Ces travaux de thèse, effectués dans le cadre d'une convention CIFRE entre Mecaprotec Industries et le laboratoire CIRIMAT de l'Université de Toulouse, consiste à étudier l'imprégnation électrophorétique de film anodique d'alliages d'aluminium. Ces travaux ont deux objectifs majeurs : le premier est d'étudier et comprendre les mécanismes qui gouvernent la migration électrophorétique de nanoparticules à l'intérieur des pores des films anodiques d'alliage d'aluminium ; le second est d'évaluer les potentialités qu'offre ce procédé pour améliorer la tenue à la corrosion des films anodiques.
Compte tenu du faible nombre de travaux consacrés à ce procédé, un couple film anodique/dispersion « modèle » a été utilisé pour réaliser cette étude. D'une part, l'influence de la température du bain d'anodisation, de la densité de courant et de la durée d'anodisation sur la morphologie du film anodique a été évaluée. L'ajustement de ces paramètres a ainsi permis de préparer un film de 10 µm avec des pores linéaires ayant un diamètre moyen égal à 140 nm. D'autre part, une dispersion « modèle », possédant un potentiel zêta positif et des particules sphériques de 15 nm, a été préparée en fonctionnalisant une dispersion commerciale de silice dans l'isopropanol.
L'imprégnation électrophorétique du film anodique avec la dispersion « modèle » a ensuite été étudiée La tension et la conductivité de la dispersion sont apparues comme deux véritables paramètres clé du procédé qui contrôlent la profondeur d'imprégnation des particules à l'intérieur des pores. Ces résultats ont également permis de valider la faisabilité de ce procédé puisque une imprégnation homogène de la base à la surface du film anodique a été obtenue. La chronologie de l'imprégnation a par ailleurs été démontrée. Dès l'application de la tension, les particules se déposent à la base des pores puis remplissent progressivement les pores jusqu'à la surface du film anodique. Le comportement électrochimique du film anodique en milieu corrosif a été étudié avant et après l'imprégnation. Les résultats ont montré que l'imprégnation semble retarder l'attaque du film anodique par les espèces corrosives (ions Cl-) grâce à la présence des particules qui entraine une augmentation de la résistance de l'électrolyte à l'intérieur des pores et ralentit la cinétique de diffusion des ions Cl- vers la couche barrière.
En vue d'améliorer la tenue à la corrosion du film anodique, l'imprégnation électrophorétique avec des particules d'alumine a finalement été étudiée. Pour cela, une dispersion commerciale d'alumine a été sélectionnée. Différentes voies de fonctionnalisation ont été explorées afin de faciliter l'imprégnation électrophorétique. Cependant, seules des imprégnations hétérogènes ont été obtenues; certains pores étant complètement remplis et d'autres étant exempt de particule. Ces hétérogénéités ont été attribuées à la taille trop importante de certains agglomérats en suspension qui ne peuvent entrer à l'intérieur des pores.
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This thesis, made in the framework of a collaboration between the CIRIMAT laboratory of the University of Toulouse and MECAPROTEC Industries, consists to study the electrophoretic impregnation of aluminum alloy anodic film. The goal of this work is firstly to understand the mechanisms controlling the electrophoretic migration of nanoparticles in pores of aluminum anodic film and secondly to evaluate the potentialities of this process to improve the corrosion resistance of anodic films.
Because very few studies have been devoted to this process, an anodic film and a dispersion suitable to the electrophoretic impregnation were used to realize this study. The influence of the anodizing bath temperature, the current density and the duration on the anodic film morphology was evaluated. A film with a thickness of 10µm with linear pores and pores diameter of 140 nm was elaborated adjusting these parameters. Then a stable dispersion with a positive zeta potential and spherical particles of 15 nm was prepared functionalizing a silica commercial dispersion in isopropyl alcohol.
The electrophoretic impregnation of the anodic film with the silica dispersion was studied. The voltage and the dispersion conductivity appeared like two key parameters which control the impregnation depth of particles in pores. An homogeneous impregnation was obtained from the bottom of pores up to the film surface applying a voltage of 600V during 1 min and fixing the conductivity to 120 µS.cm-1. These results permitted to validate the feasibility of this process. The chronology was also determined. At the beginning of the electrophoresis, particles go to the bottom of the pores and then progressively fill the pores entirely. Electrochemical characterizations were made before and after the impregnation. The results show that the impregnation with the silica particles seems to improve the corrosion resistance of the anodic film. The presence of silica particles probably leads to an increase of the electrolyte resistance in pores causing a decrease of the diffusion rate of corrosives species (Cl- ions) toward the barrier layer.
In order to improve the corrosion resistance of the anodic film, the electrophoretic impregnation with alumina particles was studied. For this study, an alumina commercial dispersion was chosen. This dispersion was functionalized by different ways to make it suitable for the electrophoretic impregnation. However, only heterogeneous impregnations were obtained: some pores are completely filled, and others are completely free of particle. These heterogeneities were imputed to the too important diameter of some agglomerates in suspension which can not enter in pores.
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