Mécanisme de croissance de films anodiques compacts et poreux sur titane et alliages en milieux chromiques

par Valérie Grand-Clément Zwilling

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des matériaux

Sous la direction de Évelyne Darque-Ceretti.

Soutenue en 1998

à l'ENSMP .

mots clés

• Anodisation
• Oxydes

Résumé

Ce travail porte sur la compréhension des mécanismes de croissance des films compacts et poreux sur le titane et le TA6V en milieux chromique et chromique fluore. La démarche expérimentale s'appuie sur des approches électrochimiques (voltamétrie, chronoampérométrie), morphologiques (MEB- HR, MET, diffraction électronique en incidence rasante, profilométrie) et physico-chimiques (XPS, SIMS, NRA, RBS, Mouillage). L'influence des paramètres tels que la composition de l'électrolyte, la nature et la composition du substrat, la tension d'anodisation, le temps de traitement, la luminosité, et la procédure d'anodisation sur les caractéristiques des oxydes a été étudiée. Des réactions électrochimiques mettant en jeu des espèces chimiques du vanadium permettent d'expliquer la mise en évidence de la structure biphasée du TA6V lors de l'anodisation. Le diamètre des pores augmente avec la tension quelques soient le substrat et la phase considérés ; pour une tension donnée et quelque soit le substrat, il augmente avec le temps pour se stabiliser pour des temps de traitement supérieurs à 10 min. Par exemple, pour une tension donnée et la phase d'un substrat de TA6V, les dimensions des pores pour des tensions de 5V et 10V sont respectivement de (22+-2)nm et de (30+-2)nm. Un temps critique de traitement compris entre 6 et 10 min semble pouvoir être défini. L'invariance du diamètre des pores a pu être corrélée à l'invariance de la couleur, de la composition, ou de la densité de courant. En terme de structure, l'augmentation du taux de cristallinité en fonction de la tension et/ou du temps de traitement a pu être montrée. L'analyse des travaux issus de la littérature et la confrontation de l'ensemble des caractérisations ont permis de dégager une analogie entre la formation des oxydes compacts et poreux. Celle-ci a permis de proposer un processus de croissance pour ces couches. Les films compacts seraient issus d'un empoisonnement de la surface par des espèces liées au Cr(VI). A partir d'une certaine valeur de potentiel et en présence d'acide fluorhydrique, il y a formation d'un oxyde poreux. L'espèce fluorée active jouerait alors le rôle d'antidote.

Titre traduit

Growth mecanisms of compact and porous anodic films on titanium and titanium alloys in chromic acid media

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