Analysis of the anti-corrosive properties of the layer formed under marine microbial activity on a 5xxx aluminium alloy : towards the definition of new anti-corrosive coatings
Étude des propriétés anticorrosion de la couche se développant sur un alliage d'aluminium de la série 5xxx sous l'action de micro-organismes marins : vers la définition de nouveaux revêtements anticorrosion
Résumé
To meet the requirements of REACH regulation, which forbids the use of hexavalent chromium- based solutions, the surface treatment and coating industry has been looking for several years at new treatment processes that are more environmentally friendly and less harmful to health. One of the possible approaches is biomineralization, which is not very well studied today. This process corresponds to the production of mineral products through the activity of microorganisms, which can lead to the growth of protective deposits on the surface of certain metals. Recent work has shown that a layer forms naturally on the aluminum alloy 5083 when the metal is exposed to a marine environment containing, among others, microorganisms. This layer, which results from the interactions between these microorganisms and the metal surface, would inhibit the corrosion process. However, there is still very little data on the protection provided by the interactions between microorganisms and the metal surface, and research is still needed to better understand the processes involved in the formation of a protective layer under the action of these microorganisms. This thesis is part of the MICOATEC project, which aims to develop a surface treatment that mimics the natural process of biomineralization to develop a new technology for anticorrosion coatings for the protection of metals. In this thesis work, the anti-corrosion properties of the layer naturally formed on the surface of an aluminum alloy 5083 H111 under the action of marine microorganisms were evaluated. The studied material was provided in the form of plates, one of 1 mm thickness and the other 7 mm. Their microstructure was first studied very accurately. Then, the influence of the microstructure of the material on its mechanical properties and its corrosion behavior was analyzed. Finally, samples extracted from these two 5083 H111 aluminum alloy plates were exposed to the marine environment. The layer naturally formed on the surface of the samples as a result of this pre-exposure was analyzed in order to determine its structure and chemical composition. Its performance in terms of corrosion protection was evaluated using various electrochemical techniques.
Pour faire face aux exigences de la réglementation REACH qui interdit l’utilisation des solutions à base de chrome hexavalent, les industriels du secteur des traitements de surface et revêtements se tournent depuis plusieurs années vers de nouveaux procédés moins néfastes pour l’environnement et la santé. L’une des pistes envisageables est la biominéralisation qui est très peu étudiée aujourd’hui. Ce processus correspond à la production de produits minéraux sous l'activité des micro-organismes, qui peut conduire à la croissance de dépôts protecteurs à la surface de certains métaux. Des travaux récents ont ainsi montré qu’une couche se forme naturellement sur l’alliage d’aluminium 5083 lorsque le métal est exposé à un milieu marin contenant, entre autres, des micro-organismes. Cette couche, résultant des interactions entre ces micro-organismes et la surface métallique permettrait l’inhibition des processus de corrosion. Il n’existe cependant encore que très peu de données sur la protection apportée par les interactions micro-organismes / surface métallique et des travaux doivent encore être réalisés pour aboutir à une meilleure compréhension des processus impliqués dans la formation d’une couche protectrice sous l’action de ces micro-organismes. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet MICOATEC qui a pour ambition de mettre au point un traitement de surface imitant le processus naturel de biominéralisation afin de développer une nouvelle technologie de revêtements anticorrosion pour la protection des métaux. Dans ce travail de thèse, il s’agit d’évaluer les propriétés anticorrosion de la couche naturellement formée à la surface d’un alliage d’aluminium 5083 H111 sous l’action des micro-organismes marins. Le matériau étudié a été fourni sous forme de plaques, l’une d’épaisseur 1 mm et l’autre 7 mm. Leur microstructure a tout d’abord été étudiée très précisément. Ensuite, l’influence de la microstructure du matériau sur ses propriétés mécaniques et son comportement en corrosion a été analysée. Enfin, des échantillons extraits de ces deux plaques d’alliage d’aluminium 5083 H111 ont été exposés au milieu marin. La couche naturellement formée à la surface des échantillons suite à cette pré-exposition a été analysée de manière à déterminer sa structure et sa composition chimique. Ses performances en termes de protection contre la corrosion ont été évaluées en ayant recours à des techniques électrochimiques variées.
Origine : Version validée par le jury (STAR)