• Langue : Anglais
• Discipline : Chimie des matériaux
• Identifiant : 2024ULILR008
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 25/03/2024

Résumé en langue originale

La galvanisation à façon est utilisée comme traitement de surface pour protéger l'acier contre la corrosion atmosphérique. Ce processus implique d'immerger les composants métalliques dans un bain de zinc liquide afin d'appliquer un revêtement protecteur. Cependant, le traitement répété des structures d'accroche en acier assurant le transport des pièces entraîne leur corrosion par le zinc liquide. De plus, la couche de zinc déposée sur ces crochets non seulement gaspille du zinc, mais nécessite également une étape supplémentaire de décapage à l'acide chlorhydrique, augmentant les coûts économiques et environnementaux. Cette thèse se concentre sur le développement et la compréhension des mécanismes à la surface des matériaux visant à prévenir le mouillage par le zinc liquide.Initialement, une simulation DFT-AIMD à l'échelle atomique est mise en œuvre pour étudier l'interface SiO2-liquide Zn et calculer son énergie d'interface. Ce modèle a été validé par des mesures d'angle de mouillage sur des surfaces Fe-Si produites par fusion laser.Ensuite, un procédé slurry est utilisé pour produire un revêtement complexe Fe-Cr-Ni-Si-P pouvant être utilisé et fabriqué industriellement. Des tests de galvanisation cyclique démontrent que ce revêtement réduit la corrosion par le zinc liquide de 80 % et le mouillage par le zinc de 85 % après 20 cycles de galvanisation, en comparaison avec l'acier bas carbone DD13 (NF-EN 10111). Le processus de préoxydation est exploré pour améliorer davantage ses performances. Enfin, une analyse de surface à l'aide de la technique SEM-EDX à différentes étapes du processus de galvanisation offre des perspectives sur les mécanismes d'interaction de surface, examinant l'hypothèse de formation de SiO2 et le rôle des différentes phases de revêtement.

Résumé traduit

Batch hot-dip galvanizing serves as a surface treatment for safeguarding steel against atmospheric corrosion. This process involves immersing metal components in a liquid zinc alloy bath to apply a protective coating. However, the repeated treatment of steel hangers that transport the parts between multiple galvanizing baths results in molten zinc corrosion. Furthermore, the zinc layer on these hangers not only wastes zinc but also requires an extra stripping step in hydrochloric acid, adding to economic and environmental costs. The objective of this thesis is to develop materials that can prevent liquid zinc wetting and to understand the mechanisms of their damage.Initially, an atomic-scale DFT-AIMD simulation is employed to study the SiO2-liquid Zn interface and calculate its interface energy. This model was validated through wetting angle measurements on Fe-Si surfaces produced via laser melting.Subsequently, a slurry process is utilized to produce a complex Fe-Cr-Ni-Si-P coating that can be used and produced industrially. Cyclic galvanizing tests prove that this coating reduces liquid zinc corrosion by 80% and zinc wetting by 85% after 20 galvanizing cycles, in comparison to low-carbon DD13 steel (NF-EN 10111). The preoxidation process is explored to enhance its performance further. Finally, a surface analysis using SEM-EDX at various stages of the galvanizing process provides insights into surface interaction mechanisms, examining the SiO2 formation hypothesis and the role of different coating phases.