Promotrice : Prof. Marie-Georges Olivier

Résumé :

L’alliage d’aluminium 2024 est largement utilisé dans l’industrie aérospatiale pour sa légèreté et ses hautes propriétés mécaniques et thermiques. Due à la présence d’éléments d’alliages, en particulier le cuivre, l’alliage d’aluminium est susceptible à la corrosion localisée. L’utilisation du chrome hexavalent Cr (VI) en traitement de surface est généralement le moyen le plus performant pour le protéger de la corrosion. Cependant, en raison de sa toxicité sur la santé humaine et notre environnement, l’utilisation des composés à base de Cr (VI) sera interdite en Europe en 2024.
Le sujet de cette thèse vise à la synthèse des revêtements sol-gel performants et protecteurs comme technique alternative à l’usage de la conversion chimique à base de Cr (VI). Les travaux réalisés dans ce travail se focalisent sur deux voies d’étude, à savoir : la synthèse des revêtements sol-gel denses, actifs et efficaces et l’étude de l’effet de la porosité sur l’adhérence peinture.
Parmi les inhibiteurs sans chromate performants, les composés à base de cérium sont susceptibles de conférer une protection active aux revêtements sol-gel. Leur inhibition est basée sur la formation d’hydroxydes insolubles au niveau des zones cathodiques dans le milieu agressif permettant de diminuer le courant global de corrosion. Dans la première partie de cette thèse, une formulation de revêtement sol-gel dense, hybride a été développée. Cette couche permet de fournir une protection barrière efficace et également une bonne adhérence entre le substrat métallique et le primaire. Les inhibiteurs à base de cérium sont ensuite incorporés dans ce revêtement sol-gel afin de renforcer les propriétés anti-corrosion par une protection active. L’incorporation direct du sel de cérium dans le revêtement sol-gel conduit à un renforcement de la couche d’alumine en milieu agressif mais diminue les propriétés barrières du film. En utilisant la montmorillonite de sodium comme réservoir pour les ions Ce (III), on a montré que ces argiles sont des inhibiteurs performants permettant de maintenir les propriétés barrières du sol-gel tout en favorisant le relargage des ions cérium présents dans sa structure interfoliaire. L’utilisation de nanoparticules à base de cérium dans le revêtement sol-gel peut également renforcer les propriétés anti-corrosion du film par la formation d’une couche barrière initiale supplémentaire à l’interface. L’interaction forte entre l’oxyde de cérium et les ions en solutions entrave considérablement l’effet inhibiteur des ions cérium. Une très faible synergie est observée lors de l’incorporation combinée d’oxyde CeO2 et des ions trivalents.
La dernière partie de cette thèse vise à étudier la compatibilité et le rôle de la porosité sur les performances d’adhésion entre la couche de prétraitement et la peinture. Les solgel mésoporeux ont été synthétisés par la méthode EISA en utilisant deux types d’agent structurant : le Pluronic P123 et F108. L’effet de la nature des précurseurs sur la porosité du revêtement a également été étudié en ajoutant des précurseurs organiques et en augmentant la concentration d’agent structurant utilisé. Le revêtement mésoporeux hybride utilisant trois types de précurseurs ayant une taille des pores élevée (supérieur à 10 nm) et une distribution moins homogène des pores permet de proposer une nouvelle technique prometteuse pour améliorer l’accroche de la peinture sur l’alliage d’aluminium 2024.