En réponse aux exigences de la règlementation REACH qui prévoit que les substances à base de chrome hexavalent devront être soumises à autorisation dès 2017, les industriels du secteur aéronautique mènent depuis plusieurs années des activités de recherche et développement de nouveaux procédés de traitement de surface moins néfastes pour l’environnement et la santé. Le travail prévu dans le programme de recherche NEPAL (NouvellEs Protections des ALuminiums) s’inscrit dans cette dynamique. Les traitements mettant en œuvre des composés à base de Cr(VI) sont destinés à disparaitre dans un proche avenir ; ainsi de nouvelles formulations ont été développées parmi lesquelles des procédés de conversion à base de chrome trivalent.
Le projet de thèse vise à renforcer la robustesse de ces procédés en apportant des éléments de compréhension pour ce qui concerne la tenue à la corrosion des alliages d’aluminium revêtus de couches de conversion au chrome trivalent en relation avec leur état microstructural. Les travaux de thèse ont été développés sur une nuance d’alliage d’aluminium 2024, parmi celles les plus utilisées dans le secteur aéronautique. Plusieurs microstructures ont été considérées dans le but de modifier la distribution en éléments d’alliages majoritaires, le cuivre et le magnésium. La caractérisation fine de la microstructure et l’évaluation de la réactivité des échantillons dans les différents bains de traitement de conversion ont permis de mettre en évidence l’influence de la répartition du cuivre dans l’alliage, élément néfaste pour la croissance des couches de conversion lorsqu’il se trouve sous forme de précipités fins. Finalement, l’étude de deux tôles d’alliage d’aluminium d’épaisseurs différentes met en évidence l’influence de nouveaux paramètres microstructuraux tels que les joints de grains ou la précipitation grossière.
Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet FUI NEPAL. Le CIRIMAT a été financièrement soutenu par le Ministère de l’Économie et de l’Industrie français (BPI-France), la Région Occitanie Pyrénées-Méditerranée et l’Union Européenne (FEDER/ERDF).
Mots clés : Aluminium, AA2024, Corrosion, Conversion, Microstructure, Chrome Trivalent
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In reply to REACH regulation, which stipulates that hexavalent chromium substance shall be subject to authorization in 2017, manufacturers of aeronautic industries have performed, for several years, research and development of new surface treatments less harmful for the environment and health. The work planned in NEPAL (NEw Protections for ALminium) research program is part of this large program. The chromate-containing treatments, using Cr(VI) compounds, will disappear in the near future; new formulations have been developed including trivalent chromium conversion processes.
The thesis project aims to reinforce robustness of these processes by providing data useful for understanding the corrosion resistance of aluminium alloys coated with trivalent chromium coatings, in relation to their microstructural state. The thesis work was developed on a 2024 aluminium alloy, among those most used in the aeronautics sector. Several microstructures were considered in order to modify the distribution of major alloys elements, copper and magnesium. The fine characterization of the microstructure and the evaluation of the reactivity of the samples in the different conversion treatment baths highlight the influence of the copper distribution in the alloy, this alloying element being detrimental to the growth of the conversion coating when it is in the form of fine precipitates. Finally, the study of two sheets of aluminium alloy with different thicknesses reveals the influence of new microstructural parameters such as grain boundaries or coarse precipitation.
This work was performed in the framework of the NEPAL FUI project. CIRIMAT was financially supported by the French Ministry of Economy and industry (BPI-France), the Région Occitanie Pyrénées-Méditerranée and the European Union (FEDER/ERDF).
Keywords: Aluminium, AA2024, Corrosion, Conversion, Microstructure, Trivalent Chromium |