Etude des propriétés mécaniques et électrochimiques des revêtements à base de nitrures de zirconium élaborés par pulvérisation magnétron

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude des propriétés structurelles, mécaniques et électrochimiques des revêtements de nitrure de zirconium déposés sur de l'acier inoxydable AISI 316L et du silicium monocristallin (100) par pulvérisation magnétron radiofréquence à différents taux d'azote [N2/(Ar+N2)]% (0, 12, 16, 20 et 25%) et de la polarisation du substrat (0, -50 et -100V). Le microscope électronique à balayage, la microscopie à force atomique, la diffraction des rayons X (XRD) et Raman sont utilisés pour étudier la morphologie de surface et la microstructure des couches obtenues. Les propriétés mécaniques et électrochimiques de tous les revêtements sont évaluées et comparées à l'AISI 316L non revêtu pour explorer l'efficacité de la modification de surface. Les analyses XRD et Raman montrent que tous les couches sont cristallines. L’augmentation de la teneur en azote conduit à une transformation de la phase hexagonale de -Zr en c-Zr cubique, puis en phases mixtes de -Zr et de c-ZrN cubique à faces centrées alors que les couches Zr-N déposées avec un taux d’azote fixe et une tension de polarisation de substrat négative de 0-100 V présentaient une structure c-ZrN avec une texture qui varie de (200) à (111). Toutes les couches sont considérablement plus dures que le substrat AISI 316L non revêtu avec des valeurs de nanodureté allant de 26.3 à 39.3 GPa. En utilisant la méthode de polarisation potentiodynamique, le comportement à la corrosion des couches a été étudié dans la solution de Hank. La comparaison entre les substrats non revêtus et revêtus montre une diminution de la densité de courant de corrosion pour tous les échantillons revêtus. Les couches c-Zr ont présenté un courant de corrosion le plus faible et la résistance de polarisation la plus élevée par rapport aux autres revêtements ; ces résultats sont dus à la densité de défauts plus faible du système de revêtement c-Zr résultant de la plus haute cristallinité de la couche. Dans les systèmes de revêtement à base de c-ZrN, il a été observé que la densité de courant de corrosion change avec la texture d’un côté et avec la taille des cristallites d’un autre côté. Ces deux paramètres affectent la qualité du revêtement ainsi la présence de défauts dans ces couches