Projet de recherche NM/A/06 (Action de recherche NM)
CONTEXTE
Le développement fructueux et la production de revêtements protecteurs sur l’acier nécessitent une technique précise, rapide et sensible pour la détermination de l’épaisseur et de la composition chimique de ces couches. La spectrométrie à décharge luminescente (GD-OES) est une des rares techniques qui puissent convenir. La mise au point d’une méthode d’analyse, au moyen de cette technique, requiert une étude complète de l’érosion provoquée par la décharge, ainsi qu’une revue des paramètres analytiques et des échantillons de référence.
LE PROJET
L’objectif principal du projet est le développement d’une méthode visant à la détermination de l’épaisseur et de la composition chimique de revêtements métalliques à base de zinc, déposés sur l’acier, au moyen de la RF GD-OES, pour laquelle une source radiofréquence est utilisée. Le suivi du projet est assuré par des représentants de deux importants producteurs belges d’acier et par des acteurs internationaux dans le domaine de la spectrométrie à décharge luminescente. Le projet est centré sur deux types de revêtements à base de zinc qui présentent un grand intérêt pour le monde industriel.
Le projet comporte principalement les tâches suivantes:
- sélection des matériaux de référence;
- détermination des vitesses de déposition des matériaux de référence;
- optimisation des paramètres analytiques;
- calibration;
- application et optimisation de la méthode;
- description détaillée de la méthode;
- évaluation (round robin) et finalisation de la méthode.
Il bénéficie de la mise en commun, par le Vito et le Certech, d’un potentiel important:
- deux instruments RF GD-OES perfectionnés;
- toutes les techniques de caractérisation complémentaires requises pour le projet;
- une expérience dans l’application de la RF GD-OES à des problèmes industriels;
- l’expérience d’une large gamme de techniques de caractérisation des revêtements;
- la participation à différents projets de standardisation pour la caractérisation de revêtements.
Le projet vise à:
- fournir la description détaillée d’une méthode de détermination de l’épaisseur et de la composition chimique de revêtements métalliques à base de zinc déposés sur l’acier, au moyen de la RF GD-OES;
- étudier le phénomène de décharge en fonction de la composition de surface et de l’épaisseur des revêtements;
- identifier les paramètres opératoires critiques;
- optimiser les paramètres opératoires;
- appliquer les conditions opératoires optimales à l’analyse des revêtements métalliques industriels;
- évaluer la qualité et l’utilisation pratique de la méthode en organisant des comparaisons inter-laboratoires (round robin);
- contribuer à l’établissement d’une méthode rapide et fiable pour le contrôle de qualité des revêtements métalliques et des traitements de surface.
PRODUITS ET RESULTATS ATTENDUS
En plus d’une méthode de détermination de l’épaisseur et de la composition chimique de revêtements à base de zinc sur l’acier, plus rapide et plus conviviale que l’ICP-MS, le projet apporte une meilleure compréhension des paramètres critiques intervenant dans la technique de RF GD-OES.
En particulier, et contrairement à ce qui est généralement admis, il a été constaté que les vitesses d’érosion relatives dépendent du type de source utilisée (DC ou RF) et des paramètres de cette source. Ceci limiterait l’intérêt d’une table universelle de vitesses d’érosion relatives, qui constitue pourtant actuellement un objectif important dans la communauté GD internationale, et serait à l’origine de nombreuses erreurs de mesure.
Le succès de ce projet pourrait stimuler une nouvelle initiative dans le domaine de la standardisation, afin de développer une méthode par GD-OES destinée à l’analyse de traitements très superficiels (couches organiques ou inorganiques) sur des substrats comme l’acier ou l’aluminium, d’un grand intérêt industriel.
COLLABORATIONS SCIENTIFIQUES
Partage d’expérience, dans le domaine de la spectrométrie GD-OES, par des contacts fréquents avec OCAS (Belgique), EMPA (Suisse), SIMR (Suède) et Alcan (Royaume-Uni).
COMITE D'UTILISATEURS
Ce comité est constitué de spécialistes de la production et de la caractérisation dans l’industrie de l’acier, ainsi que de scientifiques reconnus dans le domaine de la spectrométrie GD-OES:
- H. Dillen et C. Xhoffer (OCAS)
- M. Dubois (Cockerill-Sambre)
- R. Payling (University of New South Wales, Australie)
PROMOTEURS
Stefan KUYPERS
Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek
Boeretang 200
B-2400 MOL
Tel: +32 14 33.57.51
Fax: +32 14 32.11.86
E-mail: stefan.kuypers@vito.be
Yann BOURGEOIS
Centre de ressources technologiques en chimie
Zone Industrielle C
B-7180 SENEFFE
Tel: +32 64 52.02.11
Fax: +32 64 52.02.10
E-mail: yann.bourgeois@certech.be
Glow discharge optical emission spectrometry for the analysis of metallic coatings on steel, "GAMeS" : final report
Brussels : Federal Science Policy, 2005 (SP1469)
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