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Theses Year : 2018

Study of bacteria-surfaces interactions and its effects on the passivation of stainless steels

Etude des interactions bactéries-surfaces et des effets sur la passivation des aciers inoxydables

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Abstract

Stainless steels have a high corrosion resistance thanks to the formation of an oxide layer at their surface, commonly referred to as the passive film, which is a few nanometers thick and composed mainly of Fe(III) and Cr(III) oxides and/or hydroxides. However, in aggressive environments, the stability of the oxide layer can be compromised, which can initiate corrosion phenomena (localized or general). For example, in presence of microorganisms, and more particularly of bacteria, bacterial adhesion and biofilm formation at the surface can lead to the initiation and/or the acceleration of corrosion processes: this is referred to as biocorrosion. In this work, we first characterized the oxide layer formed at the surface of 2304 duplex stainless steel by a coupling of fine surface analysis techniques (XPS and ToF-SIMS). We showed differences in the chemical composition of the surface on each phase of the duplex alloy. We then characterized the surface of the duplex alloy during the adhesion of marine aerobic bacteria Pseudoalteromonas NCIMB 2021 in marine medium by a coupling of microscopic characterization techniques (epifluorescence microscopy, SEM and AFM), fine surface analysis techniques (XPS and ToF-SIMS) and electrochemical techniques (open circuit potential monitoring, anodic and cathodic polarization curves). In particular, we showed that biofilm formation is accompanied by modifications of the oxide layer.
Les aciers inoxydables doivent leur résistance à la corrosion à la formation d’une couche d’oxyde à leur surface, communément qualifiée de film passif, qui a une épaisseur de quelques nanomètres et se compose majoritairement d’oxydes et/ou d’hydroxydes de Fe(III) et de Cr(III). Cependant, dans des milieux agressifs, la stabilité de la couche d’oxyde peut être compromise, ce qui peut déclencher des phénomènes de corrosion (localisée ou généralisée). Par exemple, en présence de microorganismes, et plus particulièrement de bactéries, l’adhésion bactérienne et la formation d’un biofilm à la surface peut conduire à l’initiation et/ou à l’accélération des processus de corrosion : on parle alors de biocorrosion. Dans un premier temps, nous avons caractérisé la couche d’oxyde formée à la surface de l’acier inoxydable duplex 2304 par un couplage de techniques fines d’analyse des surfaces (XPS et ToF-SIMS). Nous avons notamment mis en évidence des différences concernant la composition chimique de la surface sur chacune des phases de l’alliage duplex. Dans un second temps, nous avons caractérisé la surface de l’alliage duplex au cours de l’adhésion de bactéries marines aérobies Pseudoalteromonas NCIMB 2021 en milieu marin par un couplage de techniques de caractérisation microscopiques (microscopie à épifluorescence, MEB et AFM), de techniques fines d’analyse des surfaces (XPS et ToF-SIMS) et de techniques électrochimiques (suivi du potentiel à l’abandon, courbes de polarisation anodiques et cathodiques). Nous avons notamment montré que la formation du biofilm s’accompagne de modifications de la couche d’oxyde.
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Cite

Elise Gardin. Etude des interactions bactéries-surfaces et des effets sur la passivation des aciers inoxydables. Chimie analytique. Université Paris sciences et lettres, 2018. Français. ⟨NNT : 2018PSLEC009⟩. ⟨tel-02547898⟩
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