Analyse de surface des matériaux métalliques. Principes et applications des techniques

Surface analysis of metallic materials. Main techniques, principles and applications

Laboratoire de Sciences et Ingénierie des Surfaces, Université Claude Bernard - Lyon I, 43 Boulevard du 11 Novembre 1918, 69622 Villeurbanne Cedex, France.

Résumé

La Science des Matériaux est une discipline ayant connu un essor considérable au cours de ces trente dernières années. Pour une large part, cette évolution a été rendue possible grâce à l’avènement d’un grand nombre de techniques d’investigation qui ont permis, en particulier, d’avoir accès à une meilleure connaissance des caractéristiques chimiques, structurales et topographiques des surfaces à l’échelle submicronique voire aujourd’hui nanométrique, et de mettre en évidence les relations liant ces mêmes caractéristiques et les propriétés d’emploi des matériaux (anti-corrosion, adhésion, frottement, anti-usure, biocompatibilité, etc.). Le présent document rappelle brièvement le principe d’un certain nombre de techniques analytiques (XPS, AES, SIMS, ISS, XRFS, EPMA, LEEIXS, SDL/GDOS et FTIR) et décrit diverses applications concernant plus spécifiquement la caractérisation des surfaces métalliques modifiées par des traitements chimiques, électrochimiques ou physiques.

Abstract

Material Science is a field which has received an extensive development throughout these last thirty years. In part, this is the result of the appearance of a large variety of new techniques which have allowed (i) to get a better knowledge of the chemical, structural and topographic characteristics of solid surfaces at the submicronic level, and even today at the nanometric level, and (ii) to bring out the relations connecting these characteristics to various intrinsic material properties (protection against corrosion, ability to adhesion bonding, wear, biocompatibility, etc.). In the present paper, it is described briefly the basic processes of different surface and thin film analysis techniques (XPS, AES, SIMS, ISS, XRFS, EPMA, LEEIXS, GDOS and FTIR) and shown the usefulness of these methods through applications dealing with chemical, electrochemical and physical modifications of the surface of metallic substrates.