{"id":1189,"date":"2025-02-21T15:00:29","date_gmt":"2025-02-21T15:00:29","guid":{"rendered":"https:\/\/greenstone-tech.com\/?p=1189"},"modified":"2025-10-31T02:34:19","modified_gmt":"2025-10-31T02:34:19","slug":"effets-de-la-corrosion-par-exposition-a-latmosphere-antarctique-sur-les-proprietes-de-corrosion-et-dusure-des-revetements-de-cladding-laser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/effects-of-antarctic-atmospheric-exposure-corrosion-on-corrosion-and-wear-properties-of-laser-cladding-coatings\/","title":{"rendered":"Effets de la corrosion par exposition \u00e0 l'atmosph\u00e8re de l'Antarctique sur les propri\u00e9t\u00e9s de corrosion et d'usure des rev\u00eatements par rechargement au laser"},"content":{"rendered":"

Avec le d\u00e9veloppement de l'exploration des ressources polaires et de la navigation polaire, une attention particuli\u00e8re a \u00e9t\u00e9 port\u00e9e aux mat\u00e9riaux pour l'\u00e9quipement polaire et aux technologies de protection contre les dommages dans les environnements extr\u00eames. Pour r\u00e9pondre aux besoins de protection contre la corrosion de l'acier d'ing\u00e9nierie marine et \u00e0 l'\u00e9valuation des performances de l'acier inoxydable dans des conditions de basse temp\u00e9rature, la technologie de rev\u00eatement au laser a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour fabriquer des rev\u00eatements en acier inoxydable aust\u00e9nitique 316L et en acier inoxydable duplex 2205 sur la surface de l'acier FH690. Ces rev\u00eatements ont \u00e9t\u00e9 soumis \u00e0 un test d'exposition d'un an dans l'environnement atmosph\u00e9rique de la station Zhongshan en Antarctique. Les r\u00e9sultats ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que les rev\u00eatements en acier inoxydable r\u00e9duisaient efficacement la vitesse de corrosion du substrat en acier marin. La microstructure, la microduret\u00e9, le comportement tribologique, le comportement de corrosion \u00e9lectrochimique et la stabilit\u00e9 des \u00e9chantillons dans des conditions polaires \u00e0 basse temp\u00e9rature ont \u00e9t\u00e9 analys\u00e9s. Les r\u00e9sultats ont indiqu\u00e9 que le rev\u00eatement 316L pr\u00e9sentait une corrosion par piq\u00fbres mineure, tandis que le rev\u00eatement 2205 pr\u00e9sentait une l\u00e9g\u00e8re corrosion s\u00e9lective. Les deux rev\u00eatements ont conserv\u00e9 leurs niveaux de microduret\u00e9 et de r\u00e9sistance \u00e0 l'usure avant exposition, avec une l\u00e9g\u00e8re r\u00e9duction de la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion. Les rev\u00eatements d'acier inoxydable plaqu\u00e9s au laser ont d\u00e9montr\u00e9 une stabilit\u00e9 de la structure de phase et de la performance dans l'environnement d'exposition atmosph\u00e9rique de l'Antarctique, offrant une protection efficace au substrat d'acier \u00e0 basse temp\u00e9rature. Ces r\u00e9sultats constituent une aide pr\u00e9cieuse pour \u00e9valuer l'adaptabilit\u00e9 environnementale des mat\u00e9riaux utilis\u00e9s dans les \u00e9quipements polaires et pour faire progresser les technologies de rev\u00eatement r\u00e9sistant \u00e0 la corrosion.<\/p>\n\n\n\n

Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, avec le r\u00e9chauffement climatique, la rar\u00e9faction des ressources et les changements environnementaux, l'exploration des ressources polaires, le d\u00e9veloppement de la navigation polaire et la sauvegarde des int\u00e9r\u00eats polaires ont suscit\u00e9 une attention croissante de la part des nations du monde entier. La recherche a \u00e9tabli que la r\u00e9gion arctique contient environ 30% de gaz naturel non exploit\u00e9 et 13% de r\u00e9serves de p\u00e9trole non exploit\u00e9es, tandis que l'Antarctique abrite le plus grand gisement de charbon du monde, situ\u00e9 sous la calotte glaciaire de l'Antarctique de l'Est, avec une r\u00e9serve estim\u00e9e \u00e0 environ 500 milliards de tonnes. Dans les processus d'exploration, de d\u00e9veloppement et de pr\u00e9servation des r\u00e9gions polaires, la performance op\u00e9rationnelle des \u00e9quipements polaires performants tels que les brise-glaces, les plateformes offshore et les stations terrestres est d'une importance cruciale. Cependant, l'environnement polaire est complexe et rude, avec des temp\u00e9ratures annuelles moyennes d'environ -22,3\u00b0C dans l'Arctique et entre -28,9\u00b0C et -35\u00b0C sur le continent Antarctique. Seuls 1 \u00e0 4 mois de l'ann\u00e9e connaissent des temp\u00e9ratures moyennes mensuelles comprises entre 0\u00b0C et 10\u00b0C, avec des conditions m\u00e9t\u00e9orologiques extr\u00eames qui abaissent les temp\u00e9ratures de service jusqu'\u00e0 -70\u00b0C. Avec les coups de vent secs, les rayons ultraviolets intenses, les cycles de gel-d\u00e9gel et les temp\u00eates de neige, les \u00e9quipements polaires sont soumis \u00e0 une corrosion prolong\u00e9e et s\u00e9v\u00e8re due \u00e0 l'exposition \u00e0 l'atmosph\u00e8re \u00e0 basse temp\u00e9rature. Pour les composants mobiles des brise-glaces, des plates-formes de forage et des syst\u00e8mes de stockage, il faut \u00e9galement prendre en compte les dommages suppl\u00e9mentaires dus aux contraintes et \u00e0 l'usure. Par cons\u00e9quent, l'adaptabilit\u00e9 environnementale des mat\u00e9riaux pour l'\u00e9quipement polaire est depuis longtemps au centre de recherches universitaires approfondies.<\/p>\n\n\n\n

Actuellement, les mat\u00e9riaux m\u00e9talliques utilis\u00e9s pour les \u00e9quipements polaires sont principalement des aciers \u00e0 basse temp\u00e9rature, qui sont des aciers \u00e0 haute performance con\u00e7us pour pr\u00e9senter une excellente t\u00e9nacit\u00e9 et une bonne soudabilit\u00e9 \u00e0 basse temp\u00e9rature. Il s'agit g\u00e9n\u00e9ralement d'aciers faiblement alli\u00e9s \u00e0 base de ferrite et d'aciers inoxydables aust\u00e9nitiques Fe-Cr-Ni. Les aciers faiblement alli\u00e9s \u00e0 basse temp\u00e9rature sont largement utilis\u00e9s en raison de leur rentabilit\u00e9 et sont g\u00e9n\u00e9ralement produits \u00e0 l'aide du processus de contr\u00f4le thermom\u00e9canique (TMCP), qui am\u00e9liore la r\u00e9sistance, la t\u00e9nacit\u00e9, la soudabilit\u00e9 et r\u00e9duit la teneur en carbone. Wang Chaoyi et al. ont men\u00e9 des exp\u00e9riences de soudage \u00e0 l'arc submerg\u00e9 sur un acier basse temp\u00e9rature de 54 mm d'\u00e9paisseur, de qualit\u00e9 460 MPa, destin\u00e9 aux navires polaires et produit par TMCP. Ils ont constat\u00e9 qu'\u00e0 une temp\u00e9rature extr\u00eamement basse de -70\u00b0C, les \u00e9chantillons de la zone affect\u00e9e thermiquement avec une microstructure bainitique unique pr\u00e9sentaient une rupture fragile, tandis que le mat\u00e9riau de base avec une microstructure biphas\u00e9e ferrite-ba\u00efnite pr\u00e9sentait une r\u00e9sistance \u00e0 la rupture plus \u00e9lev\u00e9e et une plus grande r\u00e9sistance \u00e0 la propagation des fissures. Sun Shibin et al. ont \u00e9tudi\u00e9 le comportement tribologique de plaques d'acier marin TMCP FH36 de diff\u00e9rentes \u00e9paisseurs \u00e0 20\u00b0C, -5\u00b0C et -20\u00b0C. Leurs conclusions ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que la microstructure de surface \u00e9tait principalement constitu\u00e9e de ferrite et de perlite, tandis que la r\u00e9gion \u00e0 mi-\u00e9paisseur pr\u00e9sentait de la ferrite, de la perlite et de la bainite granulaire. La microstructure influence directement la duret\u00e9 et la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure, l'usure par abrasion \u00e9tant le m\u00e9canisme dominant, accompagn\u00e9 de l'usure par fatigue et de l'usure par adh\u00e9rence. \u00c0 mesure que la temp\u00e9rature diminue, la duret\u00e9 de surface localis\u00e9e augmente, mais le d\u00e9tachement du mat\u00e9riau d\u00fb \u00e0 la friction exacerbe l'usure, ce qui entra\u00eene des traces d'usure plus larges et plus profondes ainsi qu'une augmentation du volume d'usure. Li et al. ont \u00e9tudi\u00e9 le comportement de corrosion pr\u00e9coce de l'acier basse temp\u00e9rature EH36 dans un environnement atmosph\u00e9rique marin polaire simul\u00e9, notant que la corrosion restait dans une phase acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e \u00e0 basse temp\u00e9rature, avec une vitesse de 0,47 g-m-\u00b2-h-\u00b9. L'acier \u00e0 basse temp\u00e9rature FH690 \u00e0 haute r\u00e9sistance offre d'excellentes propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques \u00e0 basse temp\u00e9rature ; cependant, dans les environnements o\u00f9 l'usure et la corrosion sont coupl\u00e9es, les produits de corrosion l\u00e2ches et poreux ne r\u00e9sistent pas aux forces de cisaillement par frottement, et la corrosion galvanique entre le substrat expos\u00e9 et les produits d'usure acc\u00e9l\u00e8re encore la d\u00e9gradation. La microstructure des aciers faiblement alli\u00e9s \u00e0 basse temp\u00e9rature est susceptible d'\u00eatre modifi\u00e9e par la chaleur et les forces m\u00e9caniques, ce qui entra\u00eene une instabilit\u00e9 des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et d'usure. En outre, l'absence d'\u00e9l\u00e9ments de passivation entra\u00eene une corrosion rapide dans les environnements marins de Cl-, ce qui r\u00e9duit consid\u00e9rablement la dur\u00e9e de vie dans des conditions coupl\u00e9es d'usure et de corrosion.<\/p>\n\n\n\n

Les dommages subis par les mat\u00e9riaux, tels que l'usure et la corrosion, commencent g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 la surface. En utilisant des technologies de rev\u00eatement par faisceau \u00e0 haute \u00e9nergie pour fabriquer des rev\u00eatements de haute performance avec une r\u00e9sistance int\u00e9gr\u00e9e \u00e0 l'usure et \u00e0 la corrosion \u00e0 basse temp\u00e9rature sur la surface de l'acier marine r\u00e9sistant \u00e0 basse temp\u00e9rature, il est possible d'am\u00e9liorer de mani\u00e8re significative les performances de l'\u00e9quipement technique dans des environnements polaires extr\u00eames. Les rev\u00eatements pr\u00e9par\u00e9s par rechargement laser sur des substrats en acier marin EH32 ont pr\u00e9sent\u00e9 une duret\u00e9 et une r\u00e9sistance \u00e0 l'usure sup\u00e9rieures \u00e0 celles du substrat apr\u00e8s des essais de cong\u00e9lation-corrosion \u00e0 basse temp\u00e9rature (-80\u00b0C). La s\u00e9lection de mat\u00e9riaux de rev\u00eatement haute performance appropri\u00e9s est essentielle pour am\u00e9liorer la dur\u00e9e de vie de l'acier marin. L'acier inoxydable, qui offre une excellente r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion, permet de pallier l'absence d'\u00e9l\u00e9ments passivants dans l'acier marin \u00e0 basse temp\u00e9rature et, en tant qu'alliage \u00e0 base de fer, assure une liaison m\u00e9tallurgique solide au cours du processus de rev\u00eatement. L'acier inoxydable aust\u00e9nitique ne pr\u00e9sente pas de transition ductile-fragile \u00e0 basse temp\u00e9rature, ce qui lui conf\u00e8re une t\u00e9nacit\u00e9 et une r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion exceptionnelles. L'acier inoxydable duplex offre une plus grande solidit\u00e9 et une meilleure r\u00e9sistance \u00e0 l'usure, la pr\u00e9cipitation contr\u00f4l\u00e9e des phases secondaires pr\u00e9servant une bonne t\u00e9nacit\u00e9. La variabilit\u00e9 irr\u00e9guli\u00e8re des climats polaires complique la simulation des essais de corrosion par exposition atmosph\u00e9rique, ce qui fait de l'exposition atmosph\u00e9rique \u00e0 long terme dans les r\u00e9gions polaires la m\u00e9thode d'\u00e9valuation la plus fiable.<\/p>\n\n\n\n

Cette \u00e9tude porte sur les exigences en mati\u00e8re de mat\u00e9riaux pour les \u00e9quipements d'ing\u00e9nierie polaire et sur la n\u00e9cessit\u00e9 d'une protection contre les dommages dans les environnements extr\u00eames. La technologie de rev\u00eatement au laser a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour fabriquer des rev\u00eatements en acier inoxydable aust\u00e9nitique 316L et en acier inoxydable duplex 2205 sur la surface de l'acier FH690. Ces rev\u00eatements ont ensuite \u00e9t\u00e9 soumis \u00e0 des essais d'exposition dans l'environnement atmosph\u00e9rique de la station Zhongshan en Antarctique. La microduret\u00e9, le comportement tribologique, le comportement \u00e9lectrochimique face \u00e0 la corrosion et la stabilit\u00e9 des \u00e9chantillons dans des conditions polaires de basse temp\u00e9rature ont \u00e9t\u00e9 analys\u00e9s afin de mieux comprendre l'adaptabilit\u00e9 environnementale et la protection contre la corrosion des mat\u00e9riaux des \u00e9quipements polaires. L'efficacit\u00e9 protectrice des rev\u00eatements 316L et 2205 rev\u00eatus au laser sur l'acier FH690 dans l'environnement d'exposition atmosph\u00e9rique de l'Antarctique a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Pr\u00e9paration exp\u00e9rimentale
1.1 Pr\u00e9paration du rev\u00eatement et conditions d'exposition en Antarctique
Le substrat utilis\u00e9 dans cette exp\u00e9rience \u00e9tait de l'acier FH690 avec des dimensions de 100 mm \u00d7 25 mm \u00d7 10 mm. La surface a d'abord \u00e9t\u00e9 polie avec du papier de verre de grain 1500 pour obtenir des rayures uniformes, puis nettoy\u00e9e aux ultrasons avec de l'\u00e9thanol anhydre pour \u00e9liminer les impuret\u00e9s de surface et l'huile, avant d'\u00eatre s\u00e9ch\u00e9e en vue d'une utilisation ult\u00e9rieure. Des poudres d'alliage d'acier inoxydable 316L et 2205, avec des tailles de particules allant de 48 \u00e0 74 \u03bcm, ont \u00e9t\u00e9 s\u00e9lectionn\u00e9es comme mat\u00e9riaux de rev\u00eatement et s\u00e9ch\u00e9es dans un environnement sous vide \u00e0 50\u00b0C pendant 24 heures avant le rev\u00eatement.<\/p>\n\n\n\n

Les poudres d'alliage ont \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9es uniform\u00e9ment sur la surface du substrat \u00e0 l'aide de la m\u00e9thode des poudres pr\u00e9d\u00e9finies, avec une \u00e9paisseur de rev\u00eatement d'environ 2 mm et une dimension plane de 50 mm \u00d7 25 mm. Un laser \u00e0 semi-conducteur coupl\u00e9 \u00e0 une fibre (RECI Laser, DAC4000) d'une puissance de sortie maximale de 4 kW a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour le rev\u00eatement. Les param\u00e8tres de rev\u00eatement \u00e9taient les suivants : puissance du laser de 1,6 kW, diam\u00e8tre du spot de 2 mm, vitesse de balayage de 800 mm\/min, taux de chevauchement de 25% et protection par atmosph\u00e8re d'argon. Apr\u00e8s le placage, les rev\u00eatements ont \u00e9t\u00e9 polis avec du papier de verre de grain 1500 pour correspondre \u00e0 l'\u00e9tat du substrat, des trous ont \u00e9t\u00e9 perc\u00e9s \u00e0 des endroits sp\u00e9cifiques pour l'assemblage des \u00e9chantillons, et l'\u00e9tat initial des \u00e9chantillons a \u00e9t\u00e9 photographi\u00e9 et pes\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

La fixation des \u00e9chantillons pour l'exposition atmosph\u00e9rique en Antarctique a suivi la norme GB\/T 14165-2008, la surface de l'\u00e9chantillon \u00e9tant positionn\u00e9e \u00e0 un angle de 45\u00b0 par rapport au plan horizontal, comme le montre la figure 1. Les \u00e9chantillons ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9ploy\u00e9s \u00e0 la station Zhongshan en Antarctique pour une dur\u00e9e d'essai d'un an (d\u00e9cembre 2022 \u00e0 d\u00e9cembre 2023). Lors de leur r\u00e9cup\u00e9ration, les \u00e9chantillons ont \u00e9t\u00e9 photographi\u00e9s, et ceux qui pr\u00e9sentaient des produits de corrosion ont \u00e9t\u00e9 immerg\u00e9s dans une solution antirouille contenant 100 mL de HCl, 100 mL d'eau d\u00e9sionis\u00e9e et 0,3 g d'hexam\u00e9thyl\u00e8net\u00e9tramine pour un nettoyage aux ultrasons. Les \u00e9chantillons ont ensuite \u00e9t\u00e9 rinc\u00e9s \u00e0 l'alcool, s\u00e9ch\u00e9s, photographi\u00e9s et pes\u00e9s. L'usinage par d\u00e9charge \u00e9lectrique \u00e0 fil a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour transformer les \u00e9chantillons en plus petits sp\u00e9cimens d'une surface de 10 mm \u00d7 10 mm pour les essais ult\u00e9rieurs.<\/p>\n\n\n\n

1.2 Caract\u00e9risation des \u00e9chantillons et tests de performance avant et apr\u00e8s l'exposition en Antarctique
La morphologie, la composition et la structure des phases des rev\u00eatements avant et apr\u00e8s l'exposition \u00e0 l'atmosph\u00e8re antarctique ont \u00e9t\u00e9 caract\u00e9ris\u00e9es \u00e0 l'aide d'un microscope \u00e9lectronique \u00e0 balayage (MEB, ZEISS Gemini300), d'un spectrom\u00e8tre \u00e0 dispersion d'\u00e9nergie des rayons X (EDS, Oxford INCA 80), d'un diffractom\u00e8tre \u00e0 rayons X (XRD, Bruker D8 Advance) et d'un microscope confocal \u00e0 balayage laser (CLSM, Keyence VK-X250).<\/p>\n\n\n\n

La microduret\u00e9 a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e \u00e0 l'aide d'un testeur de microduret\u00e9 Vickers (Veiyee QHV-1000SPTA) en 20 points choisis au hasard sur la surface du rev\u00eatement, avec une charge appliqu\u00e9e de 200 g et un temps d'arr\u00eat de 15 s. La moyenne des 20 mesures a \u00e9t\u00e9 consid\u00e9r\u00e9e comme la duret\u00e9 superficielle du rev\u00eatement. Le comportement tribologique de glissement lin\u00e9aire \u00e0 sec des rev\u00eatements a \u00e9t\u00e9 \u00e9valu\u00e9 \u00e0 l'aide d'une machine d'essai de frottement et d'usure multifonctionnelle (Rtec MFT-5000) avec une force normale appliqu\u00e9e de 10 N, une dur\u00e9e d'usure de 1800 s, une distance de va-et-vient de 3 mm et une bille en c\u00e9ramique SiN (6,35 mm de diam\u00e8tre) comme contre-face. Les traces d'usure ont \u00e9t\u00e9 analys\u00e9es \u00e0 l'aide d'un morphom\u00e8tre tridimensionnel (Bruker Contour GT-K). Le comportement \u00e0 la corrosion \u00e0 10 \u00b1 0,1\u00b0C a \u00e9t\u00e9 \u00e9valu\u00e9 \u00e0 l'aide d'une station de travail \u00e9lectrochimique (Gamry Reference 3000) dans une solution de NaCl 3,5 pt3T avec un syst\u00e8me \u00e0 trois \u00e9lectrodes : un fil de platine comme contre-\u00e9lectrode, une \u00e9lectrode Ag\/AgCl comme \u00e9lectrode de r\u00e9f\u00e9rence et le rev\u00eatement comme \u00e9lectrode de travail, encapsul\u00e9 dans une r\u00e9sine \u00e9poxy pour exposer une zone de travail de 10 mm \u00d7 10 mm. Des tests de potentiel en circuit ouvert (OCP) ont \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9s pendant 1800 s \u00e0 une fr\u00e9quence d'\u00e9chantillonnage de 0,5 s-\u00b9, suivis d'une spectroscopie d'imp\u00e9dance \u00e9lectrochimique (EIS) \u00e0 l'OCP avec une gamme de fr\u00e9quences de 100 kHz \u00e0 10 mHz. La polarisation potentiodynamique a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 une vitesse de balayage de 1 mV-s-\u00b9, \u00e0 partir d'un potentiel initial de -0,3 V par rapport \u00e0 l'OCP et jusqu'\u00e0 ce que la densit\u00e9 de courant de polarisation anodique atteigne 1 mA-cm-\u00b2, ce qui donne la courbe de polarisation de Tafel. Chaque test tribologique et \u00e9lectrochimique a \u00e9t\u00e9 r\u00e9p\u00e9t\u00e9 au moins trois fois pour garantir la pr\u00e9cision.<\/p>\n\n\n\n

2 R\u00e9sultats et discussion
2.1 Analyse de la morphologie et de la perte de masse
La morphologie microscopique des rev\u00eatements apr\u00e8s pr\u00e9paration est illustr\u00e9e \u00e0 la figure 2. Les deux rev\u00eatements ont obtenu une liaison m\u00e9tallurgique satisfaisante avec le substrat, pr\u00e9sentant des structures uniformes et denses sans d\u00e9fauts tels que des fissures, des pores, des inclusions ou un manque de fusion \u00e0 l'interface. L'analyse de la composition des \u00e9l\u00e9ments cl\u00e9s des rev\u00eatements est pr\u00e9sent\u00e9e dans le tableau 1. Le Cr et le Mo, \u00e9l\u00e9ments critiques de r\u00e9sistance \u00e0 la piq\u00fbre dans l'acier inoxydable, forment un film de passivation dense dans les environnements corrosifs, tandis que le Ni est le principal \u00e9l\u00e9ment stabilisateur de l'aust\u00e9nite. Le rechargement au laser, tout en r\u00e9alisant une liaison m\u00e9tallurgique entre le rev\u00eatement et le substrat, introduit une certaine dilution, les \u00e9l\u00e9ments du substrat migrant dans le rev\u00eatement, ce qui se traduit par des teneurs en Cr et Ni l\u00e9g\u00e8rement inf\u00e9rieures aux compositions nominales des deux aciers inoxydables.<\/p>\n\n\n\n

La figure 3 illustre la morphologie macroscopique des deux rev\u00eatements en acier inoxydable dans leur \u00e9tat initial, apr\u00e8s un an d'exposition \u00e0 la station Zhongshan en Antarctique, et apr\u00e8s \u00e9limination de la rouille. \u00c0 l'\u00e9tat initial, le substrat en acier FH690, le rev\u00eatement 316L et le rev\u00eatement 2205 pr\u00e9sentaient un \u00e9clat m\u00e9tallique brillant (figures 3a, 3d) avec d'excellentes caract\u00e9ristiques de surface. Apr\u00e8s un an d'exposition \u00e0 la station de Zhongshan, les rev\u00eatements sont rest\u00e9s bien li\u00e9s au substrat, sans fissure ni d\u00e9lamination. Le substrat en acier FH690 a subi une corrosion, r\u00e9agissant avec l'oxyg\u00e8ne pour former une couche d'oxyde uniforme et l\u00e2che, passant d'un \u00e9clat m\u00e9tallique \u00e0 une teinte brun\u00e2tre (figures 3b, 3e). Les principaux produits de corrosion de l'acier FH690 dans un environnement atmosph\u00e9rique marin sont l'\u03b1-FeOOH, le \u03b2-FeOOH et le Fe\u2083O\u2084. Positionn\u00e9s \u00e0 un angle de 45\u00b0 par rapport au sol, les pr\u00e9cipitations et les chutes de neige en Antarctique ont provoqu\u00e9 l'\u00e9coulement des produits de corrosion du substrat FH690 sur les rev\u00eatements, transformant certaines zones en brun-gris. Apr\u00e8s l'\u00e9limination de la rouille, les produits de corrosion gris-brun sur les surfaces de rev\u00eatement ont disparu, et la morphologie de surface des rev\u00eatements 316L et 2205 a montr\u00e9 une d\u00e9viation minimale par rapport \u00e0 leur \u00e9tat initial (figures 3c, 3f), indiquant une protection efficace du substrat FH690.<\/p>\n\n\n\n

Les caract\u00e9ristiques microscopiques de l'acier faiblement alli\u00e9 apr\u00e8s corrosion dans l'environnement atmosph\u00e9rique de l'Antarctique ont \u00e9t\u00e9 rapport\u00e9es, formant g\u00e9n\u00e9ralement des produits de corrosion en forme de blocs, de lamelles ou de p\u00e9tales, accompagn\u00e9s de fissures et de piq\u00fbres. La morphologie microscopique des deux rev\u00eatements en acier inoxydable apr\u00e8s un an d'exposition atmosph\u00e9rique \u00e0 la station Zhongshan est illustr\u00e9e \u00e0 la figure 4. La surface du rev\u00eatement 316L pr\u00e9sentait de nombreux trous de piq\u00fbre, avec des diff\u00e9rences n\u00e9gligeables dans la teneur en \u00e9l\u00e9ments m\u00e9talliques \u00e0 l'int\u00e9rieur et \u00e0 l'ext\u00e9rieur des piq\u00fbres, bien que la teneur en oxyg\u00e8ne ait \u00e9t\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9e sur les parois des piq\u00fbres. L'acier inoxydable s'appuie sur des \u00e9l\u00e9ments facilement passivants tels que le Cr et le Mo pour former un film d'oxyde dense afin de r\u00e9sister \u00e0 la corrosion par le Cl- ; une teneur en oxyg\u00e8ne plus \u00e9lev\u00e9e indique un film de passivation plus dense, les zones \u00e0 faible teneur en film de passivation \u00e9tant corrod\u00e9es de mani\u00e8re pr\u00e9f\u00e9rentielle. La surface du rev\u00eatement 2205 pr\u00e9sentait des caract\u00e9ristiques de corrosion s\u00e9lective, les r\u00e9gions d'aust\u00e9nite (B2) \u00e0 faible teneur en Cr se corrodant pr\u00e9f\u00e9rentiellement, tandis que les r\u00e9gions de ferrite (B1) \u00e0 plus forte teneur en Cr pr\u00e9sentaient des niveaux d'oxyg\u00e8ne plus \u00e9lev\u00e9s et une qualit\u00e9 de film de passivation sup\u00e9rieure.<\/p>\n\n\n\n

\"Effets<\/figure>\n\n\n\n

La morphologie confocale laser des deux rev\u00eatements en acier inoxydable apr\u00e8s 1 an d'exposition atmosph\u00e9rique \u00e0 la station Zhongshan en Antarctique est pr\u00e9sent\u00e9e \u00e0 la figure 5. Le rev\u00eatement 316L pr\u00e9sentait de nombreux petits sites de corrosion par piq\u00fbres, certaines petites piq\u00fbres s'agr\u00e9geant et coales\u00e7ant en piq\u00fbres plus grandes, la plus profonde atteignant 12,89 \u03bcm. En revanche, le rev\u00eatement 2205 ne pr\u00e9sentait aucune caract\u00e9ristique de corrosion par piq\u00fbres, subissant principalement une l\u00e9g\u00e8re corrosion s\u00e9lective, sa morphologie microscopique refl\u00e9tant la structure biphas\u00e9e caract\u00e9ristique de l'acier inoxydable duplex.<\/p>\n\n\n\n

L'analyse de phase des deux rev\u00eatements en acier inoxydable dans leur \u00e9tat initial et apr\u00e8s un an d'exposition atmosph\u00e9rique \u00e0 la station de Zhongshan (figure 6) a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que les rev\u00eatements en 316L et 2205 ont conserv\u00e9 une structure aust\u00e9nitique monophas\u00e9e stable et une structure aust\u00e9nitique-ferritique biphas\u00e9e, respectivement, \u00e0 la fois avant et apr\u00e8s l'exposition. Les surfaces de rev\u00eatement n'ont subi qu'une corrosion mineure sans accumulation significative de produits de corrosion. \u00c9tant donn\u00e9 que l'\u00e9paisseur du film de passivation ne d\u00e9passe g\u00e9n\u00e9ralement pas 10 nm, aucun pic de diffraction suppl\u00e9mentaire n'a \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9. Les rev\u00eatements 316L et 2205 plaqu\u00e9s au laser ont d\u00e9montr\u00e9 une stabilit\u00e9 de phase dans l'environnement d'exposition atmosph\u00e9rique de l'Antarctique.<\/p>\n\n\n\n

D'apr\u00e8s les r\u00e9sultats ci-dessus, les produits de corrosion observ\u00e9s sur les \u00e9chantillons provenaient du substrat, alors que les rev\u00eatements eux-m\u00eames ne pr\u00e9sentaient pas de changements significatifs. La m\u00e9thode de la perte de masse a \u00e9t\u00e9 employ\u00e9e pour \u00e9tudier la vitesse de corrosion des \u00e9chantillons et \u00e9valuer l'efficacit\u00e9 protectrice des rev\u00eatements en acier inoxydable. Dans les \u00e9tudes de corrosion par exposition atmosph\u00e9rique, la perte de masse et la vitesse de corrosion des mat\u00e9riaux m\u00e9talliques sont calcul\u00e9es \u00e0 l'aide des \u00e9quations suivantes : o\u00f9 \u03c9 repr\u00e9sente la perte de masse par unit\u00e9 de surface (g\/m\u00b2), \u03bd repr\u00e9sente la vitesse de corrosion (mm\/a), m_t est la masse de l'\u00e9chantillon apr\u00e8s d\u00e9rouillage (g), m_0 est la masse de l'\u00e9chantillon avant exposition (g), S est la surface de l'\u00e9chantillon (cm\u00b2), \u03c1 est la densit\u00e9 de l'acier faiblement alli\u00e9 (environ 7,86 g\/cm\u00b3), et t est le temps d'exposition (h).<\/p>\n\n\n\n

La perte de masse calcul\u00e9e et la vitesse de corrosion moyenne de l'acier FH690 sous la protection des deux rev\u00eatements sont pr\u00e9sent\u00e9es dans la figure 7. Sous le rev\u00eatement 316L, la perte de masse de l'acier FH690 \u00e9tait de 12,5 mg-cm-\u00b2, avec une vitesse de corrosion moyenne de 15,9 \u03bcm-a-\u00b9 ; sous le rev\u00eatement 2205, la perte de masse \u00e9tait de 12,8 mg-cm-\u00b2, avec une vitesse de corrosion moyenne de 16,3 \u03bcm-a-\u00b9. Les deux rev\u00eatements ont pr\u00e9sent\u00e9 une corrosion n\u00e9gligeable dans l'environnement atmosph\u00e9rique de l'Antarctique, offrant une protection efficace au substrat en acier FH690. Les vitesses de corrosion moyennes sous les deux rev\u00eatements \u00e9taient presque identiques, toute la perte de masse \u00e9tant attribu\u00e9e au substrat expos\u00e9. Par rapport \u00e0 la vitesse de corrosion de l'acier marin 690 MPa non prot\u00e9g\u00e9 dans l'atmosph\u00e8re de l'Antarctique (18,7 \u03bcm-a-\u00b9), une r\u00e9duction significative a \u00e9t\u00e9 obtenue.<\/p>\n\n\n\n

2.2 Microduret\u00e9
La figure 8 illustre la microduret\u00e9 moyenne des deux surfaces de rev\u00eatement en acier inoxydable. Les valeurs initiales de microduret\u00e9 des rev\u00eatements en 316L et 2205 \u00e9taient respectivement de 279,19 HV\u2080.\u2082 et 392,77 HV\u2080.\u2082. G\u00e9n\u00e9ralement, la microduret\u00e9 de la fonte 316L ne d\u00e9passe pas 200 HV\u2080.\u2082, tandis que celle de la fonte 2205 est d'environ 300 HV\u2080.\u2082. La duret\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9e des rev\u00eatements plaqu\u00e9s au laser peut \u00eatre attribu\u00e9e \u00e0 deux facteurs : premi\u00e8rement, le refroidissement rapide pendant le plaquage au laser entra\u00eene des structures de grains dendritiques et finement \u00e9quiaxes, contribuant au renforcement de l'affinement des grains ; deuxi\u00e8mement, la liaison m\u00e9tallurgique entre le substrat et le rev\u00eatement permet aux \u00e9l\u00e9ments de l'acier FH690 de se m\u00e9langer aux rev\u00eatements d'acier inoxydable, ce qui am\u00e9liore la duret\u00e9. Cette hypoth\u00e8se est confirm\u00e9e par les r\u00e9sultats EDS (tableau 1), qui indiquent une dilution du fer, r\u00e9duisant la teneur en autres \u00e9l\u00e9ments. Apr\u00e8s un an d'exposition atmosph\u00e9rique \u00e0 la station de Zhongshan, la microduret\u00e9 des rev\u00eatements est rest\u00e9e pratiquement inchang\u00e9e, ce qui d\u00e9montre une excellente adaptabilit\u00e9 \u00e0 l'environnement.<\/p>\n\n\n\n

2.3 Comportement tribologique
La figure 9 pr\u00e9sente le comportement tribologique des deux rev\u00eatements en acier inoxydable avant et apr\u00e8s l'exposition \u00e0 l'atmosph\u00e8re de l'Antarctique. Dans des conditions de frottement sec, le coefficient de frottement (COF) s'est stabilis\u00e9 apr\u00e8s environ 300 s, atteignant une valeur stable d'environ 0,7. Apr\u00e8s un an d'exposition atmosph\u00e9rique \u00e0 la station Zhongshan, le COF du rev\u00eatement 316L a l\u00e9g\u00e8rement diminu\u00e9 par rapport \u00e0 son \u00e9tat initial, tandis que celui du rev\u00eatement 2205 est rest\u00e9 inchang\u00e9. La perte de volume d'usure des deux rev\u00eatements est rest\u00e9e constante avant et apr\u00e8s l'exposition, le rev\u00eatement 2205 pr\u00e9sentant un volume d'usure inf\u00e9rieur \u00e0 celui du rev\u00eatement 316L. Les profils de traces d'usure du rev\u00eatement 2205 \u00e9taient moins profonds que ceux du rev\u00eatement 316L, ce qui indique une r\u00e9sistance \u00e0 l'usure sup\u00e9rieure. Le rev\u00eatement 316L pr\u00e9sentait des cr\u00eates prononc\u00e9es sur les bords de la piste d'usure, r\u00e9sultant d'une d\u00e9formation plastique sous la pression de la bille de glissement. Le taux d'usure (\u03bc) des rev\u00eatements a \u00e9t\u00e9 calcul\u00e9 \u00e0 l'aide de l'\u00e9quation d'Archard : o\u00f9 V est la perte de volume d'usure mesur\u00e9e (mm\u00b3), N est la charge normale (N), et d est la distance de glissement totale (m).<\/p>\n\n\n\n

Les r\u00e9sultats calcul\u00e9s, pr\u00e9sent\u00e9s \u00e0 la figure 9d, indiquent que les taux d'usure des rev\u00eatements 316L et 2205 \u00e9taient respectivement d'environ 8,35 \u00d7 10-\u2076 mm\u00b3-N-\u00b9-m-\u00b9 et 7,85 \u00d7 10-\u2076 mm\u00b3-N-\u00b9-m-\u00b9. Apr\u00e8s l'exposition atmosph\u00e9rique en Antarctique, les taux d'usure des deux rev\u00eatements sont rest\u00e9s \u00e0 leurs niveaux de pr\u00e9-exposition, d\u00e9montrant une r\u00e9sistance \u00e0 l'usure stable.<\/p>\n\n\n\n

La figure 10 illustre la morphologie des traces d'usure des deux rev\u00eatements en acier inoxydable apr\u00e8s 1 an d'exposition \u00e0 la station de Zhongshan, les r\u00e9sultats du balayage ponctuel EDS \u00e9tant fournis dans le tableau 2. La largeur de la trace d'usure du rev\u00eatement 316L \u00e9tait de 565,72 \u03bcm, tandis que celle du rev\u00eatement 2205 \u00e9tait de 495,71 \u03bcm, ce qui correspond \u00e0 la plus grande perte de masse observ\u00e9e pour le rev\u00eatement 316L. D'un point de vue morphologique, les deux rev\u00eatements pr\u00e9sentaient des rainures de labourage et des couches de transfert dans les traces d'usure, indiquant l'apparition d'une usure abrasive et adh\u00e9sive. Le rev\u00eatement 316L pr\u00e9sentait une plus grande pr\u00e9valence de couches de transfert, l'usure adh\u00e9sive \u00e9tant plus importante, tandis que le rev\u00eatement 2205 pr\u00e9sentait des rainures de labourage plus prononc\u00e9es, sugg\u00e9rant que l'usure abrasive \u00e9tait le m\u00e9canisme dominant. Les couches de transfert pr\u00e9sentaient une teneur en oxyg\u00e8ne extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9e, attribu\u00e9e \u00e0 la chaleur de friction pendant l'usure r\u00e9ciproque qui favorise l'oxydation des \u00e9l\u00e9ments passivants tels que le Cr et le Mo.<\/p>\n\n\n\n

2.4 Comportement de la corrosion \u00e9lectrochimique
La figure 11 montre les courbes de polarisation potentiodynamique des deux rev\u00eatements en acier inoxydable, avec les param\u00e8tres de corrosion \u00e9lectrochimique \u00e9num\u00e9r\u00e9s dans le tableau 3. Apr\u00e8s 1 an d'exposition atmosph\u00e9rique \u00e0 la station de Zhongshan, la courbe de polarisation potentiodynamique du rev\u00eatement 316L a montr\u00e9 un changement minimal de tendance, bien que le potentiel de claquage (E_b, initial 536,8 mV, post-exposition 503,7 mV) se soit d\u00e9plac\u00e9 l\u00e9g\u00e8rement plus t\u00f4t, et que la densit\u00e9 de courant passif (i_p) ait doubl\u00e9. L'intervalle de passivation (\u0394E) du rev\u00eatement 2205 est rest\u00e9 \u00e0 environ 1300 mV, mais l'i_p a augment\u00e9 de 2,455 \u03bcA-cm-\u00b2 \u00e0 4,177 \u03bcA-cm-\u00b2 apr\u00e8s l'exposition. Apr\u00e8s l'exposition, la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion des rev\u00eatements en 316L et 2205 a diminu\u00e9 \u00e0 des degr\u00e9s divers, ce qui a \u00e9t\u00e9 attribu\u00e9 \u00e0 des d\u00e9fauts de surface induits par l'atmosph\u00e8re corrosive de l'Antarctique.<\/p>\n\n\n\n

La figure 12 pr\u00e9sente les r\u00e9sultats de la spectroscopie d'imp\u00e9dance \u00e9lectrochimique (EIS) pour les deux rev\u00eatements en acier inoxydable. Apr\u00e8s un an d'exposition atmosph\u00e9rique, les diagrammes de Nyquist (figure 12a) des rev\u00eatements 316L et 2205 ont montr\u00e9 des rayons d'arc capacitifs r\u00e9duits, indiquant une diminution de la r\u00e9sistance au transfert de charge et de la stabilit\u00e9 du film de passivation. Dans les trac\u00e9s de Bode (Figure 12b), le module d'imp\u00e9dance (|Z|) \u00e0 0,1 Hz, qui refl\u00e8te g\u00e9n\u00e9ralement la r\u00e9sistance \u00e0 la polarisation du mat\u00e9riau dans la solution, a diminu\u00e9 apr\u00e8s l'exposition pour les deux rev\u00eatements, ce qui indique une r\u00e9duction de la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion. En outre, un angle de phase plus important et une plage plus large dans la r\u00e9gion de fr\u00e9quence moyenne indiquent une plus grande stabilit\u00e9 du film de passivation. Apr\u00e8s l'exposition, l'angle de phase \u00e0 moyenne fr\u00e9quence du rev\u00eatement 316L s'est r\u00e9tr\u00e9ci et a diminu\u00e9, tandis que celui du rev\u00eatement 2205 a \u00e9galement diminu\u00e9, refl\u00e9tant une baisse de la qualit\u00e9 du film de passivation. \u00c9tant donn\u00e9 la pr\u00e9sence de deux constantes de temps dans le processus de corrosion, un mod\u00e8le \u00e0 double couche (encadr\u00e9 dans la figure 12a) a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour ajuster les donn\u00e9es, comme le montre le tableau 4. L'imp\u00e9dance de la couche externe poreuse (R_p) \u00e9tait significativement plus faible que celle de la couche interne (R_c), ce qui indique que la r\u00e9sistance de r\u00e9action de l'\u00e9lectrode des rev\u00eatements \u00e9tait principalement r\u00e9gie par l'\u00e9tape de transfert de charge. Apr\u00e8s exposition, le R_c des deux rev\u00eatements a diminu\u00e9. Malgr\u00e9 une l\u00e9g\u00e8re r\u00e9duction de la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion apr\u00e8s l'exposition atmosph\u00e9rique en Antarctique, les rev\u00eatements rev\u00eatus au laser ont conserv\u00e9 un \u00e9tat de passivation stable et une faible vitesse de corrosion, continuant \u00e0 prot\u00e9ger efficacement l'acier marin \u00e0 basse temp\u00e9rature.<\/p>\n\n\n\n

\"Effets<\/figure>\n\n\n\n

3 Conclusion<\/p>\n\n\n\n

Dans cet article, des rev\u00eatements d'acier inoxydable aust\u00e9nitique 316L et d'acier inoxydable duplex 2205 ont \u00e9t\u00e9 pr\u00e9par\u00e9s sur le substrat d'acier marin \u00e0 basse temp\u00e9rature FH690 par la technologie du cladding laser. Les rev\u00eatements ont \u00e9t\u00e9 expos\u00e9s \u00e0 l'atmosph\u00e8re pendant un an \u00e0 la station Zhongshan en Antarctique. L'effet protecteur, la microstructure, la duret\u00e9, le frottement et l'usure, ainsi que le comportement \u00e0 la corrosion \u00e9lectrochimique des deux rev\u00eatements ont \u00e9t\u00e9 analys\u00e9s. Les r\u00e9sultats sont les suivants :<\/p>\n\n\n\n

(1) De l\u00e9g\u00e8res piq\u00fbres sont apparues \u00e0 la surface du rev\u00eatement 316L, et une l\u00e9g\u00e8re corrosion s\u00e9lective s'est produite \u00e0 la surface du rev\u00eatement 2205. Les deux rev\u00eatements en acier inoxydable peuvent maintenir une structure de phase stable, ce qui joue un bon r\u00f4le de protection sur le substrat en acier FH690 et r\u00e9duit le taux de corrosion atmosph\u00e9rique du substrat.<\/p>\n\n\n\n

(2) La microduret\u00e9 des deux rev\u00eatements n'a pratiquement pas chang\u00e9 ; le coefficient de frottement est rest\u00e9 stable \u00e0 environ 0,7, et les taux d'usure des rev\u00eatements 316L et 2205 ont \u00e9t\u00e9 maintenus \u00e0 environ 8,35 et 7,85\u00d710-6 mm3-N-1-m-1, respectivement ; le rev\u00eatement 316L a \u00e9t\u00e9 principalement soumis \u00e0 une usure par adh\u00e9rence, tandis que le rev\u00eatement 2205 a \u00e9t\u00e9 principalement soumis \u00e0 une usure par abrasion. Les deux rev\u00eatements ont pu conserver une r\u00e9sistance m\u00e9canique et une r\u00e9sistance \u00e0 l'usure stables avant et apr\u00e8s l'exposition \u00e0 l'Antarctique.<\/p>\n\n\n\n

(3) Une petite quantit\u00e9 de d\u00e9fauts de corrosion a \u00e9t\u00e9 g\u00e9n\u00e9r\u00e9e \u00e0 la surface des deux rev\u00eatements, ce qui a entra\u00een\u00e9 une augmentation de la densit\u00e9 du courant passif, un potentiel de claquage pr\u00e9coce du rev\u00eatement 316L et une diminution de l'imp\u00e9dance du film de passivation des deux rev\u00eatements, mais ces derniers ont pu conserver un bon effet de passivation et une faible vitesse de corrosion.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

With the development of polar resource exploration and polar shipping, significant attention has been directed toward materials for polar equipment and protective technologies against damage in extreme environments. To address the corrosion protection needs of marine engineering steel and the evaluation of stainless steel performance under low-temperature conditions, laser cladding technology was employed to fabricate […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1185,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[5,3],"tags":[102],"table_tags":[],"class_list":["post-1189","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-professional-knowledge","category-blog","tag-sheldon-li"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1189"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5196,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189\/revisions\/5196"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1185"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1189"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1189"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1189"},{"taxonomy":"table_tags","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/table_tags?post=1189"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}