Encyclopedie de la recherche sur l'aluminium au Quebec - Edition 2014 | Página 59

Revêtements nanostructurés pour
la protection des surfaces des
métaux en REVÊTEMENTS NANOSTRUCTURÉS POUR LA PROTECTION
milieu marin
Nanostructured coatings for the DES MÉTAUX EN MILIEU MARIN
DES SURFACES
protection of metals surfaces in COATINGS FOR THE PROTECTION
NANOSTRUCTURED
offshore environment SURFACES IN OFFSHORE ENVIRONMENT
OF METALS

TRANSFORMATION ET APPLICATIONS // TRANSFORMATION AND APPLICATIONS

57

J.D. Brassarda *, D. K. Sarkarb J. Perrona, A. Audibert-Hayetc, & D. Melotc
aAnti-icing

Materials International Laboratory (AMIL)
Universitaire de Recherche sur l’Aluminium (CURAL),
Université du Québec à Chicoutimi, 555 Blvd. Université, Chicoutimi (Saguenay), Québec G7H 2B1, Canada.
c TOTAL, 2, place de la Coupole - La Défense 6 - 92078 La Défense Cedex, Paris, France.
Contact : [e-mail]
b Centre

Introduction
Les alliages métalliques, tels que l’acier et l’aluminium, sont
beaucoup utilisés en environnement extrême. Avec les
explorations de plus en plus au nord, les surfaces ne sont plus
qu’exposées à la corrosion mais, aussi à la glace qui colle et
aux froids extrêmes.
Le but de cette recherche est de
concevoir
des
surfaces
nanostructurées superhydrophobes
et montrer leur effet sur la protection
contre la glace et la corrosion.

Superhydrophobe

Électrodéposition de zinc pure sur l’acier et protection par un
revêtement polymérisé. [1]
Fonctionnalisation des surfaces
Procédé
Solution

0.1 M ZnCl2

pH

2.0 (adjusted
with 10%V
HNO3)

Time range 0-15 min
Voltage

-1400 mV

Voltalab paired
with a PC
controler

L,V

(a)

(b)
vapor



liquid

S,L

S,V

cos  

 SV   SL
 LV

solid

(c)

cos  '  Rw cos 
(a) Young avec les
énergies libres, (b)
Wenzel pour une
surface rugueuse et
(c) Cassie-Baxter
model pour une
surface composite.

θ’

θ

cos  '  f1 cos 1  f 2 cos  2

Revêtement nanocomposite superhydrophobe à base de
nanoparticules d’oxyde de zinc et d’époxy sur l’aluminium [2]

Octamethylcyclotetrasiloxane

Zn+

Hexamethyldisilazane

Zn+
Zn+

Three-electrodes cell :
Working electrode : Steel
Counter electrode : Platinum
Reference electrode : Ag/AgCl

Trimethoxymethylsilane

Mathématiquement

Micro-nano
structure
Air + Faible énergie
CA >150
Inspiration de la
nature

Zn+

↑ (A)représentaion des molécules et
(B) FTIR

Zn+

↑ (A) Angle de contact, (B) Angle de contact
hysteresis, (C) RMS et (D) représentation 3D de la
surface

PRIX // AWARD

←(A) Essai ASTM d’adhérence et (B) Image SEM

(b) ↓Essai d’adhérence de (c)
la glace : ARF en fonction
du temps

↑ Les propriétés de mouillabilité des surfaces de
zinc. La courbe rouge est la surface d’acier
recouverte de la structure de zinc et la courbe
noire la surface d’acier recouverte de zinc
fonctionnalisé par la silicone.

3

0

2

4

6

8

10
10

8

2

ARF

6

↑ Images obtenues par SEM des surfaces de
zinc sur les substrats d’acier à différents temps
de déposition à un potentiel de -1400 mV. Les
temps d’électrodéposition sont (a) 2 minutes,
(b) 5 minutes, (c) 10 minutes, (d) 15 minutes.

↑ (a) Spectre rayon X de la surface de zinc electrodéposé
sur l'acier et (b) Spectre infra-rouge de la surface de Zn
recouverte de silicone

4

1
2

0

1

2

3

0

Test #

↑ (a) acier tel que reçu (b) acier recouvert de
silicone (acier hydrophobe), (c) surface de zinc
nanostructuré hydrophile et (d) surface d’acier
recouverte de zinc et pulvériser de silicone.
Centrifuge ice
adhesion tester (CAT)

Figure 1 : Centrifugeuse du LIMA pour la mesure de l’adhérence de la glace.

←Courbe de polarisation et facteur de
réduction de l’adhérence de la glace par
rapport à l’acier.

Conclusions
Deux surfaces superhydrophobes ont été développées. Une
surface de zinc nanostructurée superhydrophobe a montré de
bonnes propriétés anticorrosion et diminue significativement
l’adhérence de la glace. Une surface nanocomposite de
nanoparticules d’oxyde de zinc et d’époxy a montré qu’elle
réduisait l’adhérence de la glace.
Références
[1] Brassard, J.-D. et al. J. of Coll. Inter. Sci. 2014 (In revision)
[2] Brassard, J.-D.; et al. Appl. Surf. Sci. 2014 (Accepted / In press).

Jean-Denis Brassard
Jean Perron
Laboratoire international des
matériaux antigivre (AMIL),
Université du Québec à
Chicoutimi
Dilip Sarkar
Centre universitaire de
recherche sur l'aluminium
(CURAL),
Université du Québec à
Chicoutimi
Annie Audibert-Hayet
Denis Melot
TOTAL,
Paris, France

Remerciements

Les auteurs voudraient remercier TOTAL SA, France, pour le financement de
cette recherche

for
are now
active
Journée des étudiants – Offshore explorationsareasmining in the northern territories conditions.morebuildingsthan
REGAL
before, though these
are concerned by harsh weather
As
and

Les explorations en mer pour l’exploitation des ressources gazières dans les territoires du
Nord sont plus actives que jamais et sont effectuées dans des conditions météorologiques
difficiles. Comme les bâtiments et les équipements sont ma joritairement construits en
aluminium et en acier, leurs surfaces sont soumises à des environnements corrosifs et sont
susceptibles d’accumuler de la glace. Dans cette recherche, nous avons développé des
revêtements de surfaces superhydrophobes, dans le but de protéger contre la corrosion
et l’adhérence de la glace. Un revêtement nanostructuré composé de zinc électrodéposé,
recouvert de RTV-silicone, a été développé. Au temps optimal d’électrodéposition de
10 minutes, l’angle de contact (CA) est de 155 ± 2° et l’angle de contact hystérésis (CAH)
est de 2 ± 1°.