر من WC .فعالية المثبط تتعلق بامتصاص الصمغ العربي من طرف سطح التوضع من جهة, وتركيزWC في المحلول من جهة اخرى. كلمات البحث: التوضع الكهروكيميائي، النحاس النقي، Cu/WC، الاستقطاب، المعاوقة الكهروكيميائية، الصمغ العربي. |
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Sommaire
Dédicace i Remerciement ii Sommaire iii Liste des figures viii Liste des tableaux x Introduction générale 1 Chapitre I : Généralités sur la corrosion I.1. Introduction 3 I.2. Définition 3 I.3. Processus de la corrosion 3 I.3.1. Corrosion chimique 4 I.3.2. Corrosion électrochimique 4 I.3.3. Corrosion bactérienne 4 I.4. Corrosion électrochimique 4 I.4.1. Nature électrochimiques de la corrosion 4 I.4.2. Aspects thermodynamiques des réactions de corrosion 6 1.4.2.1. Potentiel d'équilibre 7 1.4.2.2. Potentiel de corrosion (dissolution) 7 I.4.2.3. Echelle des Potentiels standards d'électrodes (Potentiel de référence) 7 I.4.2.4. Diagrammes de Pourbaix 8 I.4.3. Cinétique électrochimique 9 I.4.3.1. Vitesse de corrosion 9 I.4.3.2. Phénomène de polarisation 10 I.4.3.2.1. Courbes de polarisation 10 I.4.3.2.2. Différents types de courbes de polarisation 12 I.4.3.2.3. Droites de Tafel 13 I.5. Morphologies de corrosion 15 I.6. Essais de corrosion 16 I.6.1. Méthode de la masse perdue 16 I.6.2. Méthodes électrochimiques 17 I.6.2.1. Méthode stationaire : Méthode potentiodynamique 17 I.6.2.2. Méthode transitoire (ou non-stationnaire) : impédances électrochimiques 18 I.7. Moyens des Protection contre la corrosion 20 1.7.1. Protection par revêtements 21 I.7.1.1. Revêtements métalliques 21 A. Mécanisme de protection par revêtements métalliques 21 B. Techniques de revêtement métallique 23 I.7.1.2. Revêtements inorganique 25 I.7.1.3. Revêtements organique 25 I.7.2. Protection par modification de l’état électrique du système 25 I.7.2.1. Protection par inhibiteurs de corrosion 25 A. Classement des inhibiteurs 25 B. Domaine d’application 26 I.7.2.2. Protection électrochimique 27 A. Passivité 27 B. Protection cathodique 27 C. Protection anodique 27 Chapitre II : Préparation de surface et procédé d’électrodéposition II.1. Introduction 28 II.2. Préparation de surface 28 II.2.1. Définition 28 II.2.2. Polissage 28 II.2.2.1. Polissage mécanique 29 II.2.2.2. Polissage électrolytique 29 II.2.2.3. Polissage chimique 29 II.2.3. Nettoyage des surfaces 29 II.2.3.1. Dégraissage 29 A. Dégraissage chimique 30 B. Dégraissage électrolytique 30 II.2.3.2. Décapage 31 A. Décapage mécanique 31 B. Décapage ionique 31 C. Décapage chimique 31 II.2.4. Lavage, rinçage, égouttage, séchage 32 II.3. Procédé d'électrodéposition 32 II.3.1. Définition 32 II.3.2. Principe d’électrodéposition 32 II.3.3. Mécanisme d’électrodéposition 34 II.3.3.1. Transfert de masse 34 II.3.3.2. Transfert de charge 35 II.3.3.3. Cristallisation (formation de dépôt) 35 II.3.4. Avantages de l’électrodéposition 37 II.3.5. Electrodéposition de cuivre pur 37 II.3.5.1. Caractéristiques physico-chimiques du cuivre 37 A. Propriétés physiques 38 B. Propriétés électrochimiques 38 II.3.5.2. Electrolytes de cuivrage 39 A. Bains au sulfate cuivrique 39 B. Bains au fluoborate cuivrique 40 C. Bains cupro-cyanurés 41 D. Bains au pyrophosphate cuivrique 41 II.4. Phénomène de co-déposition 42 II.4.1. Différents types de co-déposition 42 II.4.2. Influence des différents facteurs sur l'électrodéposition 43 II.4.2.1. Nature du métal à déposer 43 II.4.2.2. Nature du substrat 44 II.4.2.3. Composition d'électrolyte 44 A. Espèces électroactives 44 B. Espèces non électroactives 44 II.4.2.4. pH de la solution 45 II.4.2.5. Température 45 II.4.2.6. Agitation 46 II.4.2.7. Densité de courant 46 II.4.2.8. Additifs organiques 46 II.4.3. Propriétés structurales de carbure de tungstène 47 II.5. Conclusion 48 Chapitre III : Méthodes et techniques expérimentales d’analyses III.1. Introduction 49 III.2. Dispositifs expérimentaux d’élaboration des dépôts 49 III.2.1. Produits chimique 49 III.2.2. Matériels utilisés 49 III.2.3. Matériaux 49 III.2.3.1. Substrat utilisé 49 III.2.3.2. Anodes utilisés 50 III.2.4. Modes opératoires et conditions expérimentales 50 III.2.4.1. Préparation des échantillons 50 A. Polissage 50 B. Dégraissage électrolytique 50 C. Décapage chimique 51 D. Rinçage 51 III.2.4.2. Bains d’électrodéposition 51 III.2.5. Dispositif d’électrodéposition 52 III.3. Techniques de caractérisation 53 III.3.1. Adhérence de la couche déposée 53 III.3.2. Techniques d’analyse de surface 53 III.3.2.1. Diffractions des rayons X 53 III.3.2.2. Microscopie électronique à balayage 55 III.3.3. Etude de la corrosion 56 III.3.3.1. Méthode de la polarisation potentiodynamique 56 III.3.3.2. Méthode de la spectroscopie d’impédance électrochimique 56 III.3.4. Spectroscopie Infrarouge (IR) de la gomme arabique 57 III.4. Conclusion 58 Chapitre IV : Résultats et discussion IV.1. Test d’adhérence 59 IV.2. Caractérisation des dépôts 59 IV.2.1. Morphologie des dépôts électrodéposés 59 IV.2.2. Analyses par diffraction des rayons X 61 IV.2.3. Taille des grains 63 IV.3. Etude de la corrosion par les méthodes électrochimiques 64 IV.3.1. Polarisation potentiodynamique 64 IV.3.2. Spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) 67 IV.3.3. Modélisation du circuit électrique équivalent 70 IV.4. Conclusion 71 Conclusion générale 72 Références bibliographiques 74 Résumé Abstract ملخص |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| M/2966 | Memoire master | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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