Thèse soutenue

Amélioration de l'adhérence de revêtements électrolytiques de chrome : étude expérimentale et numérique
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Auteur / Autrice : Robin Guillon
Direction : Joël AlexisOlivier Dalverny
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science et Génie des Matériaux
Date : Soutenance le 20/06/2022
Etablissement(s) : Toulouse, INPT
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie de Production (Tarbes ; 1989-....)
Jury : Président / Présidente : Ghislaine Bertrand
Examinateurs / Examinatrices : Joël Alexis, Olivier Dalverny, Ghislaine Bertrand, Stéphane Benayoun, Véronique Vitry, Éric Le Bourhis
Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Benayoun, Véronique Vitry

Mots clés

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Résumé

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Depuis l’entrée en vigueur de la directive européenne REACH (Registration, Evaluation, Authorization of Chemicals products) visant à interdire l’utilisation des bains à base de trioxyde de chrome, la recherche d’une solution alternative est un réel challenge scientifique, industriel et environnemental. Le développement de dépôts à partir d'électrolytes de chrome trivalent est une alternative prometteuse. Les revêtements obtenus sont généralement étudiés du point de vue des propriétés d’usages mais leurs propriétés intrinsèques restent largement méconnues. Les travaux de recherche présentés sont une contribution à la compréhension des propriétés intrinsèques et d’adhérence de ces dépôts avant et après traitement thermique. Nous nous sommes tout d’abord intéressés à la microstructure et aux propriétés mécaniques des dépôts, puis à leurs évolutions suite à des traitements thermiques. Des méthodes originales ont été mises en œuvre pour déterminer le niveau de contraintes résiduelles, la limite d’élasticité et la ténacité des dépôts de chrome trivalent. Ces résultats ont permis d’obtenir une vision plus complète de leurs propriétés métallurgiques et mécaniques. L’étude des propriétés d’adhérence a été conduite à partir d’essais de traction in situ, développés à différentes échelles. Tous d’abord, des essais à l’échelle macroscopique sur éprouvettes cylindriques revêtues, nous ont permis d’étudier l’influence des différents paramètres de préparation de surface et d’élaboration des dépôts sur leur niveau d’adhérence au substrat, ainsi que l’influence des traitements thermiques. Un critère en déformation, seuil à partir duquel le revêtement s’endommage, a pu être établi. Il permet de comparer et classer les performances d’adhérence des revêtements sur leurs substrats. Les résultats ont été corrélés aux mesures par AFM des tensions de surface du substrat avant chromage. Les mécanismes élémentaires d’endommagement des dépôts ont par la suite été étudiés à partir d’essais de micro-traction in situ sous MEB. L’utilisation combinée de la microscopie et de la corrélation d’images, nous a permis de suivre l’évolution de l’endommagement des couches en surface et dans leur épaisseur. Le scénario étudié a servi de base à l’élaboration d’un modèle numérique de l’essai. La simulation permet alors d’accéder à des critères en contrainte ou en énergie, reflets de l’adhésion au substrat des dépôts étudiés.