Etablissement Université de Sétif 1 - Ferhat Abbas Affiliation Département de Génie des Procédés Auteur BOUBATRA, Mustapha Directeur de

Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement Université de Sétif 1 - Ferhat Abbas Affiliation Département de Génie des Procédés Auteur BOUBATRA, Mustapha Directeur de thèse Amor AZIZI (Professeur) Co-directeur Ali OURARI (Professeur) Filière Chimie Diplôme Doctorat Titre ETUDE IN SITU DE L’ELECTRODEPOSITION DU NICKEL ET DE SES ALLIAGES : UNE APPLICATION DE LA MICROBALANCE A CRISTAL DE QUARTZ Mots clés microgravimétrie-voltammétrique.couche électrique. Résumé Les travaux présentés dans ce manuscrit ont permis de mettre en avant les possibilités offertes par la technique in situ de la microgravimétrie couplée aux méthodes électrochimiques pour expliquer le mécanisme de l’électrodéposition des métaux et des alliages. Dans un premier temps, l’électrodépôt de nickel et de ces deux alliages nickel-cobalt et nickel fer ont été étudié en milieu aqueux chlorures. L’analyse de la chimie des solutions montre que l’électrolyte à base de sels de Ni(II), Co(II) et Fe(II) est stable en deçà d’un pH de 2,2 en présence d’ions chlorure. Suivant l’électrolyte, différents complexes prédominent. L’étude . des électrolytes ne contenant qu’un seul ion métallique actif montre des traits caractéristiques de chaque couple redox ion/métal. Le dépôt est effectué en mode potentiostatique. L’étude voltammétrique des électrolytes contenant deux ions métalliques, Ni(II) et M(II) (M = Co ou Fe), montre également la présence de pics de réoxydation caractéristiques de la phase déposée, ce qui est confirmé par une étude par diffraction de rayons X des électrodépôts. L’étude voltampérométrique couplée à la microgravimétrie de la cinétique du dépôt de système Ni-Co et Ni-Fe a permis de discerner les différentes étapes réactionnelles mises en jeu lors de l’électrodéposition de l’alliage Ni-Co et Ni-Fe. De plus, elle nous a permis de remonter aux potentiels réels des dépôts. L’analyse des mécanismes de dépôt de nos film à été réalisée en terme de masse moléculaire équivalente et d’après les différents résultats obtenus, nous sommes arrivés à la conclusion que le dépôt du Ni, Ni-Co et Ni-Co passe par des étapes intermédiaires et l’adsorption d’espèces électroactives est une étapes limitante du processus de dépôt. La caractérisation par spectroscopie d’impédance électrochimique montre que la réduction des différents métaux passe par l’intermédiaire d’espèces adsorbées. L’adsorption de ces espèces à la surface de la cathode réduit la surface électroactive. Il existe une compétitivité entre les espèces adsorbées. La réduction de l’aire électroactive par adsorption à l’interface des espèces NiOH+ ce qui justifie la diminution de la surface par ces espèces et diminution de la capacité de la double couche électrique. D’après les études de caractérisation que nous avons effectué sur les dépôts de nickel et des alliages nickel-cobalt et et nickel–fer, il est claire que le pH est un facteur très important. En effet, les espèces de NiOH+ qui occupent les sites actifs, peuvent empêcher tout transfert électronique, c’est à dire réduire effectivement la surface électroactive. Ces résultats sont conformes à l’hypothèse concernant le blocage des sites actifs par l’espèce adsorbé. L’induction de la boucle qui est attribuée à l’adsorption de NiOH+ diminue lorsque le pH augmente. En effet, conformément à ce qui est présenté dans la littérature, la partie inductive des diagrammes d’impédances est attribuée dans ce cas à des phénomènes d’adsorption/désorption au niveau des perturbations de la couche déposée. D’après les analyses par spectroscopie d’absorption atomique (SAA), nous avons Conclusion générale et perspectives__ ___________________________________ 127 pu constater que le pH modifie sensiblement la composition des alliages. Ceci traduit que le pH a un effet direct sur la composition des alliages. Pour l’alliage Ni-Co, les résultats obtenus en fonction du pH montrent que la teneur en cobalt augment alors que celle du nickel diminue dans les alliages. En effet, pour de telles valeurs, cette diminution peut être expliquée par la réaction de réduction du proton H+. La technique de la microscopie électronique nous a permis de conclure que la morphologie des films de Ni, Ni-Co et Ni-Fe est influencée par le pH. Les images MEB révèlent une surface homogène et continue constituée par des cristallites de taille moyenne. Le substrat n’est pas entièrement recouvert en raison de l’évolution de l’hydrogène. La taille des cristallites augmente avec l’augmentation du pH. D’après les diffractogrammes réalisés sur les différents dépôts, nous remarquons que lorsque le pH augmente, l’orientation (111) augmente progressivement. Cela indique que Ni(111) devient l’orientation préférentielle durant la croissance du nickel. Les paramètres de maille diminuent lorsque le pH augmente. On voit que le pH du bain affecte fortement la formation de films cristallins. Les dépôts des alliages Ni-Co sont des mélanges de phase cfc et hc. D’après les images de la microscopie électronique à balayage, il est clair que la surface du substrat n’est pas entièrement recouverte de dépôt en raison de l’apparition du dégagement d’hydrogène. Le dégagement d’hydrogène modifie les conditions électrochimiques au voisinage de l’électrode. Cela peut conduire à la formation de cristaux de formes dendritiques. L’étude des films minces de Ni par la magnétométrie à gradient de champ (AGFM) nous a permis de montrer que les propriétés magnétiques peuvent être liées à la différence des tailles et de l’épaisseur du dépôt et que l’augmentation de l’aimantation à saturation (Ms) avec le pH du bain est expliquée en termes de formes de cristallites comme montré dans les images MEB. Date de soutenance 2014 Cote TH1023 Pagination P147 Illusatration 0000 Format CD Statut Soutenue