Une technologie affinée de traitement de surface apporte de nouvelles applications pour les métaux
Le traitement de surface améliore considérablement la durabilité et la fonctionnalité des matériaux utilisés dans diverses industries. L’oxydation électrolytique par plasma(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (OEP) s’est imposée comme une technologie de pointe dans ce domaine. En utilisant des décharges de plasma à haute énergie, l’OEP améliore non seulement la résistance à la corrosion et à l’usure des surfaces métalliques, mais permet également d’intégrer des fonctionnalités supplémentaires telles que les propriétés photocatalytiques et magnétiques. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet FUNCOAT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) a recherché des moyens innovants d’améliorer la technologie OEP par l’ajout de particules. Son principal objectif consistait à concevoir, développer et mettre à l’échelle de nouveaux traitements de surface par OEP afin de créer des revêtements à fonctions multiples. Ces revêtements améliorés étaient censés résoudre des problèmes essentiels tels que la protection des matériaux contre la corrosion, la prévention de l’encrassement et les propriétés antimicrobiennes. Les chercheurs ont cherché à rendre ces revêtements plus efficaces en ajoutant des particules spéciales (notamment des nanoconteneurs) et des composés chimiques au processus de traitement par OEP.
Transformer les inconvénients de la porosité en avantages
Un aspect unique du projet FUNCOAT a été la résolution des problèmes de porosité dans les revêtements OEP. «La porosité, de minuscules trous dans la surface, est un effet secondaire naturel du processus d’OEP, causé par les décharges qui forment le revêtement. Bien que ces pores nuisent souvent à la résistance à la corrosion, ils constituent un inévitable produit dérivé du processus étant donné que les décharges sont essentielles à la création du revêtement», explique Maria Serdechnova, coordinatrice du projet. «Nous avons étudié diverses manières d’utiliser cette porosité à notre avantage, tout en maintenant les performances souhaitées du revêtement.»
Révéler des fonctionnalités nouvelles et inattendues
«Nous avons voulu faire progresser les traitements de surface en développant des revêtements améliorés qui apportent d’importants avantages à des industries telles que les transports, l’électronique et la protection de l’environnement. Pour le secteur des transports, le projet a privilégié l’amélioration de la tolérance aux défauts, la protection active contre la corrosion et la résistance à l’usure (comportement tribologique)», explique Maria Serdechnova. Les chercheurs ont également étudié de nouvelles fonctionnalités telles que les propriétés photocatalytiques, le magnétisme et la conductivité thermique ou électrique afin d’élargir les applications de traitement par OEP. Pour atteindre ses différents objectifs, l’équipe du projet a incorporé des particules et des espèces fonctionnelles directement dans le revêtement OEP en une seule étape, évitant ainsi le recours à des post-traitements. Cette méthode s’écarte considérablement des pratiques habituelles, et pose un défi majeur. De nombreux matériaux fonctionnels, tels que les hydroxydes doubles lamellaires (HDL) chargés d’inhibiteurs de corrosion organiques, étaient très sensibles à la chaleur et aux décharges de plasma intenses pendant le processus d’OEP. Cela a conduit à leur décomposition et a entravé l’efficacité de leurs fonctions d’origine dans les revêtements. «Étonnamment, la décomposition de ces particules a également eu des effets positifs. Ainsi, lorsque des particules de HDL ont été introduites, leur décomposition a entraîné la formation d’une structure céramique mousseuse sur le revêtement, ce qui a considérablement amélioré ses propriétés photocatalytiques», souligne Maria Serdechnova. «Bien que ce résultat soit moins performant en terme de protection contre la corrosion, il ouvre la voie à de nouvelles applications dans des domaines tels que le nettoyage de l’environnement.» Pour relever les défis que posent les particules et les composés sensibles, les chercheurs ont apporté des ajustements spécifiques à la conception du procédé d’OEP et au contrôle de l’apport d’énergie. Ils ont également proposé de nouveaux concepts tels que des coquilles de silicium, des nanoconteneurs HDL, des matériaux magnétiques et des composés photoactifs pour fonctionnaliser les revêtements développés. Ces innovations ont repoussé les limites de la technologie d’OEP, inaugurant de futurs revêtements aux propriétés multifonctionnelles adaptées aux divers besoins des industries.
