>Magister Scientiae - MSc / In the current study, we give a report when oxalic acid was used as an electrolyte to synthesize an AAO template with hexagonal pore array. Optimum parameters were observed as 0.4 M of oxalic acid, anodizing voltage of 45 V, temperature of approximately 8 °C and the period of 120 minutes. Atomic force microscope (AFM) and High resolution scanning electron microscope (HRSEM) showed that template has an average pore diameter of 103 nm. Co and MnOx (x = 1,2) nanostructures were selectively deposited in the pores of the template using a novel atomic layer deposition (ALD) technique. The diameter sizes and the array of the nanostructures and the template were corresponding. Energy dispersive xrays (EDX) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) confirmed the presence of Co and MnOx (x =1,2) on the samples while x-ray diffraction (XRD) provided an indication of their orientations. Magnetic force microscopy as main characterization tool showed the existence of multi-domains on both Co and MnOx (x =1,2) nanostructures. / South Africa

Le besoin d’appareils compacts et autonomes dédiés à la détection d’espèces chimiques pour des analyses de terrain est d’actualité dans un contexte international en rapide mutation (agroalimentaire, développement durable, sécurité, etc.). La thèse présentée au sein de ce manuscrit, financée par la Délégation Générale de l’Armement, développe de nouvelles solutions de capteurs résonants à ondes élastiques de volume à modes harmoniques élevés (HBARs) pour la détection de gaz et plus particulièrement de composés explosifs. Ces résonateurs de très haute compacité se composent d’un transducteur reporté ou déposé sur une cavité résonante multimode, produisant un spectre de raies modulant sa propre réponse fréquentielle. De nature dipolaire, ces résonateurs permettent toutefois la mise au point de quadripôles par couplage latéral de modes mis à profit dans nos travaux. L’étude théorique du comportement de résonateurs à base de niobate de lithium aminci et reporté sur quartz ou fondés sur un empilement de nitrure d’aluminium et de silicium a permis de déterminer les propriétés gravimétriques spécifiques de chaque combinaison de matériaux et des modes associés. Des méthodes de calibrage en phase liquide et gazeuse sont proposées pour valider l’analyse théorique et permettre le choix de la structure la mieux adaptée à une configuration expérimentale donnée. Les résultats obtenus, comparés à ceux d’une microbalance à ondes guidées sur quartz, mettent en évidence les forces (compacité, cinétique chimique réduite, nature multi-physique des mesures) et faiblesses (sensibilité gravimétrique imposant des structures d’épaisseur inférieure à 100 μm) de notre solution face à cette référence. Nous avons également développé une électronique de traitement en boucle ouverte des informations issues de nos dispositifs, permettant des modes de détection rapide ou de haute précision (quelques milli-degrés de variation de phase). L’électronique dédiée a pour vocation de fournir la flexibilité nécessaire au suivi de nombreux modes à diverses fréquences fixes et de s’affranchir des temps longs de balayage en fréquence des analyseurs de réseaux généralistes. Une version à8 voies permet enfin la manipulation de plusieurs capteurs ou l’étude en parallèle des modes de 2 HBARs, donnant ainsi lieu à un système multi-physique efficace associé à des capteurs capables de sonder plusieurs grandeurs dans un volume de très petite dimension (quelques mm3). La limite de détection est déterminée par le bruit de phase de l’oscillateur local. Le système ainsi réalisé est exploité pour la détection de gaz mais aussi pour le pilotage de grandeurs physiques telles que la température ou la viscosité (milieux aqueux) dans différents contextes expérimentaux. / The demand for compact and autonomous systems devoted to field detection of gaseous compounds is still persisting in arapidly changing international context (food-processing, sustainable development, security, and so on). The thesis reportedin this manuscript, supported by the Délégation Générale de l’Armement, develops new resonant sensor solutions basedon high overtone bulk acoustic waves (so-called HBARs) for chemical compound detection and more specifically explosivesubstances. These high compactness resonators are built using a transducer bound or deposited onto a resonant cavity,yielding a comb spectrum modulating its own frequency response. They are used generally as dipoles, but a quadrupolestructure allowing for transverse mode coupling has been particularly used for our developments. A theoretical study ofthe behaviour of these devices based on lithium niobate-on-quartz or qluminum nitride-on-silicon material stack has beenachieved to determine the gravimetric properties of these configurations accounting for their mode specificities. Variouscalibration techniques have been implemented to confirm the theoretical analysis and to define the most appropriate structurefor a given application. The produced results have been compared to those of a quartz guided-wave micro-balance toemphasize the strength (compactness, reduced chemical kinetics, multiphysics measurements) and weakness (gravimetricsensitivity requiring device thickness less than 100 μm) of our devices. An embedded signal processing electronics alsohas been developed to treat the information provided by our sensors, offering fast or accurate (millidegree range) detectionprotocols. The dedicated electronics aims at providing the flexibility needed to track multiple modes at variaous fixed frquencieswhile getting rid of the long sweep time of general purpose network analyzers. A eight-channel version of thissystem has been set to process several sensor in parallel or to monitor several modes of two HBAR sensors for effectivemuti-physics measurements in a reduced analysis domain (a few cubic mm). Phase noise is the limiting factor determiningthe detection limit. The system has been deployed for gas detection as well as for monitoring other physical parameters suchas temperature or viscosity under various experimental condition including fluid media.

Ce travail de thèse a pour objectif l’étude de l’électrochimiluminescence (ECL) et son application pour le développement de nouvelles techniques analytiques. De par son importante sensibilité, l’ECL est une technique performante pour des applications telles que les diagnostics cliniques ou la chimie environnementale (présence d’agents contaminants dans l’eau ou la nourriture). L’immobilisation du luminophore ECL est réalisée généralement sur une phase solide. Cette étape constitue une phase essentielle pour obtenir une méthode d’immobilisation rapide, simple, flexible et efficace de ces luminophores ECL, tout en permettant une utilisation pour des systèmes variés. La première partie de ce travail présente l’optimisation de la déposition électrochimique de films de métallopolymère de ruthénium et son application pour la détection enzymatique. Un film d'épaisseur micrométrique de cet hydrogel redox a été préparé par voltamétrie cyclique. Cet hydrogel immobilisé a permis la détection d’un substrat modèle (le glucose) en utilisant l'enzyme glucose déshydrogénase. La seconde partie se concentre sur le développement d’une nouvelle méthode de photodéposition d’un polymère. Celle-ci permet l’immobilisation de centres actifs sur des régions sélectives. En utilisant les techniques de photolithographie, les figures du masque sont projetées sur la surface des électrodes. Cela permet la réalisation de spots micrométriques dont la taille, forme et épaisseur sont modulables. Les propriétés électrochimiques des films nanométriques obtenus sont comparables à ceux obtenues par électrodéposition. De même, les spectres ECL réalisés avec polymères immobilisés par ces deux stratégies sont identiques. Ces résultats montrent que les états excités induits lors de l’ECL sont identiques avec les deux techniques d’immobilisation. Le développement d'un tel procédé constitue une alternative prometteus pour la réalisation de réseaux de spots ECL différenciés et permettant la détection multipléxée par imagerie ECL. Dans la troisième partie de ce travail, nous avons associé la spectroélectrochimie et l'imagerie ECL pour contribuer à l’étude des mécanismes ECL au niveau d'une bille micrométrique fonctionnalisée par des complexes de ruthénium. En combinant microscopie de fluorescence et imagerie ECL, la distribution des sites électroactifs et des sites ECL a pu être mise en évidence. A partir de cette étude, nous pouvons clarifier les mécanismes conduisant à l'émission ECL au niveau de ces billes fonctionnalisées. / The main goal of this thesis was to study electrogenerated chemiluminescence (ECL) and its application in development of new analytical techniques. Due to its high sensitivity, ECL presents a powerful method for applications in clinical diagnostic and environmental chemistry (presence of contaminants in water or food). The immobilisation of an ECL luminophore is usually performed on a solid phase. This step is an essential point to obtain a technique for fast, simple, flexible and effective immobilisation of ECL luminophores with possibility of applications in various configurations. The first part of this work presents the optimisation of the electrochemical deposition of a ruthenium metallopolymer and its application in enzymatic detection. A redox hydrogel film with micrometric thickness was prepared using cyclic voltammetry. This immobilised hydrogel allows the detection of model substrate (glucose) using enzyme glucose dehydrogenase. The second part of this thesis is focused on the development of a new photodeposition method for the ECL polymer immobilisation. This method allows region-selective immobilisation of active centres. Using photolithographic methods, the figures from the mask are projected on the electrode surface. This allows the formation of micrometric spots which size, shape and thickness is modulated. Electrochemical properties of obtained nanometric films are comparable with those of electrodeposited films. Also, ECL spectra recorded with both immobilisation strategies are identical. It shows that the ECL excited state is the same. The obtained photopatterns were imaged using ECL. The development of such process presents an alternative for realisation of different ECL spot arrays and allows multiplexed detection by ECL imaging. In the third part of this work we have associated spectroelectrochemistry and ECL imaging to study the ECL mechanisms at the level of a single microbead, functionalised with ruthenium complex. Combining fluorescence microscopy and ECL imaging, the distribution of electroactive and ECL sites have been highlighted. From this study we can clarify the mechanism that leads to ECL emission at the level of functionalised beads.

Resumen (Castellano) El aumento del consumo de energía global junto con las preocupaciones ambientales ha generado mucho interés por las fuentes de energía alternativas y limpias, como la energía solar fotovoltaica. Los investigadores en la comunidad fotovoltaica han estado buscando formas de reducir costos mientras mantienen o aumentan las eficiencias. Una mejor comprensión de los materiales implicados es esencial para el rápido desarrollo de nuevas tecnologías. Las películas delgadas I-III-VI2 ofrecen sistemas prometedores para lograr células solares de alta eficiencia a un costo menor. De hecho, al adaptar la composición de los compuestos, es posible cambiar la banda prohibida del material para captar la luz solar de manera más eficiente. Esta tesis se centra en la preparación y caracterización del material de la capa absorbente, especialmente las películas delgadas nanocristalinas y la consideración de las características estructurales y eléctricas de dicha capa principal absorbente de células. La tesis examina cómo las diferentes técnicas de preparación y uso del material podrían afectar las propiedades del películas delgadas sintetizadas. Películas delgadas CuInSe2 y CuInS2 se depositaron sobre sustratos de vidrio ITO usando la técnica de electrodeposición en solución acuosa. Las películas electrodepositadas se caracterizaron por difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y análisis de rayos X de energía dispersiva (EDS). Se investigaron los efectos de recocido sobre los precursores electrodepositados. La estructura de calcopirita de CuInSe2/CuInS2 mostró una mejora de la cristalinidad después del tratamiento posterior de selenización/sulfurización en atmósfera Se/S, respectivamente. Los estudios de XRD y SEM revelaron una mejora de la calidad cristalina de las películas de CIS después de los tratamientos térmicos. Las propiedades ópticas de las películas delgadas recocidas CuInSe2-Se y CuInSe2-S se han estudiado para determinar el efecto del proceso de recocido en diferentes ambientes de selenio y azufre. Además, modificamos el CuInxCryGa1-x-ySe2 de cobre indio, donde x = 0.4, y = (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) la capa de superestrato por el proceso de recubrimiento por centrifugado. CuInxCryGa1-xySe2 donde x = 0.4, y = (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) nanopartículas han sido sintetizadas en primer lugar usando un método hidrotermal químico húmedo que se basa en un proceso térmico sin vacío sin ningún proceso de selenización adicional. Introduciendo diferentes fuentes de metal en un autoclave con etilenamina como solvente, se obtuvieron nanopartículas de CIGS a diferentes temperaturas en un rango de 190-230 °C. Los resultados de la difracción de rayos X (XRD) confirmaron la formación de una estructura de calcopirita CuInxCryGa1-x-ySe2 tetragonal. Finalmente, se estudió el efecto de la temperatura de recocido en los materiales tipo Kesterita (como el Cu2ZnSnS4) que son materiales de muy bajo costo y que no dañan el medio ambiente. Estudiamos el crecimiento de las películas delgadas cuaternarias Cu2ZnSnS4 (CZTS) de kesterita mediante un depósito electroquímico de un solo paso seguido de un recocido a baja temperatura. La influencia de diferentes atmósferas de recocido a tiempos de recocido constantes (t = 45 min) y parámetros de control de preparación fijos; es decir, concentración de la solución de materiales de partida (sales de metales precursores), tiempo de deposición y potencial de electrodeposición. Se estudiaron las propiedades estructurales, de composición, morfológicas y ópticas, así como las propiedades fotoelectroquímicas. / Abstract Increasing global energy consumption together with environmental concerns has led to much interest in alternative, cleaner sources of energy such as solar photovoltaic. Researchers in the solar cell community have been looking for ways to reduce costs while maintaining or increasing already high efficiencies. A fundamental understanding of the materials under consideration is essential to rapid development of new technologies. The I-III-VI2 thin films offer promising systems for achieving high efficiency solar cells at lower costs. In fact, by tailoring the chemistry of the compounds it is possible to change the bandgap of the material in order to collect sunlight more efficiently. First of all, this thesis focuses on absorber layer material preparation and characterization, especially nanocrystalline thin films and consideration of both structural and electrical characteristics of such main cell absorber layer.The thesis examines how different preparation techniques and material usage could affect the properties of the synthesized thin films (absorber layer). In this study CuInSe2 and CuInS2 thin films were deposited onto ITO glass substrate using the electrodeposition technique in aqueous solution. The electrodeposited films were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDS). The annealing effects on the electrodeposited precursors were investigated. The chalcopyrite structure of CuInSe2/CuInS2 showed an enhancement of crystallinity after subsequent selenization/sulfurization treatment in Se/S atmosphere, respectively. XRD and SEM studies revealed a dramatic improvement of the crystalline quality of CIS films after annealing treatments. The optical properties of annealed CuInSe2-Se and CuInSe2-S thin films have been studied in order to determine the effect of annealing process in different selenium and sulfur atmosphere. In the second step we modified copper indium CuInxCryGa1-x-ySe2 where x=0.4, y= (0.0, 0.1, 0.2, 0.3)superstrate layer by spin coating process. CuInxCryGa1-x-ySe2 where x=0.4, y= (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) nanoparticles have been synthesized firstly using a wet chemical hydrothermal method that is based on a non-vacuum thermal process without any additional selenization process. Introducing different metal sources in an autoclave with ethylenediamine as solvent, CIGS nanoparticles were obtained at different temperatures range 190-230°C. The X-ray diffraction (XRD) results confirmed the formation of a tetragonal CuInxCryGa1-x-ySe2 chalcopyrite structure. Finally, we turned again to the study of the annealing temperature effect onKesterite materials but this time in those of very low-cost materials and environmentally friendly Cu2ZnSnS4. We studied the growth of quaternary Cu2ZnSnS4 (CZTS) kesterite thin films by a single step electrochemical deposition followed by annealing at low temperature. The influence of different annealing atmospheres at constant annealing times (t = 45 min) and fixed preparation controlling parameters; i.e., starting materials (precursor metal salts) solution concentration, time of deposition and electrodeposition potential. Structural, compositional, morphological, and optical properties, as well as photoelectrochemical properties were studied. / Resum (Valencià) L'augment del consum d'energia global juntament amb les preocupacions ambientals ha generat molt d'interès per les fonts d'energia alternatives i netes, com ara l'energia solar fotovoltaica. Els investigadors de la comunitat fotovoltaica han estat buscant formes de reduir costos mentre mantenen o augmenten les eficiències. Una millor comprensió dels materials implicats és essencial per al ràpid desenvolupament de noves tecnologies. Les pel·lícules primes I-III-VI2 ofereixen sistemes prometedors per aconseguir cèl·lules solars d'alta eficiència a un cost menor. De fet, en adaptar la composició dels compostos, és possible canviar la banda prohibida del material per captar la llum solar de manera més eficient. Aquesta tesi se centra en la preparació i caracterització del material de la capa absorbent, especialment les pel·lícules primes nanocristal·lines i la consideració de les característiques estructurals i elèctriques d'aquesta capa principal absorbent de cèl·lules. La tesi examina com les diferents tècniques de preparació i ús del material podrien afectar les propietats del pel·lícules primes sintetitzades. Pel·lícules primes CuInSe2 i CuInS2 es van dipositar sobre substrats de vidre ITO usant la tècnica d'electrodeposició en solució aquosa. Les pel·lícules electrodepositadas es van caracteritzar per difracció de raigs X (XRD), microscòpia electrònica de rastreig (SEM) i anàlisi de raigs X d'energia dispersiva (EDS). Es van investigar els efectes de recuit sobre els precursors electrodepositados. L'estructura de calcopirita de CuInSe2/CuInS2 va mostrar una millora de la cristal·linitat després del tractament posterior de selenització/sulfurització en atmosfera de Se o S, respectivament. Els estudis de XRD i SEM van revelar una millora de la qualitat cristal·lina de les pel·lícules de CIS després dels tractaments tèrmics. Les propietats òptiques de les pel·lícules primes recuites CuInSe2-Es i CuInSe2-S s'han estudiat per determinar l'efecte del procés de recuit en diferents ambients de seleni i sofre. A més, modifiquem el CuInxCryGa1-x-ySe2 de coure indi, on x = 0.4, i = (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) la capa d'superstrat pel procés de recobriment per centrifugat. CuInxCryGa1-x-ySe2 on x = 0.4, i = (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) nanopartícules han estat sintetitzades en primer lloc fent servir un mètode hidrotermal químic humit que es basa en un procés tèrmic sense buit sense cap procés de selenización addicional. Introduint diferents fonts de metall en un autoclau amb etilenamina com solvent, es van obtenir nanopartícules de CIGS a diferents temperatures en un rang de 190- 230 °C. Els resultats de la difracció de raigs X (XRD) van confirmar la formació d'una estructura de calcopirita CuInxCryGa1-x-ySe2 tetragonal. Finalment, es va estudiar l'efecte de la temperatura de recuit en els materials tipus kesterita (com el Cu2ZnSnS4) que són materials de molt baix cost i que no danyen el medi ambient. Vam estudiar el creixement de les pel·lícules primes quaternàries Cu2ZnSnS4 (CZTS) de kesterita mitjançant un dipòsit electroquímic d'un sol pas seguit d'un recuit a baixa temperatura. La influència de diferents atmosferes de recuit a temps de recuit constants (t = 45 min) i paràmetres de control de preparació fixos; és a dir, concentració de la solució de materials de partida (sals de metalls precursors), temps de deposició i potencial d'electrodeposició. Es van estudiar les propietats estructurals, de composició, morfològiques i òptiques, així com les propietats fotoelectroquímiques / Kamal Abdelhamied Saber, S. (2018). Synthesis and characterization of some nano-selenides and their applications in solar cells [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107389 / TESIS

As part of the global work towards reducing CO2 emissions, all vehicles needs to be electrified, or fueled by green fuels. Batteries have already revolutionised the car market, but fuel cells are believed to be a key energy conversion system to be able to electrify also heavy duty vehicles. The type of fuel cell commercially available for vehicles today is the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), but for it to be able to take a larger market share, the cost must be reduced while sufficient lifetime is ensured. The PEMFC is a system containing several components, made of different materials including the polymer membrane, noble metal catalyst particles, and metallic bipolar plate. The combination of different materials exposed to elevated temperature, high humidity and low pH make the PEMFC components susceptible to corrosion and degradation. The noble metal catalyst is one of the major contributors to the high cost. In this work, the latest research on new catalyst materials for PEMFCs are overviewed. Furthermore, electrodeposition as a simple synthesis route to test different Pt-alloys for the cathode catalyst in the fuel cell is explored by synthesis of PtNi and PtNiMo. The gas diffusion layer of the PEMFC is used as substrate to reduce the number of steps to form the membrane electrode assembly. In addition to cheaper and more durable materials, understanding of how the materials degrade, and how the degradation affects the other components is crucial to ensure a long lifetime. Finding reliable test methods to validate the lifetime of the final system is necessary to make fuel cell a trusted technology for vehicles, with predictable performance. In this work, commercial flow plates are studied, to see the effect of different load cycles and relative humidities on the corrosion of the plate. Defects originating from production is observed, and the effect of these defects on the corrosion is further analysed. Suggestions are given on how the design and production of bipolar plates should be made to reduce the risk of corrosion in the PEMFC. / Som en del av det globala arbetet med at reducera utsläppen av koldioxid måste alla fordon elektrifieras eller tankas med förnybart bränsle. Batterier har redan revolutionerat bilmarknaden, men bränsleceller är en viktig pusselbit för att också elektrifiera tunga fordon. Den typen av bränsleceller för fordon som finns tillgänglig på den kommersiella marknaden i dag är polymerelektrolytbränslecellen (PEMFC). För att PEMFC skall ta en större marknadsandel måste kostnaderna minskas och livslängden förlängas. PEMFC består av ett antal komponenter gjorda av olika material, bland annat polymer membran, ädelmetallkatalysator, och metalliska bipolära plattor. Kombinationen av olika material i tillägg till den höga temperaturen, hög fuktighet och låg pH gör att materialen i bränslecellen är utsatta för korrosion. Ädelmetallkatalysatorn är en av de kostdrivande komponenterna i bränslecellen. I denna studien presenteras en översikt över framstegen inom katalysatormaterial för PEM bränsleceller de senaste två åren. Sedan studeras elektroplätering som en enkel produktionsmetod för nanopartiklar av platina legeringar. Möjligheten att simultant plätera fler metaller, och att använda gasdiffutions-skiktet från bränslecellen som substrat för att reducera antal produktionsteg och därmed reducera kostnader, undersöks. Det möjliggör också snabb testning av olika legeringar för att identifiera den optimala sammansättningen med hög prestanda, lång livslängd och lite platina. I tillägg till att ta fram billigare och tåliga material är det viktigt att förstå hur materialen degraderar och hur degraderingen av ett material påverkar de andra komponenterna. Med den kunskapen kan man utveckla accelererade testmetoder för att bedöma livslängden av hela bränslecellen. Validerade testmetoder är viktigt för att styrka förtroendet till nya teknologier. I denna studien fokuseras det också på korrosion av bipolära plattor, och hur olika lastcykler och fuktnivåer som kan bli applicerad vid accelererad testning påverkar korrosionen. Också effekten av defekter från tillverkningen i den skyddande beläggningen analyseras med hänsyn till korrosion, för att ge mer insikt i hur bipolära plattor kan designas och produceras för att minska korrosionen.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第22775号 / 工博第4774号 / 新制||工||1747(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科材料工学専攻 / (主査)教授 邑瀬 邦明, 教授 杉村 博之, 教授 宇田 哲也 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

The present work deals with the use of manganese oxide as a catalyst for positive electrode of fuel cells. The theoretical part is to analyze the problem of fuel cells, focusing on lowtemperature fuel cells. Are discussed and the methods of measurement and evaluation of properties of manganese oxide layer. The practical part deals with doping electrolytic manganese dioxide salts of divalent metals and monitoring their behavior in the cyclic voltammetry by the EQCM method.

This work deals with issues of thin films, their behaviour in different enviroments and protection of theese films against unwanted degradation processes. Metal thin films are made by special physical or chemical methods in the presence of vacuum. Deposition is performed on properly cleaned substrate made of different materials, for example glass, ceramics or another metal. Theese films degrades under the influence of moisture, heat and other. There are several types of films on different bases made to prevent thin films against degradation.

This dissertation work deals with analysis of nickel hydroxide phases, their oxidation compounds, their stability and degradation mechanisms of electrochemically more active alpha phase on standard beta phase. The active material was prepared by both methods, electrodeposition and chemical precipitation. Main analysis method was Electrochemical Quartz Crystal Microbalance in combination with common analytical methods (cyclic voltammetry, potenciometry) can resolute between alpha and beta phases and quantitatively describe differences in main reaction by monitoring mass changes in the active material. Poor stability of the ?-Ni(OH)2 were improved by adding cations with valence two three and four into the structure instead of Ni atoms. The most important role plays cobalt and its hydroxide. Totally new way is to use titanium in combination with other cations. In electrolyte the most significant addition is LiOH, which has beneficial influent on cycle ability, stability in strong alkaline medium and cycle life.

De nombreux revêtements sont actuellement disponibles pour les aciers emboutis à chaud et trempés pour le domaine de la construction automobile. Afin d’augmenter les performances des produits actuels en termes d’aptitude à la mise en forme à chaud, de résistance contre la corrosion et de compatibilité avec les procédés de fabrication ultérieurs, les constructeurs automobiles et les sidérurgistes ont développé de nombreux types de matériaux alternatifs. Peu de produits ont trouvé une place importante dans l’utilisation industrielle. L’objectif de ce travail est de procéder à une vue d’ensemble des performances des produits actuels, d’identifier de nouveaux concepts de revêtements et d’étudier leur compatibilité pour l’application de la mise en forme à chaud. Cette étude porte sur les revêtements d’alliages de Zn-Mn. De nombreux bains électrolytiques et paramètres électriques ont été étudiés afin de déterminer des conditions de déposition optimales pour obtenir des alliages Zn-Mn avec une forte teneur en Mn. Les propriétés cristallographiques, microstructurales et anticorrosives de couches obtenues sur des plaques d’acier de grandes dimensions ont été caractérisées avec de nombreuses techniques. La compatibilité des couches protectrices pour le traitement d’austénitisation a été évaluée après des traitements thermiques à différentes températures et durées de chauffe. Une attention particulière a été portée sur l’évolution de la composition et des phases d’interdiffusion formées, ainsi que sur l’apparition de mécanismes d’oxydation et d’évaporation à haute température. Enfin, l’aptitude à la mise en forme à chaud et notamment la susceptibilité à la fissuration par métaux liquides de ces nouveaux revêtements ont été évaluées par des essais d’emboutissage / Various coatings are currently available for press-hardened steels used for the automotive construction, mainly with the aim of providing good anticorrosive properties to the body components. In order to improve performance of the coated products in terms of hot formability, corrosion protection and suitability for subsequent manufacturing processes, steelmakers and car manufacturers investigated various alternative coating materials. Only a few solutions resulted in a serial production. The aim of this study is to proceed to a screening of the performance of current coating variants, to identify new concepts for alternative coating materials and assess their suitability for the hot stamping application. The present work is focused on the study of Zn-Mn alloy coatings. Various electroplating baths and electric parameters were studied in order to determine optimal deposition conditions for obtaining Zn-Mn alloys with high Mn contents. The deposits obtained on large-scale steel plates were characterized with regards to their crystallographic, microstructural and anticorrosive properties. The behavior of the coating materials during austenitizing treatment was studied after heat treatment to different temperatures and heating durations. A particular attention was given to the evolution of the composition, the interdiffusion phases formed as well as to the presence of oxidation and evaporation mechanisms at high temperature. At last, the forming properties of the alternative coating materials and their susceptibility for liquid metal embrittlement were assessed on the basis of direct hot stamping experiments