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

Influence of ethanol on dispersion of rutile in aqueous medium : Elaboration of ceramic layers by electrophoretic deposition

• Auteur / Autrice : Séverine Lebrette
• Direction : Pierre Abelard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux céramiques

Électrophorèse

Mots clés libres

Rutile

Milieu aqueux

Ethanol

Tiron

Résumé

Cette étude concerne la mise en oeuvre du procédé d'électrophorèse 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 étape primordiale à l'obtention de dépôts denses et homogènes, a été réalisée à l'aide d'une des trois molécules suivantes ( (C2H5)4NOH, tiron et PMAA Na+). L'influence de différents paramètres (composition de la suspension et conditions électriques) sur la cinétique de croissance de dépôts a été étudiée à travers la mesure de la masse déposée. L'ajout d'éthanol permet d'augmenter fortement l'adhérence du dépôt sur son substrat par réduction du phénomène d'électrolyse de l'eau. Par des mesures électrochimiques et électriques, les mécanismes mis en jeu aux électrodes lors du dépôt des particules ont été identifiés. Les dépôts obtenus à partir d'une suspension de formulation optimale sont denses et de microstructure homogène.

Electrophoretic deposition involves charged particle motion in a suspension by application of an electrical field and deposition on the oppositively-charged electrode, submerged in the electrophoretic bath. This present study deals with the application of this process from essentially water-based media, with a low percentage of ethanol as co-solvent. The dispersion of rutile in the solvent (pure water or mixture water / ethanol), important step to make dense and homogeneous deposits, is made with one of these three molecules ((C2H5)4NOH, tiron and PMAA-Na+). Addition of ethanol has influence on electrokinetic and rheological properties of suspensions. This effect is assigned to the presence of ethanol molecules in the Stern compact layer, leading to shift the slipping plane away from the surface of particles. The influence of suspension's composition and electrical conditions on the kinetics of growth and the adherence of deposits is studied by measuring the deposited weight. Tiron and PMAA-Na+ are more efficient than (C2H5)4NOH in order to obtain deposits of strong cohesion, showing that stability of suspensions is not a sufficient parameter to the application of the process. Addition of ethanol leads to increase deposit's adherence on its substrate by lowering water electrolysis. By electrochemical and electrical measures, mechanisms at the electrodes are identified through understanding phenomena of charge transfer and matter transport, which are taking place during electrophoretic deposition. Charge transfers are provided by tiron, water and ethanol oxidations respectively into quinone, dioxygen and acetaldehyde. Deposits obtained from suspension of optimal formulation are homogeneous. Their green relative density is high (64%) and pore size distribution is centred around 0. 15 mm.