Renforcement de la résistance à la corrosion localisée de l’acier inoxydable 304L grâce au traitement de surface par laser impulsionnel

Improvement of pitting corrosion resistance of AISI 304L stainless steel by nanopulsed laser surface melting

¹ CEA, DEN/DANS/DPC/SEARS/LISL, 91191 Gif-sur-Yvette, France
e-mail: wilfried.pacquentin@cea.fr
² CEA, DEN/DANS/DPC/SEARS, 91191 Gif-sur-Yvette, France
³ CEA, DEN/DANS/DPC/SCCME/LECA, 91191 Gif-sur-Yvette, France
⁴ Institut Carnot de Bourgogne, UMR 5209 CNRS, Université de Bourgogne, 21078 Dijon Cedex, France

Reçu : 2 Février 2012
Accepté : 22 Mars 2013

Résumé

L’acier inoxydable 304L est utilisé dans de nombreux domaines. Cependant, il peut, dans certaines conditions, être sensible à la corrosion par piqûration. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux potentialités du traitement de fusion superficielle par laser nanopulsé pour l’amélioration de la résistance à la corrosion de cet acier. Ce traitement consiste à focaliser un faisceau laser sur la surface du matériau, provoquant sa fusion quasi instantanée sur quelques microns, immédiatement suivie d’un refroidissement ultra-rapide allant jusqu’à 10¹¹ K/s. Les paramètres laser impliquent des modifications des propriétés physico-chimiques. Nous avons notamment étudié l’influence du recouvrement des impacts d’un laser à fibre ytterbium sur la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable 304L dans des conditions d’une solution aérée, agitée de NaCl (concentration de 30 g/L). Nous avons obtenu une augmentation du potentiel de piqûration de l’ordre de 220 mV, traduisant une amélioration de la résistance à la corrosion. L’étude approfondie des modifications chimiques et structurales ne suffisent pas à elles seules à expliquer l’amélioration de la résistance à la corrosion. D’autres phénomènes doivent être pris en compte, comme la qualité de la couche d’oxyde, tant en terme de propriétés physico-chimiques, que mécaniques.

Abstract

The stainless steel 304L is widely used, however, in particular conditions, it may be sensitive to pitting corrosion. Nanopulsed laser surface melting is a surface treatment which allows improving the corrosion resistance of this steel. This treatment consists in focusing a laser beam on the surface of the material, involving its quite immediately melting through a few microns depth, then an ultra-fast solidification occurs with cooling rate about 10¹¹ K/s. The laser parameters control the modifications of the physico-chemical properties. In particular, we studied the influence of the impacts overlap of an ytterbium laser-fiber on the corrosion resistance of a 304L stainless steel in conditions of an aerated and agitated solution of NaCl (concentration of 30 g/L). We obtained an increase of the pitting potential of 220 mV, highlighting an improvement of the corrosion resistance. The study of the chemical and structural modifications is not enough to explain the improvement of the corrosion resistance. Other phenomena must be taken into account, as the quality of the oxide layer, in terms of physico-chemical and mechanical properties.