Contribution à l'étude des propriétés physico-chimiques des surfaces modifiées par traitement laser : application à l'amélioration de la résistance à la corrosion localisée des aciers inoxydables

• Main Author: Pacquentin, Wilfried
• Language: FRE
• Published: Université de Bourgogne 2011
• Subjects: [CHIM:MATE] Chemical Sciences/Material chemistry; [PHYS:PHYS:PHYS_CHEM-PH] Physics/Physics/Chemical Physics; [SPI:MAT] Engineering Sciences/Materials; [SPI:GPROC] Engineering Sciences/Chemical and Process Engineering; [PHYS:COND:CM_MS] Physics/Condensed Matter/Materials Science; Traitement de surface; Refusion de surface; Laser impulsionnel nanoseconde; Acier inoxydable 304L; Aciers inoxydables; Corrosion localisée; Piqûration; Couche d'oxyde; Caractérisations physico-chimiques
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00676332; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/69/60/96/PDF/these_A_PACQUENTIN_Wilfried_2011.pdf

Les matériaux métalliques sont utilisés dans des conditions de plus en plus sévères et doivent présenter une parfaite intégrité sur des périodes de plus en plus longues. L'objectif de ce travail de thèse est d'évaluer le potentiel d'un traitement de refusion laser pour améliorer la résistance à la corrosion d'un acier inoxydable de type 304L ; l'utilisation du laser dans le domaine des traitements de surface constituant un procédé en pleine évolution à cause des changements récents dans la technologie des lasers. Dans le cadre de ce travail, le choix du laser s'est porté sur un laser nano-impulsionnel à fibre dopée ytterbium dont les caractéristiques permettent la fusion quasi-instantanée sur quelques microns de la surface traitée, immédiatement suivie d'une solidification ultra-rapide avec des vitesses de refroidissement pouvant atteindre 1011 K/s. La combinaison de ces processus favorise l'élimination des défauts surfaciques, la formation de phases hors équilibre, la ségrégation d'éléments chimiques et la formation d'une nouvelle couche d'oxyde dont les propriétés sont gouvernées par les paramètres laser. Afin de les corréler avec la réactivité électrochimique de la surface, l'influence de deux paramètres laser sur les propriétés physico-chimiques de la surface a été étudiée : la puissance du laser et le taux de recouvrement des impacts laser. Pour clarifier ces relations, la résistance à la corrosion par piqûration des surfaces traitées a été déterminée par des tests électrochimiques. Pour des paramètres laser spécifiques, le potentiel de piqûration d'un acier inoxydable de type 304L augmente de plus de 500 mV traduisant ainsi une meilleure tenue à la corrosion localisée en milieu chloruré. L'interdépendance des différents phénomènes résultant du traitement laser a rendu complexe la hiérarchisation de leur effet sur la sensibilité de l'alliage testé. Cependant, il a été montré que la nature de l'oxyde thermique formé au cours de la refusion laser et ses défauts sont du premier ordre pour l'amorçage des piqûres.