Durabilité et endommagement mécanique de surface du verre en milieu aqueux

Durability and surface mechanical damage of glass in aqueous solutions

• Auteur / Autrice : Yi Fan Niu
• Direction : Tanguy Rouxel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrosion

Solutions aqueuses (chimie)

Verre

Indentation des matériaux

Résumé

Le but de ce travail de thèse a été d’étudier la durabilité chimique et l’endommagement mécanique de surface du verre en milieu aqueux. Le comportement de cinq compositions de verres inorganiques (verres de chalcogénures As₂S₃ et GeSe₄, verre de silice, verre à vitre et verre de REFIOM) a été étudié dans différentes conditions (température et pH de la solution). Les évolutions de la composition chimique de la solution, de la topographie de la surface et des propriétés mécaniques des échantillons ont été caractérisées en fonction de la durée de corrosion. Pour les verres de chalcogénures As₂S₃ et GeSe₄, des dégradations de la transmission optique ont été observées. Des mécanismes de corrosion ont été proposés, leurs énergies d’activation calculées sont respectivement de 47 et 103 kJ/mol. Le verre de REFIOM présente une vitesse de dissolution environ 10 fois supérieure à celle du verre de silice et du verre à vitre dans l’eau dé-ionisée à 90 °C. Pour les verres d’oxydes, un phénomène de dissolution accélérée a été mis en évidence au droit d’indentations. Il est montré que ce phénomène est intimement lié à la densification du matériau induite par l’indentation.

The aim of this thesis work was to study the chemical durability and the surface mechanical damage of glass in aqueous solutions. The behavior of five inorganic glass compositions (As₂S₃ and GeSe₄ chalcogenide glasses, silica glass, window glass and REFIOM glass) was studied under various conditions (temperature and pH). The evolutions of the solution chemical composition, the surface topography and its mechanical properties were characterized as a function of the time spent into the corrosive solution. For As₂S₃ and GeSe₄ chalcogenide glasses, an optical transmission degradation was observed. Corrosion mechanisms were proposed, their calculated activation energies are 47 and 103 kJ/mol, respectively. The dissolution rate of REFIOM glass in deionized water at 90 °C is approximately 10 times faster compared to silica glass and window glass. For oxide glasses, an accelerated dissolution phenomenon was reported at places where indentations were made. We showed this phenomenon to be intimately linked to the indentation induced densified volume lying beneath the residual print.