Article de référence | Réf : M1722 v1

Revêtements hybrides organique/inorganique
Films inorganiques et hybrides protecteurs obtenus par voie sol-gel

Auteur(s) : François-Xavier PERRIN

Relu et validé le 01 févr. 2016

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RÉSUMÉ

L’utilisation du chrome hexavalent étant maintenant fortement réglementée, les chercheurs et les industriels se sont tournés vers de nouvelles voies d’obtention de revêtements anticorrosion sur substrats métalliques. La formation de films par voie sol-gel permet de réaliser, à partir de précurseurs moléculaires en solution, des réseaux d’oxydes à température modérée par une succession de réactions d’hydrolyse-condensation.

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ABSTRACT

As the use of hexavalent chromium is now tightly regulated, researchers and industry have turned to new ways of obtaining anticorrosion coatings on metallic substrates. Based on molecular precursors in solution, film formation using sol-gel can achieve oxide networks at a moderate temperature through a series of hydrolysis-condensation reactions.

Auteur(s)

  • François-Xavier PERRIN : Ingénieur de l’École nationale supérieure de synthèses de procédés et d’ingénierie chimiques d’Aix-Marseille (ENSSPICAM) - Maître de conférences au Laboratoire matériaux à finalités spécifiques (MFS) de l’université du Sud Toulon-Var

INTRODUCTION

L’utilisation du chrome hexavalent étant maintenant fortement réglementée, les chercheurs et les industriels se sont tournés vers de nouvelles voies d’obtention de revêtements anticorrosion sur substrats métalliques.

La formation de films par voie sol-gel permet de réaliser, à partir de précurseurs moléculaires en solution, des réseaux d’oxydes à température modérée par une succession de réactions d’hydrolyse-condensation.

C’est ce procédé qui est présenté dans ce dossier.

Le lecteur intéressé par le développement de nouvelles technologies de traitements de surface sans chromatation pourra aussi consulter le dossier Revêtements anticorrosion obtenus par polymérisation électrochimique du même auteur : Revêtements anticorrosion obtenus par polymérisation électrochimique, Revêtement anticorrosion obtenu par polymérisation électrochimique paru dans cette base documentaire.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m1722


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5. Revêtements hybrides organique/inorganique

5.1 Classification des hybrides organique/inorganique

La chimie douce mise en jeu dans les procédés sol-gel est compatible avec les réactions de la chimie organique. Il devient ainsi possible d’associer, au sein du même matériau, des espèces minérales et organiques. Un matériau hybride est un système organominéral ou biominéral dans lequel l’une au moins des composantes, organique ou inorganique, se situe dans un domaine de taille compris entre le dixième et la dizaine de nanomètres. Ces matériaux connaissent un développement important et portent des noms variés tels que ORMOSIL (ORganically MOdified SILicate), ORMOCER (Organically Modified CERamics), CERAMER (CERamic polyMER) ou POLYCERAM (POLYmer CERAMic). On peut les différencier selon la nature des interactions entre la partie organique et la partie inorganique [7] : les hybrides de classe I et de classe II sont associés respectivement à des interactions faibles (de Van der Waals, liaisons hydrogène) et fortes (liaisons iono-covalentes ou covalentes) entre les composantes organique et minérale.

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5.2 Hybrides de classe I

Pour la protection anticorrosion, des gels de classe I ont été obtenus en incorporant des inhibiteurs organiques anticorrosion lors de la fabrication du gel [8]. L’efficacité de cette stratégie repose sur une libération contrôlée de l’inhibiteur vers les sites actifs du métal lors de la pénétration de l’eau au sein du revêtement.

Nota :

cette stratégie peut être combinée aux stratégies générant des hybrides de classe II (utilisation de précurseurs organoalcoxysilanes).

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5.3 Hybrides de classe II

Des films hybrides de classe II sont en général obtenus à partir de précurseurs mixtes tels que les organoalcoxysilanes de formule générale (tableau 3). Selon sa nature, le groupement organique peut jouer le rôle...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LIVAGE (J.), HENRY (M.), SANCHEZ (C.) -   *  -  Progress in Solid State Chemistry. 18, p. 259 (1988).

  • (2) - BRADLEY (D.C.) -   Metal alkoxides  -  . Academic Press, New York (1978).

  • (3) - BRINKER (C.J.), FRYE (G.C.), HURD (A.J.), WARD (KJ.), BEIN (T.) -   *  -  Proceedings of IVth International Conference on Ultrastructure Processing of Glasses, Ceramics and Composites (édts, DR Uhlmann, DR Ulrich), Wiley, New York (1990).

  • (4) - FEDRIZZI (L.), RODRIGUEZ (F.J.), ROSSI (S.), DEFLORIAN (F.), DI MAGGIO (R.) -   *  -  Electrochimica Acta, 46, p. 3715 (2001).

  • (5) - LI (H.), LIANG (K.), MEI (L.), GU (SH.), WANG (SH.) -   *  -  Materials Letters, 51, p. 320 (2001).

  • (6) - ATIK (M.), DE LIMA NETO (M.), AVACA (L.A.), AEGERTER (M.A.) -   *  -  Ceramics International, 21, p. 403 (1995).

  • ...

1 Brevets

* - [Brev1]CHUNG YUNG JIN, JEANJAQUET (S.L.), KENDIG (M.W.) (Boeing Co). – Corrosion inhibiting sol-gel coatings for metal alloys. US2003024432, EU (06 févr. 2003).

* - [Brev2]UENO SHNKICHI, DANIEL DON JAYASEELAN, OJI TATSUKI, KANZAKI SHUZO (Nat. Inst. of Adv. Ind. and Technol.). – Rare earth silicate high temperature steam corrosion preventing coating film and method of manufacturing the same. JP2004299948, JP, (28 oct. 2004).

* - [Brev3]STELLWAG (B.) VAZ (P.). – Process for reducing the corrosion of a component of a nuclear facility and component of a nuclear facility. US2005069078, All (31 mars 2005).

* - [Brev4]ARAI YUKO, MABUCHI KATSUMO, SHIMAKAGE KAZUNOBU (Hitachi Ltd). – Chromium free surface treatment method for imparting corrosion resistance of steel or galvanized steel and surface treatment solution therefore. JP2003082471, JP (19 mars 2003).

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* - [Brev6]TURNER (CARL W.), PLOC (R.A.) (Atomic Energy of Canada Ltd). – A process to produce a zirconia based sol-gel coating for the reduction of corrosion and hydrogen absorption in zirconium alloys. WO9620132, Can (04 juill. 1996).

* - [Brev7]SCHMIDT (H.), MENNIG (M.) (Inst. Neue Mat Gemein Gmbh). – Coating lead crystal to reduce lead loss during corrosion-by sol-gel method involving hydrolysing and condensing compounds of silicon, aluminium, titanium or zirconium. DE4117041, All (26 nov. 1992).

* - [Brev8]FISCH (A.), DEBILLEMONT (P.) (Allstars Sah). – Process and compositions for...

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