Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Les nouvelles réglementations qui visent à restreindre l’utilisation des prétraitements à base de chrome hexavalent, fortement toxique, ont contribué au développement des revêtements anticorrosion préparés par voie chimique ou électrochimique. La formation de films par polymérisation électrochimique à partir de précurseurs monomères en solution conduit, selon la nature des monomères, à des films polymères isolants ou conducteurs et que ces derniers peuvent aussi être obtenus par voie chimique. Les polymères conducteurs sont sans conteste les plus prometteurs en termes de protection anticorrosion.
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New regulations aimed at restricting the use of hexavalent chromium–based pretreatments, which are highly toxic, have contributed to the development of anticorrosion coatings prepared chemically or electrochemically. The formation of films by electrochemical polymerization from monomers in solution leads – depending on the nature of the monomers – to insulating or conductive polymer films, which can also be achieved by chemical means. Conductive polymers are undoubtedly the most promising in terms of corrosion protection.
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
Ce dossier vise à faire le point sur les tendances actuelles en matière de revêtements anticorrosion préparés par voie chimique ou électrochimique. La forte activité tant académique qu’industrielle dans ce domaine est, en particulier, conditionnée par les nouvelles réglementations qui visent à restreindre l’utilisation des prétraitements à base de chrome hexavalent, fortement toxique.
L’exposé est consacré à la formation de films par polymérisation électrochimique à partir de précurseurs monomères en solution. Nous verrons que cette technique conduit, selon la nature des monomères, à des films polymères isolants ou conducteurs et que ces derniers peuvent aussi être obtenus par voie chimique. La discussion portera principalement sur les polymères conducteurs qui sont sans conteste les plus prometteurs en termes de protection anticorrosion.
Nous développerons notamment les différentes stratégies de synthèse et les différents paramètres de mise en œuvre permettant le contrôle de la structure des films ainsi que leur mode d’action vis-à-vis de la corrosion.
Les revêtements considérés peuvent être appliqués sur une grande variété de substrats métalliques mais nous centrerons notre discussion sur les substrats ferreux et les alliages d’aluminium, particulièrement concernés par les risques de corrosion et les nouvelles législations en matière de chrome (VI).
Le lecteur intéressé par le développement de nouvelles technologies de traitements de surface sans chromates pourra aussi consulter le dossier suivant du même auteur :
-
Films inorganiques et hybrides protecteurs obtenus par voie sol-gel : Films inorganiques et hybrides protecteurs obtenus par voie sol-gel paru dans cette base documentaire.
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4. Polymères conducteurs appliqués à la protection anticorrosion
En suivant la classification donnée dans la référence [18], on distingue parmi les polymères conducteurs :
-
les polymères conducteurs ioniques ;
-
les polymères conducteurs électroniques chargés ou extrinsèques ;
-
les polymères conducteurs intrinsèques.
Parmi ces trois types de polymères, les polymères conducteurs intrinsèques (PCI) sont, de loin, les plus étudiés et les plus prometteurs en termes d’application anticorrosion.
4.1 Dopage des PCI
Les PCI sont caractérisés par un squelette conjugué unidimensionnel. La délocalisation électronique propre à cette structure est nécessaire au mécanisme de conduction. Elle n’est cependant pas suffisante pour l’assurer, comme en témoigne le caractère semi-conducteur, voire isolant, des PCI (σ = 10−15 à 10−7 S · cm−1). La conductivité est obtenue par oxydation (dopage p) ou réduction (dopage n) du polymère de base, accompagnée d’une insertion d’ions, appelés dopants, dans la matrice polymère, afin d’assurer la neutralité électrique du matériau. Le mécanisme de conduction dans le cas d’un dopage p résulte du déplacement des polarons (radical cation) et bipolaron (dication) le long et entre les chaînes du PCI, conduisant respectivement à une conduction intra- et interchaîne. Une variation de la conductivité de plusieurs ordres de grandeur (7 à 20) caractérise la transition entre la forme non dopée et la forme dopée du polymère.
Les PCI appliqués à la protection anticorrosion peuvent être classés en trois catégories, selon la nature du dopage de type p.
-
PCI à dopage par oxydation avec insertion d’anions
C’est le cas des polypyrroles et des polythiophènes dont la réaction rédox réversible correspondant au dopage-dédopage est donnée ci-dessous.
-
PCI à dopage par oxydation/protonation avec insertion d’anions
C’est le cas de la polyaniline de formule générale (C6H5N)n qui présente un cas exceptionnel...
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Polymères conducteurs appliqués à la protection anticorrosion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MENGOLI (G.), MUSIANI (M.M.) - * - Electrochimica Acta, 31 (2), p. 201 (1986).
-
(2) - MARSH (J.), SCANTLEBURY, LYON (B.) - * - Journal of Applied Polymer Science, 59, p. 897 (1996).
-
(3) - MENGOLI (G.), MUSIANI (M.M.), FURLANETTO (F.) - * - Journal of the Electrochemical Society, 137, p. 162 (1990).
-
(4) - AEIYACH (S.), LACAZE (P.C.), HEDAYATULLAH (M.), PETITJEAN (J.) - * - Itodys-Sollac, brevet no 9315395 (1995) étendu à USA-Japon.
-
(5) - SUNDARESAN (N.S.), BAKAK (S.), POMERANTZ (M.), REYNOLDS (J.R.) - * - Journal of the Chemical Society Chem. Commun., p. 621 (1987).
-
(6) - RACICOT (R.), BROWN (R.), YANG (S.C.) - * - Synthetic Metals, 85, p. 1263 (1997).
-
...
ANNEXES
* - [Brev1]KINLEN (P.J.), DING YIWEI, KONCKI (K.F.) (Zipperling Kessler and Co). – Synthesis and applications of intrinsically conductive polymer salts of polyphosphonic acids in anti-corrosion coatings. WO9925778, All. (27 mai 1999).
* - [Brev2]SHIMIZU (S.), UZAWA (M.), SUGAMA (N.) (Nitto Chemical Industry Co Ltd). – Corrosion-preventing composition containing soluble conductive polymer and method for preventing corrosion. JP 10176123, JP (30 juin 1998).
* - [Brev3]KINLEN (P.J.), LAWLESS (L.M.), MENON VINOD (P.) (Mc Donnell Douglas Corp). – Anodically formed intrinsically conductive polymer-aluminium oxide composite as a coating on aluminium. US2004020784, EU (05 févr. 2004).
* - [Brev4]WESSLING (B.) (Ormecon Gmbh). – Article with a coating of electrically conductive polymer and process for production thereof. US2006019090, All. (11 janv. 2006).
* - [Brev5]CALVO (EJ.), BOSSI (M.L.), BRONSTEIN (L.A.), BARBERO (C.A.), TREVANI (L.N.), PEREZ (T.E.), CASTRO (P.). – Method of using intrinsically conducting polymers with inherent lubricating properties, and a composition having an intrinsically conducting polymer for protecting metal surfaces from galling and corrosion. WO2005080644 (01 sept. 2005).
HAUT DE PAGE
CECCHETTO (L.) - Réalisation et études de films minces de polyaniline en tant que couche de protection anti-corrosion d’alliages base aluminium. - Université de Grenoble (2002).
Thi Le Yen Nguyen - Élaboration de films de polypyrrole par électropolymérisation sur un substrat fer et caractérisation de leurs propriétés de protection contre la corrosion. - Université...
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