Synthèse de revêtements anticorrosion par voie sol-gel pour la protection de l’alliage 2024 T3. Caractérisation par spectroscopie d’impédance électrochimique et ellipsométrie in situ.

Axe 3 - Interfaces, transport and reactivity

Thèse de Élise Médina

Thèse commencée le 1er septembre 2016

Soutenance de thèse le 2 décembre 2019
Amphithéâtre 55B - Sorbonne Université

Laboratoires co-porteurs

• Laboratoire Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP)
  Porteur de projet : Cédric BOISSIERE
  Co-encadrant : Lionel NICOLE
• Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques (LISE)
  Co-encadrant : Mai TRAN , Eliane SUTTER, Bernard TRIBOLLET

Mots clés

AA 2024 T3, matériaux hybrides, films mésoporeux, sol-gel, ellipsométrie, corrosion,spectroscopie d’impédance électrochimique.

Résumé

L’alliage d’aluminium 2024 T3 est utilisé dans l’aéronautique pour sa légèreté et ses bonnes propriétés mécaniques. Il présente cependant une microstructure hétérogène le rendant particulièrement sensible à la corrosion. La stratégie de protection actuelle consiste à incorporer des composés à base de Cr VI dans les revêtements ; à cause de leur toxicité, il devient cependant de plus en plus urgent de les remplacer. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse qui a pour objectif d’étudier l’évolution des matériaux et les phénomènes de corrosion en combinant une technique d’analyse de surface (l’ellipsométrie in situ) et la spectroscopie d’impédance électrochimique. Ce couplage étant une avancée significative dans la compréhension des relations entre le mode de synthèse, la microstructure, la durabilité et les propriétés anticorrosion, permet l’élaboration de revêtements plus performants. Une partie de l’étude a été consacrée à la synthèse de revêtements denses hydrophobes par voie sol gel pour améliorer les propriétés barrières. D’autre part, des films mésostructurés, susceptible d’accueillir et de faciliter la diffusion d’inhibiteurs de corrosion ont été étudiés. Le but final étant de mettre au point un système bicouches pour optimiser les propriétés anticorrosion.

Abstract

In situ study of corrosion of AA 2024 T3 protected by sol-gel coating with Electrochemical Impedance Spectroscopy and Ellipsometry in liquid cell.Abstract :Aluminum alloy 2024 T3 is widely used in the aeronautical field due to its high weight-to-strength ratio. However, such material is particularly sensitive to corrosion because of its heterogeneous structure. To protect these alloys, the current strategy is to use a three layer stack doped with Cr VI based corrosion inhibitors. Nevertheless, those substances are highly toxic. Therefore, their replacement has become a critical issue for the aircraft industry. In this context, synthesis and characterization of new protective coatings are particularly important. The objective of this work is thus to study materials evolution and corrosion phenomena using in situ ellipsometry and electrochemical impedance spectroscopy. Coupling those tow techniques provides new insights to understand the relationship between coating synthesis, microstructure, durability and anticorrosion properties. On one hand, a study has been done on hybrid hydrophobic layers to enhance barrier properties. On the other hand, mesostructured layers, potential matrix for anticorrosion inhibitors have been studied. The final goal is to couple those two materials in a multi-layer system in order to optimize anticorrosion propertiesKey words : AA 2024 T3, hybrid materials, mesoporous layers, sol-gel, ellipsometry, corrosion, electrochemical Impedance Spectroscopy