[Article] Vers des revêtements composites conducteurs « alumine-carbone » élaborés par oxydation de l’aluminium par plasma électrolytique en présence de nanoparticules de carbone.
L’étude porte sur l’influence de la concentration en nanoparticules de noirs de carbone, dispersées dans l’électrolyte, sur leur incorporation dans l’épaisseur des revêtements d’alumine élaborés par le procédé d’oxydation par plasma électrolytique, l’objectif ultime étant d’atteindre la percolation électrique des nanoparticules de carbone dans le revêtement.
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Résumé
Ce travail est le fruit d’une collaboration entre les équipes « plasmas – procédés – surfaces » et « matériaux carbonés » de l’IJL dans le cadre du projet CAMFRE (ANR21-CE08-0029) dont l’objectif est de parvenir à élaborer des revêtements composites à matrice d’alumine, conducteurs de l’électricité pour des applications dans le secteur industriel de la connectique.
L’incorporation de nanoparticules de carbone dans les revêtements céramiques au cours du procédé d’oxydation par plasma électrolytique (PEO) est une voie prometteuse pour la synthèse de nouvelles couches composites sur les alliages métalliques légers. Plus spécifiquement, cette étude se concentre sur la possibilité d’incorporer des nanoparticules de noirs de carbone dans les couches d’alumine PEO. Pour atteindre cet objectif, le procédé PEO est mis en œuvre sur un alliage d’aluminium et dans un électrolyte à base de silicates dans lequel ont été préalablement dispersées des nanoparticules de noirs de carbone en concentration variable (de 0 à 6 g·L-1). L’influence de cette concentration sur la microstructure des revêtements d’alumine élaborés est étudiée en combinant plusieurs techniques de caractérisation complémentaires (microscopie électronique à balayage, diffraction des rayons X et spectroscopie Raman). Les résultats montrent que l’utilisation d’une concentration jusqu’à 6 g·L-1 tend à limiter l’inhomogénéité entre les bords et le centre des échantillons traités. De plus, l’ajout de nanoparticules de noirs de carbone mène à une couche externe spongieuse couvrant une plus grande zone de la surface avec la capacité d’accueillir une plus grande quantité de ces nanoparticules. Il est aussi observé que ces nanoparticules ne subissent pas de dégradation structurelle durant leur incorporation. De plus, les résultats montrent que la présence de nanoparticules affecte légèrement le taux de croissance du revêtement d’alumine. Concernant de potentielles futures applications, la conductivité électrique volumique de ces composites carbone-alumine a également été mesurée.
Auteurs de l’article :
Lucas Magniez, Corentin Da Silva Tousch, Sébastien Fontana, Sébastien Cahen, Julien Martin, Claire Hérold, Gérard Henrion
Références de l’article :
L. Magniez, C. Da Silva Tousch, S. Fontana, S. Cahen, J. Martin, C. Hérold, G. Henrion, Surface and Coatings Technology 473 (2023) 129990.
DOI :