Synthèse de couches minces à base de nickel par pulvérisation réactive DC et HiPIMS pour des applications contre la corrosion atmosphérique

par Julien Keraudy

Thèse de doctorat en Milieux denses, matériaux et composants


  • Résumé

    Le but de cette thèse, réalisée dans le cadre du projet IRT COMIDAC (COuches MInces Dures et AntiCorrosion), est de trouver une alternative aux traitements de surface électrochimiques dont les dangers pour l’homme et l’environnement est désormais avérés (REACH). Le choix s’est porté sur l’utilisation d’un procédé de dépôt par voie sèche (pulvérisation magnétron) et sur l’élaboration de revêtements, multifonctionnels (oxydes, nitrures et nanocomposites), barrière à la corrosion, à base de nickel. La mise en forme de tels revêtements sur une surface en acier impose deux critères : (1) une surface dépourvue de défauts et (2) un revêtement barrière capable de limiter la diffusion des espèces corrosives vers l’acier. Le travail de thèse s’est donc orienté sur la mise en place d’un traitement « tout-en-un » capable de réaliser in-situ l’étape de préparation de surface et de mise en forme du revêtement. Pour cela, un procédé hybride HiPIMSDC a été utilisé. L’analyse du plasma HiPIMS par spectrométrie de masse et émission optiques résolues en temps nous a permis de déterminer des conditions optimales à la préparation de surface par bombardement d’ions métalliques : implantation et réalisation d’une couche d’accroche conforme. Ensuite, nous avons mis au point un large éventail de revêtements capable de répondre au cahier des charges. Quatre configurations ont été retenues : (1) monocouche, (2) bicouche, (3) multicouches et (4) multicouches avec couche diélectrique intercalée. Ces résultats montrent que le traitement de surface développé au cours de cette thèse est très prometteur et peut être un sérieux candidat comme procédé de remplacement aux méthodes actuelles.

  • Titre traduit

    Synthesis of nickel thin films by reactive HiPIMS and DC sputtering for applications against atmospheric corrosion


  • Résumé

    The purpose of this thesis, conducted as part of the project IRT COMIDAC (COuches MInces Dures et AntiCorrosion), is to find an effective alternative to electrochemical surface treatments which are wellknown to be hazard for humans and the environment (REACH). For this work, it has been chosen to use vacuum deposition method (magnetron sputtering) in order to elaborate multifunctional (oxides, nitrides and nanocomposites), corrosion barrier nickel thin films. The shaping of such coatings on a steel surface imposes two criteria: (1) a surface defect-free and (2) a barrier coating capable of limiting the diffusion of corrosive species to the steel. The purpose of this work has therefore focused on the development of a treatment "all-in-one" enable to carrying out in-situ surface preparation step and forming the coating. For this, a hybrid process HIPIMS-DC was used. Analysis of HIPIMS plasma by time-resolved mass spectrometry and optical emission has allowed us to determine the optimal conditions to prepare the surface by ion bombardment, composed by metallic ions: ion implantation and compliant metal interfacial layer. Then, we have developed a wide range of coatings enable to reach the technical specifications. Four patterns were identified: (1) monolayer (2) bilayer, (3) multilayer and (4) multilayer with dielectric layer interposed. These results show that the surface treatment developed during this thesis is very promising and could be a serious candidate as an alternative method to the current methods.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (293 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 32 p.

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