Application de la spectroélectrochimie d'émission atomique à l’étude de la formation et de la dégradation des couches de conversion sur aciers galvanisés (Zn et Zn-Al-Mg)

par Lili Jiang

Thèse de doctorat en Chimie. Chimie Physique et Chimie Analytique

Sous la direction de Kevin Ogle.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Les couches de conversion (CC) sont des « calques » d’oxydes déposés sur les métaux avant l’application d’un film de polymère. Leur fonction majeure est d’améliorer l’adhérence entre le métal et le polymère. Le rôle des couches de conversion est essentiel pour toutes les applications de l’acier dans dans les domaines de l'automobile, de l'architecture, de la conserverie ou des appareils ménagers. Dans ce projet, nous mesurons les réactivités des CC et des substrats métalliques sous-jacents par une nouvelle technique cinétique combinant électrochimie et spectrométrie d’ émission atomique et appelée Spectroélectrochimie d’émission atomique et dont l’acronyme est AESEC (atomic emission spectroelectrochemistry). 1. Le mécanisme de déposition des CC inclut la réaction du substrat métallique avec un électrolyte pour former un calque d’oxyde via une augmentation spontanée du pH interfacial. La cinétique de ces phénomènes dans différents bains de prétraitement de synthèse (H3PO4, H2TiF6, Mn2°, NO3-) est détaillée ici. Les réactions de précipitation sont étudiées par méthode titrimétrique. Les résultats obtenus sont présentés pour les couches de Zn et Zn-Al-Mg. 2. Le mécanisme de dégradation des CC inclut fréquemment des réactions secondaires avec les espèces générées dans les zones locales anodique ou cathodique. Dans ce travail, ces mécanismes sont étudiés avec une méthode quantitative via la caractérisation de la stabilité des CC sous cyclisation du potentiel anodique / cathodique. La capacité des CC à résister aux hydroxides générés par potentiel cathodique et à bloquer la formation de Zn2+ soluble sous potentiel anodique est mesurée quantitativement. 3. Le traitement électrochimique à la surface de Sn est également étudié.

  • Titre traduit

    Application of atomic emission spectroelectrochemistry to formation and degradation of conversion coatings on galvanized steel (Zn and Zn-Al-Mg)


  • Résumé

    Conversion coatings (CC) are oxide layers deposited on metals prior to the application of a polymer film. Their major function is to promote adherence between metal and polymer. While CC's are essential to the use of steel in the automotive, architectural, canning and household appliance industries, our understanding is mostly based upon empirical studies. In this work we apply a new kinetic technique, atomic emission spectroelectrochemistry (AESEC), to measure the reactivity of the conversion coating and the underlying metal substrate. 1. CC deposition mechanisms usually involve the reaction of the metal substrate with an electrolyte to spontaneously form an oxide thin film driven by an interfacial pH increase. The kinetics of these phenomena in synthetic pre-treatment baths (H3PO4, H2TiF6, Mn2+, NO3-) is detailed herein. Precipitation reactions are characterized using conventional titrimetric methods. Results are reported for both Zn metal coatings and Zn-Al-Mg alloy coatings. 2. CC degradation mechanisms often involve secondary reactions with species generated at local cathodes and anodes. In this work, these mechanisms are investigated in a quantitative manner by characterizing the stability of the conversion coating to both cathodic and anodic potential steps. The capacity of the conversion coating to resist cathodically generated hydroxide and to block the formation of soluble Zn2+ ions at anodic potentials was measured quantitatively. 3. The electrochemical passivation of Sn coated steel was also investigated.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (211 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres. Réf. bibliogr. : 171

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2012 090
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