Influence de l'éthanol sur la dispersion du rutile en milieu aqueux : élaboration de couches céramiques par électrophorèse

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux céramiques, alcools, suspensions (chimie), électrophorèse

Mots-clés

Céramique industrielleMatériaux céramiquesMatériaux céramiques -- Surfaces,

Électrophorèse - Thèses et écrits académiques

Le procédé d'électrophorèse repose sur le déplacement de particules chargées au sein d'une suspension sous l'application d'un champ électrique et leur dépôt sur l'électrode de signe opposé immergée dans le bain électrophorétique. Cette étude concerne la mise en œuvre de cette technique à partir de milieux essentiellement aqueux contenant un faible pourcentage d'éthanol en tant que co-solvant. La dispersion du matériau modèle, le rutile, dans le solvant (eau pure ou mélange eau/éthanol), étape primordiale à l'obtention de dépôts denses et homogènes, a été réalisée à l'aide d'une des trois molécules ((C₂H₅)₄NOH, tiron et PMAA⁻Na⁺). L'ajout d'éthanol influe sur les propriétés électrocinétiques et rhéologiques des suspensions. Cet effet est attribué à la pénétration des molécules d'alcool dans la couche compacte de Stern, conduisant à un déplacement du plan de glissement à la surface des particules. L'influence de la composition de la suspension et des conditions électriques sur la cinétique de croissance et l'adhérence des dépôts a été étudiée à travers la mesure de la masse déposée. Le tiron et le PMAA⁻Na⁺ se sont révélés plus efficaces que (C₂H₅)₄NOH pour l'obtention de dépôts de forte cohésion, démontrant que la stabilité des suspensions n'est pas un paramètre suffisant à la mise en œuvre du procédé. Quant à l'ajout d'éthanol, il permet d'augmenter fortement l'adhérence du dépôt sur son substrat par la réduction du phénomène d'électrolyse de l'eau. Par des mesures électrochimiques et électriques, les mécanismes mis en jeu aux électrodes ont été identifiés à travers la compréhension des phénomènes de transfert de charges et de transport de matière ayant lieu lors de l'électrophorèse. Les transferts de charges sont assurés par l'oxydation du tiron libre, de l'eau et de l'éthanol respectivement en quinone, en dioxygène et en aldéhyde. Les dépôts obtenus à partir d'une suspension de formulation optimale sont homogènes. Leur densité relative en cru est élevée (64%) et la distribution en taille des pores est centrée autour de 0,15 µm.