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Thèse soutenue

Simulation numérique du dépôt électrolytique

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Auteur / Autrice : Frédéric Druesne
Direction : Pierre Villon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences mécaniques pour l'ingénieur
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Compiègne

Résumé

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Le dépôt électrolytique permet de conférer à une pièce certaines propriétés différentes de celles du composant. En situation industrielle, les impératifs de production imposent de revêtir plusieurs pièces dans une même cuve. La principale difficulté est alors d'obtenir la meilleure uniformité de dépôt. La mise au point d'une chaîne d'électrolyse nécessite aussi de nombreux essais expérimentaux pour obtenir une configuration de cuve opérationnelle. La simulation numérique du dépôt électrolytique devient donc un outil d'aide à la conception des chaînes d'électrolyse industrielles. Le modèle développé dans cette thèse est décrit par l'équation de Laplace au sein de l'électrolyte, et par des conditions aux limites sur les frontières du domaine : flux nul sur les parois isolantes, et lois de polarisation expérimentales sur les électrodes. La méthode numérique utilisée est celle des Eléments de Frontière à laquelle est associée la technique de Newton-Raphson pour traiter la non-linéarité des lois de polarisation. Le modèle de dépôt prend en compte les quantités duales et globales (aux bornes du générateur) : l'intensité et la différence de potentiel. Ces quantités externes au milieu électrolytique caractérisent le bilan électrique global du procédé. La résolution de notre système d'équations est calée sur ce bilan au moyen d'un algorithme piloté en courant par la méthode du point fixe. Pour des épaisseurs atteignant l'ordre du millimètre (dépôt épais), l'évolution du profil cathodique est redéfinie en fonction de l'historique de la poussée du dépôt à différents instants de la déposition. Enfin, l'identification numérique des lois de polarisation expérimentales a été développée. Le montage expérimental permettant la mesure de ces lois a été simplifié de manière à mesurer des quantités toujours fiables. Puis par identification numérique de ces quantités mesurées, les lois de polarisation sur les électrodes réellement mises en jeu en surface sont récupérées.