L’influence du dopant Mg sur les propriétés physico-chimiques de films de chromage thermique

Abstract

Ce travail aborde de manière exhaustive l’impact du dopage sur les propriétés physico-chimiques des couches thermiques de chrome produites par le processus de chromisation en pack de cémentation à haute température. Pour parvenir à des couches à base de chrome (Cr) de haute qualité, une étape d'optimisation a été entreprise, en impliquant la variation des paramètres critiques qui influencent la qualité des couches chromisées, à savoir le temps de traitement, la température, et le pack de poudre. Cette optimisation a permis d'obtenir des couches présentant une homogénéité remarquable, une faible rugosité et un revêtement de qualité qui est riche principalement en chrome et en chromine (Cr2O3) en tant qu’une phase minoritaire. En revanche, des pores et des particules en surface ont été observé. L'élément novateur de cette recherche réside dans l'incorporation de l’élément dopant Magnésium (Mg) sous forme d’une poudre métallique pur. Pour ce faire, de petites quantités de magnésium ont été incorporée dans le pack de poudre. L'objectif était d'évaluer l'impact de ce dopage sur les propriétés physico-chimiques des couches obtenues, de stabiliser la chromine formée et de diminuer la possibilité de formation de défauts tels que les pores, les microfissures et les particules fines ou grossières en surface. Plusieurs techniques de caractérisation microst-ructurales et morphologiques ont été employées pour une évaluation approfondie. Les résultats de l'étude ont révélé que le dopage a joué un rôle bénéfique. Le dopage a contribué à éliminer toute la formation de la chromine qui semblait instable dans la phase initiale, en accélérant la diffusion du chrome, ce qui a conduit à former des surfaces très riche en chrome (= 95%) et de nitrures de chrome (Cr2N). En effet, la formation de l'oxyde Cr2MgO4 est observée dans certaines couches dopées au magnésium. Cet oxyde est considéré comme thermodynamiquement stable et résistant. Les résultats de l’étude ont abouti à l’amélioration de la surface de l’acier inoxydable ferritique en formant une surface résistante et innovante, ouvrant la voie à de nouvelles possibilités dans le domaine des revêtements thermiques.