Etude de la reactivite des couches minces d'aciers austenitiques enrichis en azote obtenues par pulverisation cathodique magnetron. Mecanismes de formation et evolution du film passif en milieu acide sulfuriquea

par Bernard Normand

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Jacques Pagetti.

Soutenue en 1993

à Besançon .

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Résumé

L'etude de la reactivite des revetements physiques, obtenus en phase vapeur, permet, en raison de leur analogie structurale avec les couches de diffusion, d'etudier le maintien du caractere inoxydable des aciers austenitiques de type aisi 304l, aisi 316l et aisi 310 traites par nitruration ionique. Apres la mise en evidence de l'effet benefique de la pulverisation cathodique magnetron reactive, inherent aux gommages des impuretes inclusionnaires, les interactions entre le chrome, le nickel et l'azote d'une part, et entre le molybdene et l'azote d'autre part, on pu etre evaluees. Les courbes de polarisation i=f(e), montrent que l'azote n'intervient pas sur l'etendue du domaine passif; cependant, compte tenu de l'evolution de la structure cristalline, qui depend de la teneur en azote, il apparait un phenomene de passivation secondaire dans le domaine trans-passif. Des analyses par spectrometrie esca permettent d'envisager le mecanisme de passivation suivant: dissolution selective, enrichissement en surface de chrome et d'azote, formation d'un reseau de blocage de la dissolution semblable a un reseau de nitrure et enfin, formation d'un film de type oxyhydroxyde. Les analyses en mode potentiostatique et par spectrometrie esca, nous informent du caractere evolutif de ce film passif, lie a la decomposition du reseau de blocage prealable a la formation du film passif, en nh#3 qui se substitue a l'eau liee et empeche la deprotonisation de celle-ci necessaire a la constitution de l'oxyde de chrome cr#2o#3. Des phenomenes de redissolution, dont les quantites de charges rejoignent celles mises en jeu lors de la passivation des aciers inoxydables non enrichis en azote sont ainsi enregistres. Enfin la mise en place d'essais planifies conduit a une approche statistique permettant d'optimiser les trois parametres d'elaboration des revetements lies au substrat, les autres ayant ete optimises par ailleurs. La reactivite a ete analysee en milieu acide et en milieu chlorure: en milieu acide, on observe l'influence conjointe de la temperature et de la tension de polarisation. En milieu chlorure, susceptible de provoquer la corrosion localisee, la temperature intervient peu et le taux d'azote doit etre compris entre 2 et 5 at. %, pour une tension de polarisation de 50 v

Titre traduit

Study of the reactivity of sputtered stainless steel-nitrogen coatings. Mechanism of formation and evolution of passive film in sulphuric acid media

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