Note publique d'information : Ces travaux s’inscrivent dans le cadre d’un programme collaboratif industrie/université
visant à l’amélioration des caractéristiques des dalles de bordure de cuves d’électrolyse
pour la production d’aluminium. La contribution de cette thèse est relative à la réalisation
et l’évaluation de traitements de surface de couverture (dépôts) sur les faces externe
(extrados) et interne (intrados) des dalles.Côté extrados, ces travaux ont permis
la réalisation d’un dépôt d'émail par projection thermique à la flamme oxyacétylénique
(avec une poudre comme précurseur) d’un substrat SiC/Si3N4. Les mécanismes de construction
des dépôts sont identifiés comme fortement liés à la viscosité en température de l'émail
projeté. Afin de maximiser le taux de recouvrement des dalles, les paramètres opératoires
ont été optimisés en utilisant la méthode du simplexe. Une sous-couche en laiton contribue
également à améliorer cette réponse en favorisant la mouillabilité de l’émail "ramolli".
La perméabilité aux gaz des dépôts optimisés est estimée en mesurant un débit d’argon
à température ambiante les traversant. Une réduction importante de la perméabilité
a été obtenue, autour de 47 % en présence d’une sous-couche.Côté intrados, une étude
initiale, par des tests de corrosion et des essais de mouillabilité par la goutte
sessile, a été menée afin de mieux appréhender les mécanismes de corrosion, l'objectif
visé étant l'identification de matériaux peu mouillés par le bain cryolithique. Dans
un second temps, des dépôts de TiO2 et TiB2 ont été réalisés par projection plasma.
Un test accéléré de corrosion dans un bain cryolithique a amené toutefois très rapidement
à une corrosion très sévère de ces dépôts. Plus généralement, l’état de surface des
substrats SNBSC a semblé compromettre la réalisation par projection thermique d’un
revêtement inaltérable au bain fluoré dès lors qu'un taux de couverture de 100 % a
difficilement été atteint, permettant une pénétration du bain au sein même des dépôts.
Note publique d'information : This work is part of an ongoing industrial research aiming at improving the properties
of sidelining of electrolytic cells for aluminum production. The contribution of this
thesis is related to the implementation and evaluation of coatings (diffusion barriers)
on the outer and inner sides of sidewall blocks. In the outer side, enamel was deposited
on a SiC/Si3N4 (SNBSC) refractory blocks by thermal spraying using an oxyacetylene
flame (with powder as feedstock). The mechanisms of coating construction are identified
as strongly related to the viscosity of the sprayed enamel. To maximize the coverage
rate, operating parameters were optimized using the simplex method. A brass sub-layer
also demonstrated to improve this rate by improving the wettability of "softened"
enamel. Gas permeability of optimized coatings was estimated by measuring a crossing
flow of argon at room temperature. A significant reduction of the permeability was
measured, around 47%, for an enamel coated substrate with a sub-layer. In the inner
side, an initial study, by corrosion tests and tests of wettability by static sessile
drop method, was conducted to better understand corrosion mechanisms, the objective
being the identification of non-wetted materials by a cryolite bath. In a second part,
TiO2 and TiB2 coatings were manufactured by plasma spraying (under air at atmospheric
pressure and inert gas at reduced pressure, respectively). An accelerated corrosion
test in a cryolite bath, however, very quickly led to severe corrosion of these coatings.
More generally, the surface roughness of industrial SNBSC substrates appeared to undermine
the achievement of a thermal sprayed coating, unalterable in a fluorinated bath, considering
a coating coverage hardly reaching 100%, allowing the bath to penetrate through the
coatings.
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