Les pompes sèches primaires dédiées aux procédés de fabrication en microélectronique sont soumises à des environnements très corrosifs de plus en plus oxydants et halogénés (Cl2, F2 et O2). Or pour des raisons mécaniques et économiques, les parties fonctionnelles des pompes sont usinées dans la fonte à graphite sphéroïdale EN-GJS-500-7. La fonte est alors protégée par un dépôt de nickel-phosphore (NiP) chimique. Cette thèse, reprend des études classiques sur la cinétique et le mécanisme de nickelage d'une part, et sur l'optimisation des propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des couches de NiP d'autre part. Cependant, le caractère innovant de ce travail repose sur la réalisation de couches NiP sur un substrat en fonte à graphite sphéroïdale.L'étude de la cinétique de nickelage et la caractérisation morphologique des revêtements en fonction du temps de dépôt a montré l'influence de la nature chimique du substrat. Les sphères de graphite affleurantes à la surface du substrat n'étant pas catalyseur du nickel chimique, provoque des défauts dans le revêtement, dommageables pour la conformité du dépôt. Il a été montré qu'une polarisation cathodique de la surface du substrat pouvait, dans les premiers instants du dépôt, amorcer le nickelage à l'aplomb des sphères de graphite.Une relation entre la microstructure des dépôts en fonction des traitements thermiques subis et des propriétés mécaniques des couches de NiP a été mise une évidence. Les dépôts NiP amorphes présentent une faible dureté et un comportement ductile tandis que les dépôts cristallisés possèdent une dureté élevée et un comportement fragile. Ces dépôts ont une bonne tenue à la corrosion en milieux halogéné lorsqu'ils sont intacts. Actuellement, au niveau industriel, les dépôts les plus fragiles sont choisis, bien qu'ils présentent une résistance à la corrosion plus faible : en effet, la durée de vie des pompes est alors supérieure car les effets de grippage sont atténués.Mots-clés : nickel chimique, résistance à la corrosion, fonte à graphite sphéroïdale, caractérisation physico-chimique, couches minces, durabilité mécanique / Primary dry pumps dedicated to manufacturing processes in microelectronics are subjected to highly corrosive environments that are increasingly oxidizing and halogenous (Cl2, F2 and O2). However, for mechanical and economic reasons, the functional parts of the pumps are machined in EN-GJS-500-7 spheroidal graphite cast iron. The cast iron is consequently protected by a nickel-phosphorus chemical deposit. This thesis is based on classical studies on the kinetics and the nickel-plating mechanism on the one hand, and on the optimization of the mechanical properties and corrosion resistance of the NiP layers on the other hand. The innovative nature of this work is based on the production of NiP layers on a spheroidal graphite cast iron substrate.The study of the kinetics of nickel-plating as well as the morphological characterization of coatings as a function of the deposit time showed the influence of the chemical nature of the substrate. The flush graphite spheres on the surface of the substrate being not a catalyst for the chemical nickel, they can cause defects in the coating and a loss of compliance. It has been shown that a cathodic polarization of the surface of the substrate, in the first moments of the deposit, could initiate the nickel-plating right on the graphite spheres.A relationship exists between the microstructure of the deposits as a function of the thermal treatments undergone and the mechanical properties of the NiP layers. The amorphous NiP deposits have a low hardness and a ductile behavior while crystallized deposits have a high hardness and a brittle behavior. These deposits have a good resistance to corrosion in halogenated environments when they are intact. Actually, at the industrial level, the most brittle deposits are chosen, although they have a lower corrosion résistance: indeed, the service life of the pumps is higher because the seizing effect are minimized.Keywords: electroless nickel, resistance to corrosion, spheroidal graphite cast iron, physicochemical characterization, thin layers, mechanical durability
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2018GREAI031 |
| Date | 18 May 2018 |
| Creators | Forestier, Igor |
| Contributors | Grenoble Alpes, Wouters, Yves, Berthomé, Grégory |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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