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TitleDétermination des paramètres physcio chimiques régissant l’électrodéposition d’une couche de chrome métallique à partir d’une solution de chrome trivalent.
TitleDetermination of physico chemicals paramters governing electrodeposition of chromium metal coating from trivalent chromium solution.
Subject(s)Chromage; Chrome; XPS; Matériaux; Electrochimie; Complexation; Chromium coating; Chromium; X-Ray; Materials; Electrochemistry; Complexation;
Abstract

De par leurs propriétés mécaniques et anti-corrosion élevées, les revêtements métalliques de chrome sont utilisés dans de nombreux domaines tels que l’aéronautique, l’automobile, le ferroviaire, la défense,… Aujourd’hui le chromage dur industriel, réalisé à partir de chrome hexavalent, est fortement menacé par la directive européenne REACH qui prévoit l’interdiction d’utilisation de sels de chrome VI (classé CMR) à l’horizon 2017. Dans ce contexte le projet HCTC (Hard Chromium by Trivalent Chromium) regroupe 16 partenaires industriels et 2 partenaires académiques sous la coordination de l’Institut de Recherche Technologique Matériaux, Métallurgie, Procédés (IRT M2P) afin de développer une alternative à base de sel de chrome trivalent. Le développement d’un procédé de substitution à partir de sels de chrome trivalent nécessite de répondre aux interrogations liées notamment à la difficulté de réduire les ions Cr3+ formant en solution aqueuse un complexe hexa-aqua [Cr(H2O)6]3+ très stable et difficilement réductible. Afin de faciliter la réduction, l’ensemble des travaux recensés dans la littérature prône l’utilisation d’un agent complexant organique afin d’augmenter l’accessibilité du chrome. Une première partie de ce travail de thèse a été de caractériser les dépôts de chrome métallique réalisés à partir de la formulation de chrome III (EXDBA 1318) afin de mettre en évidence l’influence des paramètres de chromage (température du bain de traitement, densité de courant,…) sur les propriétés physico-chimiques des dépôts (Morphologie, cristallinité, composition chimique). Les résultats ont montré que la diminution de fissures tranversantes est généralement accompagnée d’une augmentation du taux de carbure de chrome qui dégrade l’état cristallin. La compréhension et l’optimisation du procédé a permis la réalisation de dépôts avec des propriétés physico-chimiques permettant de lancer les premiers essaies industriels dont les premiers retours sont très encourageants pour certaines applications (essentiellement automobile).Dans une deuxième partie plus fondamentale, des analyses par HPLC-ICP/AES ont mis en évidence la complexation du chrome par différents agents complexant. Les résultats obtenus ont montré que la complexation étaient d’autant plus importante que le pH est haut (pH=5) et le rapport molaire [Cr]/[Cplx] faible (1/10). Les mécanismes de réduction associés aux taux de complexation ont ensuite été déterminés par des mesures de voltammétrie cyclique en utilisant des électrodes sérigraphiées modifiées par de l’or. Les voltammogrammes obtenus montrent que la complexation du chrome par un agent complexant permet de passer d’un mécanisme de réduction en deux étape (Cr3+  Cr2+  Cr) en une seule (Cr3+  Cr).Une dernière partie du travail a été de définir l’influence de la chimie sur bain (pH et rapport molaire [Cr]/[Cplx]) sur les propriétés physico-chimiques des dépôts. Les résultats obtenus ont montré que pour des solutions faiblement complexées il est préférable de travailler à des pH bas et d’appliquer de faibles densités de courant (

TypeElectronic Thesis or Dissertation; Text
Languagefr
Languageen
Identifier
RightsOpen Access
Rightshttp://purl.org/eprint/accessRights/OpenAccess
AuthorDel Pianta, Dimitri
Date2017-12-22
ContributorsPau; Le Hécho, Isabelle; Dupin, Jean-Charles