Etude thèorique et expérimentale de l'aluminisation thermochimique du fer et des aciers : Formation de couches protectrices par oxydation

Abstract

Cette étude porte d’une part sur l’aluminisation de quelques métaux ferreux par cémenta tion activée et d’autre part sur l’oxydation de couches aluminisées. De nombreux aspects physicochimiques ont été abordés par une étude fondamentale détaillée. Dans le cas de l’aluminisation, elle comprend trois parties principales : I - Une étude thermodynamique qui permet de traiter par un calcul appropriée les équilibres chimiques phases gazeuse – cément et phase gazeuse – substrat. II - Une étude du transport en phase gazeuse qui a permis de préciser le sens de diffusion des espèces gazeuses et de mettre en évidence l’influence de la température et de l’activité de l’aluminium dans le cément sur la vitesse d’apport d’Al à la surface du revêtement. III - Une étude de diffusion d’Al dans un revêtement aluminisé à une, deux ou trois phases. En définitive, la formation d’un revêtement donné est essentiellement liée aux cinétiques du transport en phase gazeuse et de diffusion dans le solide. Dans ce contexte un diagramme théorique combinant ces deux étapes a été proposé et discuté. Par ailleurs, nous avons pu adapter un procédé d’aluminisation hors-cément aux traitements du fer et des aciers. Les conditions expérimentales permettant l’obtention des revêtements monophasés, réguliers et exempts de défauts tels que la porosité superficielle et la fissuration ont été déterminées. L’influence de l’activité de l’aluminium et de la température sur la vitesse de croissance des revêtements a été étudiée en comparaison avec les résultats théoriques. Une étude de l’oxydation des revêtements aluminisés avec et sans addition de hafnium a été effectuée. La formation sélective d’alumine et son adhérence ont été mises en évidence dans différentes conditions d’oxydation.