Caractérisation de surface microscopie électronique à balayage

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Spectroscopie des photoélectrons X

Avec les résultats qualitatifs de l’EDS en mains, une analyse quantitative a été faite avec la XPS. La XPS prend ses mesures dans les premiers nanomètres de la surface, alors que l’EDS va plus en profondeur, cela explique la différence entre les résultats des deux techniques. Ces différences sont plus marquées pour les éléments légers comme l’O et le C, car ces deux éléments sont difficilement détectables avec l’EDS. Les résultats du survol de l’analyse XPS sont présentés dans le Tableau 12.
Tous les métaux testés ont pratiquement les mêmes concentrations d’O et de C. De plus, les métaux du groupe du zinc ne présentent pas de calcium en surface, sauf une infime quantité pour l’alliage Zn-0,5Al. La composition de la couche d’oxyde des différents alliages de zinc varie dans leur concentration de phosphore de 5 % à 19 % et de 10 % à 12 % pour la concentration de Zn. Environ 5 % d’aluminium se trouve aussi à la surface de Zn-0,5Al.
Le spectre de haute résolution du magnésium pur, présenté à la Figure 32, montre la déconvolution des spectres C1s, O1s, P2p et Mg2p. Les deux pics du Mg2p sont trouvés à 51,15 eV et 49,66 eV pour le magnésium pur et 51,19 eV et 50,07 eV pour Mg-2Zn-1Mn. Ces pics sont caractéristiques de MgCO3 et Mg(OH)2, respectivement [109,110]. Pour C1s, trois pics sont détectés, un à 285 eV pour C-C, 286,6 eV pouf C-O(H) [111] et 289,7 eV pour le carbonate [110]. Le spectre O1s montre aussi trois pics à 530,15 eV, 531,70 eV et 533,30 eV. Le pic de ~530 eV est associé avec MgO ou Mg(OH)2, le pic de 531,70 eV, lui, est associé avec la double liaison de P=O [112] le pic de 533,30 eV associé avec la liaison O-C=O du CO3 pour des espèces comme MgCO3 ou CaCO3 [113].
Pour les différents métaux à base de zinc le spectre d’XPS en haute résolution du zinc pur est montré à titre d’exemple à la Figure 33. C1s varie d’un échantillon à l’autre. Pour le Zn pur et Zn-1Mg, un seul pic est visible pour C-C à 285 eV. Des carbonates sont détectés sur Zn-0,5Mg à 288,60 eV et sur Zn-0,5Al à 289,15 eV. La liaison C-O(H) est présente pour Zn-0,5Al à 286,89 eV [111]. Pour O1s, tous les métaux du groupe de zinc ont un pic à environ 532 eV qui correspond à Zn(OH)2 [114]. ZnO est présent chez Zn-0,5Al à 529,6 eV [114]. Comme pour Mg et Mg-2Zn-1Mn un pic pour le carbonate est présent dans les environs de 533 eV pour Zn et Zn-1Mg. Pour Zn3p2, Zn et Zn-0,5Al ont un pic unique à 1022,8 eV associé pour Zn(OH)2 [114]. Celui-ci est aussi présent pour les deux alliages binaires Zn-Mg. Ces deux alliages ont un autre pic près de 1021 eV, un signe de la formation de ZnO [109].
Al2p de l’alliage Zn-0,5Al montre un seul pic à une énergie de liaison de 74,76 eV pour Al2O3 [115]. La déconvolution du spectre de cet alliage est présentée à la Figure 34.
En général, l’XPS confirme l’hypothèse à propos de la nature des espèces chimiques présentes à la surface des échantillons après corrosion. De plus, il est montré que les alliages de zinc ne montrent pas d’espèce provenant du calcium contrairement aux alliages du groupe du magnésium. Ils sont donc moins susceptibles à la calcification.