• Langue : Anglais
• Discipline : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Identifiant : 2022ULILN041
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 05/12/2022

Résumé en langue originale

Les revêtements de chrome dur (Cr-VI) sont obtenus à partir de solutions contenant du Cr6+, elles sont CMR (Cancérogène, Mutagène et Reprotoxique). Leur utilisation est fortement limitée par la réglementation européenne et sera totalement interdite dans les années à venir. Les alternatives actuelles ne sont pas aussi polyvalentes que les revêtements en chrome dur. Cette étude compare, du point de vue de leurs propriétés mécaniques, certaines alternatives basées sur des revêtements NiW (au nickel-tungstène) obtenus par voie électrolytique. Tout d'abord, les revêtements sont étudiés par indentation à échelle microscopique, incluant des tests classiques et instrumentés, effectués sur la surface originelle et la section transversale. Un protocole d'analyse est proposé pour prendre en compte le défaut de pointe, l'effet de taille en indentation et la contribution du substrat. La dureté du Cr-VI est respectivement de 8,0 et 8,5 GPa sur la surface originelle et la section transversale. Elle est presque deux fois supérieure à celles des revêtements NiW obtenus avec deux densités de courant différentes, à savoir 4,4 et 5,0 GPa. La microstructure des revêtements Cr-VI et NiW est explorée par des tests de DRX (diffraction de rayons X) ex-situ puis in-situ sous température. En plus de la croissance des taille de grains avec la température, la DRX révèle une réduction des contraintes résiduelles dans les revêtements. L'adhérence et la ténacité des revêtements sont étudiées par plusieurs approches expérimentales (indentation, essai de traction, rayure). Les revêtements NiW électrodéposés avec la densité de courant la plus élevée ont de meilleurs comportements d'adhérence et de ténacité que les NiW avec une densité de courant plus faible et que le Cr-VI.

Résumé traduit

Hard chrome coatings (Cr-VI) are obtained from Cr6+ solutions that are CMR (Carcinogenic, Mutagenic and Reprotoxic). Their use is strongly limited by UE regulations and will be completely forbidden in the next coming years. Current alternatives do not have such high versatility as hard chrome coatings. This study aims to compare some alternatives based on electroplated NiW (nickel tungsten) coating, regarding their mechanical properties. Firstly, coatings are investigated by means of indentation at a microscale, including classical and instrumented tests, performed on top surface and cross-section. A full processing protocol is proposed to take into account tip defect, indentation size effect and contribution of the substrate. The hardness of Cr-VI is found to be 8.0 and 8.5 GPa on top surface and cross-section respectively. It is almost two times higher than these of NiW coatings obtained with two different current density, namely 4.4 and 5.0 GPa. Microstructure of both Cr-VI and NiW coatings are explored by ex-situ and in-situ under temperature X-ray diffraction tests. In addition to the growth of crystallites with temperature, XRD reveals a decrease of the residual stress inside the coatings. Adhesion and toughness of coatings are investigated by several experimental approaches (indentation, tensile test, scratch test). NiW coatings electroplated with the highest current density have a better adhesion and toughness behaviors than NiW with lower current density and Cr-VI.