Theses Year : 2024

Protection and surface functionalization of metal alloys by a duplex treatment combining coatings made by the cold-spray process and Plasma Electrolytic Oxidation

Protection et fonctionnalisation de surface d’alliages métalliques par un traitement duplex combinant des revêtements réalisés par le procédé cold-spray suivi de l’oxydation par plasma électrolytique

Abstract

Plasma Electrolytic oxidation (PEO) is a process which enables the grow of a dense and protective oxide layer on light metals (Al, Mg, Ti). This process uses the dielectric breakdown of the oxide layer in a light alkaline electrolyte. In this study is this process coupled with the cold spray (CS) process. This combination enables to coat metals that are poorly treated by PEO directly and to modify the composition of the surface layer especially by combining different metals together of to produce composite such as AMMC. The aim of this study is to produce duplex coatings using CS and PEO and to understand in which way the composition of the top layer impact the behaviour of the PEO process and then to better understand the different regimes of this process. Different ceramics were used to show differences between arc and soft regime. The condition and the composition of the sprayed layer plays an important role on the obtained morphology and the soft regime obtention. The use of different composition oxides also enables us to bring to light some characteristics in the electrical discharge mechanisms occurring during the PEO process. A discharge nature evolution between the two regimes is supposed. The arc regimes present transversal discharges with important size, and this evolve to partially internal discharges in the oxide layer with lower size in the soft regime.
Le procédé de traitement de surface d'oxydation par plasma électrolytique (PEO) permet de faire croitre en surface d'alliages métalliques légers (Al, Mg, Ti) une couche d'oxyde dense et protectrice. Ce procédé repose sur le claquage diélectrique de la de la couche d'oxyde dans un électrolyte faiblement alcalin. Ce procédé est ici couplé à de la projection de poudre à froid, le cold spray (CS) permettant à la fois de revêtir des métaux ayant un mauvais comportement par PEO ainsi que de modifier la composition de la couche de surface notamment en combinant différents matériaux pour produire des composites à matrice métallique d'aluminium (AMMC). L'objectif de cette étude est de former de revêtement duplex combinant CS et PEO puis de comprendre l'impact de la modification de la composition par la production d'AMMC sur le comportement du traitement PEO pour en apprendre plus sur les différents régimes régissant ce procédé. Différentes céramiques ont été utilisés dans cette étude permettant de montrer des différences de comportement de la couche PEO directement liée à la composition. L'état de la couche projeté joue un rôle important sur la morphologie de la couche duplex formé ainsi que sur l'apparition du régime soft. L'utilisation d'oxydes de composition différentes a aussi permis de mettre en avant certaines caractéristiques dans les mécanismes des décharges diélectriques se produisant lors du traitement par PEO. Une évolution de la nature des décharges entre les régimes d'arc et soft passant d'un schéma en décharge transverses de dimensions importante à des décharges partiels interne à la couche d'oxyde de dimensions bien plus faible est ici présenté.
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  • HAL Id : tel-04920484 , version 1

Cite

Arthur Maizeray. Protection et fonctionnalisation de surface d’alliages métalliques par un traitement duplex combinant des revêtements réalisés par le procédé cold-spray suivi de l’oxydation par plasma électrolytique. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université de Lorraine, 2024. Français. ⟨NNT : 2024LORR0136⟩. ⟨tel-04920484⟩
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