Protection de l’acier au carbone contre l’entartrage par un traitement à base de polymère non toxique et dopage aux cations cuivre et zinc

Scaling phenomenon, mainly related to the precipitation of calcium carbonate (CaCO3), is widely encountered in industry using water. It is necessary to find solutions in order to control scale deposition. This thesis describes the influence of two metallic cations, copper (II) and zinc (II), on the CaCO3 precipitation. The first part focuses on the inhibitory effect of these ions on scaling in synthetic waters of 25 and 50 °F. Investigations are conducted using Fast Controlled Precipitation method (FCP) and Scaling Quartz Crystal Microbalance (SQCM). These measurements make it possible to follow the nucleation and growth processes of calcium carbonate in solution and on the pre-calcareous metallic surface. The results show that Zn2+ and Cu2+ ions play an important role in the kinetics of CaCO3 formation. They act as retarders of the scaling phenomenon. The second part is devoted to the study of the scaling phenomenon on a steel surface pretreated with an organic-inorganic hybrid film (polysiloxane-based films) already tested against corrosion, developed in an original way using the sol–gel process. The QCM and chronoamperometric (CA) methods allowed the monitoring of calcium carbonate precipitation kinetics on the surface covered by the synthesized polymers doped with copper and zinc cations. The idea is to act directly on the metallic surface in contact with the water without modifying the composition and the nature of the water in question. The obtained results show that the doping of the metal cations improves the anti-scaling effect of the film.Le phénomène d’entartrage, principalement lié à la précipitation du carbonate de calcium (CaCO3) est très largement rencontré dans les industries et les circuits utilisant de l’eau. Sa présence entraîne des problèmes à la fois techniques et économiques. La prévention et la mise en place de moyens de lutte contre l’entartrage constituent une préoccupation majeure des chercheurs qui s’intéressent à ce phénomène. Ce travail de thèse décrit l’influence des cations métalliques cuivre (II) et zinc (II) sur la précipitation de CaCO3. La première partie met l’accent sur l’effet inhibiteur de ces ions vis-à-vis de l’entartrage, dans des eaux synthétiques de 25 et 50°F. Les investigations sont menées en utilisant la méthode de précipitation contrôlée rapide (PCR) et la microbalance à cristal de quartz avec une surface pré-entartrée (SQCM). Ces mesures permettent de suivre le processus de germination et de croissance du carbonate de calcium en solution et sur la surface métallique pré-entartrée. Les résultats montrent que les ions Zn2+ et Cu2+ jouent un rôle important sur la cinétique de la formation de CaCO3. Ils agissent comme des retardateurs du phénomène d’entartrage. La deuxième partie est dédiée à l’étude du phénomène d’entartrage sur une surface en acier prétraitée par un film hybride organique-inorganique (films à bases de polysiloxanes) déjà testé contre la corrosion, élaboré par le procédé sol–gel. Les méthodes QCM et la chronoampérométrie (CA) ont permis le suivi de la cinétique de précipitation du carbonate de calcium sur la surface recouverte par les polymères synthétisés dopés aux cations cuivre et zinc. L’idée est d’agir directement sur la surface métallique en contact de l’eau sans modifier la composition et la nature de l’eau en question. Les résultats obtenus ont montré que le dopage des cations métalliques améliore l’effet antitartre du film