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Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des Sciences Exactes et des Science

Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature de la Vie Sciences de la matière Sciences de la matière Chimie Chimie des matériaux Réf. : Entrez la référence du document Présenté et soutenu par : ZAHANI NESRINE Le : mercredi 26 juin 2019 ELABORATION ET CARCTERISATION DES REVETEMENTS METALLIQUE PAR VOIX CHIMIQUE Jury : Mme. Ouassaf Mebarka MCB Université de Biskra Président Mme. FERHATI SAMIHA MCB Université de Biskra Rapporteur Mme. Necira Zelikha MCB Université de Biskra Examinateur Année universitaire : 2018/2019 MÉMOIRE DE MASTER JE remercie ALLAH qui m’a donnée la force pour Pouvoir terminer ce mémoire. JE remercie sincèrement toutes les personnes qui m’ont Aidé à la réalisation de ce mémoire Plus particulièrement : Ma promotrice l’encadreur FARHATI SAMIHA pour avoir suivi et Dirigé mon travail, nous avons apprécie sa patience Son encouragement et ces conseils. Et de notre, pour cela nous l’assurons de notre sincère Gratitude profond respect. Nons avons également une dette de reconnaissance en Vers tous les professeurs qui nous ont suivis durant Notre cycle d’étude. Je dédie ce travail à ma mère SAMIA et mon père MOURAD pour Ses encouragements et Ses prières tout au long de mes études et nous plantent l’amoure de science. Je la dédie à mes frères Mohamed LAMINE ; EL ARBI et mes sœurs SALSABIL, MARAM, et je les remercie pour leurs encouragements et leurs aides ainsi que toute ma grande famille. A tous mes amis SELMA, KENZA, AMIRA, AMINA. LISTE DES TABLEAUX III.1.1 : Produits chimique……………………………………………………………. …...27 III.1.2 : Le tableau suivant donne la composition chimique du substrat utilisé…… ..…28 Tableau IV .1 : valeurs des épaisseurs et des microduretés en fonction de la température et du temps de traitement ……………………... ………….40 LISTE DE Figure Figure I.1. Importance respective des revêtements et des traitements de surface dans le marché international ……………………………………………….5 Figure I.2. Schéma de principe de l’évaporation sou vide ………………………………...8 Figure I.3. Schéma de principe de la pulvérisation cathodique………………………….9 Figure .I.4 .schéma de principe du procédé par arcs[……………………………………10 Figure I.5. Schéma de principe de la pulvérisation par faisceau d’ions …..…………….10 Figure I.6. Schéma de principe de a la CVD thermique …………………………….. …..12 Figure I.7. Schéma de principe de la PECVD……………………………………………14 Figure I.8. Schéma de principe de la déposition par projection thermique……………15 Figure I.9. principe revêtement par voie chimique………………………………………..16 Figure III.1 : étapes de préparation de surface du substrat……………………………...29 Figure III.2: Schéma de principe d’un microscope électronique à balayage …………..31 Figure III 3 : Schéma de montage de microscope optique ……………………………32 Figure III .4 : Famille de plans cristallins en condition de Bragge……………………....33 Figure III.5 : principe d'une diffraction à deux cercles………………………………….34 Figure III.6 : dispositif utilisé pour la mesure de la microdureté……………………..35 Figure III.7 :différent variation du potentiel de corrosion……………………………...36 Figure III.8 : schéma de potentiostat……………………………………………………..37 Figure IV .1 : Coupe métallographique d’un dépôt de Ni-P, obtenus à 80°C et 60minutes (grossissement200X) …………………………………38 Figure IV.2 :Evolution de l’épaisseur des dépôts de nickel chimique …………………..39 Figure IV.3 : Evolution de la microdureté des dépôts de nickel chimique……………...40 Figure IV.4 : Examen superficiel au MEB d’un dépôt Ni-P (80C°,60min)……………...41 Figure IV.5 : Examen d’analyse superficielles EDAX d’un dépôt Ni-P (80C°, 60 minutes)……………………………..…………………………..41 Figure IV.6 : Exemple de courbes E = f(t) illustrant le comportement des dépôts de nickel élaborés à 60min ……………………………………………...43 Figure IV.7: Exemple de courbes intensité-potentiel illustrant le comportement………43 des dépôts de nickel élaboré60min. Introduction Général .................................................................................................................. 1 CHAPITER I Revêtements et traitement de surface I .1 Introduction ......................................................................................................................... 3 I.2 traitement de surface ............................................................................................................ 3 I.2.1.1. Traitement par conversion ............................................................................................. 4 I.2.1.2 Traitement par transformations structurales ................................................................... 4 I.2.1.3 Traitement par diffusion ................................................................................................ 4 I.2.2.Revêtement métallique ....................................................................................................... 5 I.3 Procédés de revêtements métallique ..................................................................................... 6 I .3.1 Déposition par immersion dans les métaux fondus ....................................................... 6 I.3.2 Déposition sous vide .......................................................................................................... 6 I.3.2.1Techniques PVD .............................................................................................................. 7 -Influence du mode de production de la vapeur ......................................................................... 7 -Influence de état électrique du substrat. ................................................................................. .11 -Influence de la nature du milieu ............................................................................................. 11 I.3 .2 .2. Technique CVD ......................................................................................................... 11 -la CVD thermique .................................................................................................................. 12 -OMCVD (organo- Metallic CVD) ......................................................................................... 13 -LCVD (CVD Laser) ................................................................................................................ 13 -PECVD(plasma Enhanced CVD) .......................................................................................... 13 I.3.3 .Déposition par projection thermique ............................................................................. 14 I.3.4.Dépôt par voie électrolytique ........................................................................................... 15 I.3.5 Dépôt par voie chimique .................................................................................................. 16 I.3.5.1 .Procédé par déplacement ........................................................................................... 16 I.3 .5.2.Procédé par réduction chimique .................................................................................. 17 -Procédés non catalytiques ....................................................................................................... 17 -Procédés catalytiques ............................................................................................................. 17 Conclusion ............................................................................................................................... 18 CHAPITER II REVETEMENT CHIMIAQUE DE NICKEL II.1 INTRODUCTION ........................................................................................................... 19 II.2 HISTORIQUE ................................................................................................................ 19 II.3. FORMULATION DE LA REACTION DE DEPOT ..................................................... 20 II.4. PRINCIPS DU NICKELAGE CHIMIQUE .................................................................... 21 II.4.1 Les procédés par déplacement ....................................................................................... 21 II.4.2 Procédés par contact ....................................................................................................... 21 II.4. 3 Procédés par réduction chimique .................................................................................. 22 II.4.3.1 Nickelage chimique à partir de l’hypophosphite ....................................................... 23 II.5 INFUENCE DES PARAMETER EXPERIMENTAL SUR LES CHIMIQUES .............. 23 II.5 .1 Effet du PH .................................................................................................................... 23 II.5 .2 Effet de température ...................................................................................................... 24 II.5 .3 Effet de la concentration en phosphore du bain............................................................. 24 II.5.4 Influence de la concentration de l’hypophosphite .......................................................... 24 II.5.5Influence des complexants ............................................................................................... 25 II.6 CARACTERISTIQUE DES Dépôts ................................................................................ 25 II.6.1 caractéristique mécaniques ........................................................................................... 25 II .6.12 Dureté .......................................................................................................................... 25 II.6.1.3 Adhérence ................................................................................................................... 26 II.6.2 Caractéristiques physiques ............................................................................................. 26 II.6.2.1 Aspect ……………………………………………………………………………….26 II.6.2.2 Résistance à la corrosion ............................................................................................ 26 CHAPITER III RESULTATS ET DISCUTIONS III.1. Dispositifs expérimentaux d’élaboration des dépôts ...................................................... 27 III.1.1. Produits chimique ......................................................................................................... 27 III.1.2. Matériaux ..................................................................................................................... 28 III.1.2.1. Substrat utilisé ........................................................................................................... 28 III .1.3. Modes opératoires ....................................................................................................... 28 III.1.3.1. Préparation des échantillons ...................................................................................... 28 III.1.3.2 Revêtement chimique ................................................................................................. 29 III .2 caractérisation des revêtements ...................................................................................... 30 III.2.1 caractérisation métallographique ................................................................................... 30 A. L’adhérence……………………………………………..………………………… ...30 B. Microscopie électronique à balayage(MEP)………………...………….……………30 C. Microscopie optique (MO)………………….……………………………………….31 D. Diffractions des rayons X……………………………..……………………………..32 E. La dureté………………………………………………………………..……...…….34 III. 3 Caractérisation VIS- à VIS de la Corrosion ……………………….…….……….......35 III.3.1 Suivie du potentiel d’abandon en fonction du temps…………………………………35 III.3.3. Dispositif expérimental……………………………………………………………….36 CHAPTER IV Résultats expérimentaux et discussion IV.1. Caractérisation métallographique des revêtement nickel_Phosphore . .......................... 38 IV.1.1 Epaisseur et adhérence .................................................................................................. 38 IV.1.2Microdureté .................................................................................................................... 39 IV.1.3 Morphologie et composition chimique ........................................................................ 40 IV.2 COMPORTEMENT VIS-A-VIS DELA CORROSION ................................................. 41 CONCLUSION Générale ........................................................................................................ 45 Annexes. Introduction générale 1 INTRODUCTION GENERALE Depuis plusieurs années, l’homme était toujours à la recherche de matériaux de qualité, d’un aspect décoratif (aspect présentable vis à vis de la touche, visuel,…) et résistants à la corrosion ; d’où le traitement de surface métallique. En effet le traitement de surface est une opération chimique intermédiaire dans le processus de production. Cette opération est, généralement, effectuée entre les opérations d’usinage et les opérations de montage. Le traitement de surface consiste à appliquer un dépôt sur les pièces à traiter. Ce procédé permet de modifier sur une surface et avec une faible variation de poids, soit les caractéristiques mécaniques d’un produit (conductibilité, anticorrosion, protection inoxydable,...), soit ses propriétés esthétiques (dépôt d’argent, dorure, chromage, nickelage, cuivrage,...). La corrosion est un fléau industriel qui jusqu’à nos jours pose de graves problèmes qui ne sont pas complètement résolus, et cause beaucoup de pertes. L’acier est l’un des matériaux les plus caractéristiques mécaniques et physicochimiques,mais qui malheureusement vu sa grande réactivité avec le milieu extérieur sedétériore rapidement par attaque corrosive du milieu s’il n’est pas protégé. Son utilisation estsurtout dictée par des raisons économiques. L’étude des problèmes de corrosion et des techniques de traitement de surface est donc d’une grande importance, en particulier du point de vue économique. C’est pourquoi une civilisation industrielle doit veiller à ce que les métaux qu’elle utilise ne subissent pas d’agression en agissant soit sur le milieu ambiant, par l’addition d’inhibiteurs adéquats par exemple, soit sur le métal lui-même par méthode de protection électrochimique (protection anodique ou cathodique) ou par application de revêtement (métallique ou non). Le nickelage chimique a fait l’objet de nombreuses recherches et est actuellement très répandu dans l’industrie, ce procédé fait partie des revêtements métalliques. En effet, les revêtements à base de nickel chimique (notamment Ni-P) présentent des propriétés paramagnétiques, une excellente résistance à l’usure et à la corrosion et d’une dureté importante. De plus, d’un point de vue pratique, il est possible d’obtenir des épaisseurs de dépôt régulières indépendamment de la géométrie et de la complexité de la pièce. L’intérêt visé par ce travail se résume d’une part, dans l’amélioration de la résistance à la corrosion et les propriétés de surface. Les dépôts de Nickel chimique ont été réalisés dans Introduction générale 2 une solution contenant l’hypophosphite de sodium comme réducteur, substance très répondue industriellement et qui permet l’incorporation du phosphore dans le dépôt en améliorant certaines propriétés. Le présent mémoire comporte quatre chapitres. Dans le premier chapitre une revue bibliographique est présentée relative aux phénomènes de traitement de surface et revêtement Le deuxième chapitre résume les formulations et les caractéristiques des dépôts chimiques de Nickel. La procédure d’élaboration ainsi que les techniques de caractérisation constituent l’objet du troisième chapitre. L’ensemble des résultats obtenus est discuté dans le quatrième chapitre. Les principaux résultats de ce travail et des perspectives seront présentés dans la conclusion générale. CHAPITER I uploads/Litterature/ elaboration-et-carcterisation-des-revetements-metal.pdf