Élaboration par projection thermique de barrières de diffusion finement structurées dans le cadre de l'élaboration d'aluminium et étude de leurs performances

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

projection plasma, revêtements de surface, alumine, électrolytes

Mots-clés

Aluminium - Thèses et écrits académiques,

Projection au plasma - Thèses et écrits académiques,

Anticorrosion - Thèses et écrits académiques,

émail et émaillage - Thèses et écrits académiques,

Oxyde de titane - Thèses et écrits académiques,

électrolyseurs - Thèses et écrits académiques

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre d'un programme collaboratif industrie/université visant à l'amélioration des caractéristiques des dalles de bordure de cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium. La contribution de cette thèse est relative à la réalisation et l'évaluation de traitements de surface de couverture (dépôts) sur les faces externe (extrados) et interne (intrados) des dalles. Côté extrados, ces travaux ont permis la réalisation d'un dépôt d'émail par projection thermique à la flamme oxyacétylénique (avec une poudre comme précurseur) d'un substrat SiC/Si₃N₄. Les mécanismes de construction des dépôts sont identifiés comme fortement liés à la viscosité en température de l'émail projeté. Afin de maximiser le taux de recouvrement des dalles, les paramètres opératoires ont été optimisés en utilisant la méthode du simplexe. Une sous-couche en laiton contribue également à améliorer cette réponse en favorisant la mouillabilité de l'émail "ramolli". La perméabilité aux gaz des dépôts optimisés est estimée en mesurant un débit d'argon à température ambiante les traversant. Une réduction importante de la perméabilité a été obtenue, autour de 47 % en présence d'une sous-couche. Côté intrados, une étude initiale, par des tests de corrosion et des essais de mouillabilité par la goutte sessile, a été menée afin de mieux appréhender les mécanismes de corrosion, l'objectif visé étant l'identification de matériaux peu mouillés par le bain cryolithique. Dans un second temps, des dépôts de TiO₂ et TiB₂ ont été réalisés par projection plasma. Un test accéléré de corrosion dans un bain cryolithique a amené toutefois très rapidement à une corrosion très sévère de ces dépôts. Plus généralement, l'état de surface des substrats SNBSC a semblé compromettre la réalisation par projection thermique d'un revêtement inaltérable au bain fluoré dès lors qu'un taux de couverture de 100 % a difficilement été atteint, permettant une pénétration du bain au sein même des dépôts.