USE OF A NANOSTRUCTURED MATERIAL, AS PROTECTIVE COATING OF METAL SURFACES

Utilisation d'un matériau nanostructuré, comme revêtement protecteur de surfaces métalliques

La présente invention concerne l'utilisation d'un matériau comprenant au moins un nanobloc élémentaire et une matrice de type polymère ou hybride organique/inorganique, comme constituant d'un revêtement protecteur de surfaces métalliques, en particulier pour des applications aéronautiques et aérospatiales, et un matériau nanostructuré particulier.

Dans le domaine aéronautique, la protection contre la corrosion est généralement assurée par des traitements de surface à base de chrome VI, par exemple, au moyen d'un procédé d'oxydation anodique chromique, ou d'une couche de conversion.

Cependant, on a trouvé que le chrome VI était toxique, cancérigène et dangereux pour l' environnement. A terme son utilisation va être interdite.

Il existe donc un besoin de trouver un autre système assurant une protection, par exemple, contre la corrosion mais aussi contre les rayures ou autres, qui soit au moins aussi performant que ceux existant.

Des matériaux hybrides organiques/inorganiques préparés par voie sol-gel ont déjà été envisagés dans la technique.

Par exemple, le document US 2003/024432 décrit un revêtement ayant des propriétés anti-corrosion, préparé par voie sol- gel à partir d'un sel organométallique tel qu'un alcoxyzirconium, d'un organosilane, et d'un ou de plusieurs composés portant une fonction borate, zinc ou phosphate, en présence d'un catalyseur organique tel que l'acide acétique.

Les documents US 6 261 638 et EP 1 097 259 décrivent quant à eux des procédés pour empêcher la corrosion de métaux, comprenant l' application d'une solution de traitement à base de silanes polyfonctionnels et de silanes difonctionnels comportant dans leur chaîne, plusieurs atomes de soufre, respectivement. Cependant, ces matériaux présentent l' inconvénient de ne pas être micro- ou nanostructurés, c' est-à-dire que la répartition des domaines organiques et inorganiques dans le matériau ne peut pas être maîtrisée à l' échelle micrométrique ou nanométrique. Cette répartition aléatoire peut conduire à des propriétés non reproductibles d'un matériau à un autre.

Un avantage du procédé sol-gel consiste à construire un réseau tridimensionnel à partir de précurseurs de départ dans des conditions dites douces, c' est-à-dire à une température inférieure à 200⁰C, et dans un milieu eau ou eau/solvant moins nocif pour l' environnement que ceux utilisés pour les traitements de surface classiques.

Les précurseurs de départ généralement utilisés dans ledit procédé sol-gel sont des alcoxydes métalliques comprenant un ou plusieurs groupes hydrolysables. A titre d'exemples d'alcoxydes métalliques, on peut notamment citer les alcoxydes de silicium ou de zirconium, seuls ou en mélange.

L 'article « The self-assembled nanophase particle (SNAP) process : a nanoscience approach to coatings », M. S . Donley et al, Progress in Organic Coatings, 47, 401 -415 , 2003 , décrit des revêtements en un matériau amorphe, obtenus dans des conditions douces, à partir d'une solution aqueuse comprenant du tétraméthoxysilane et du glycidopropyltriméthoxysilane. Un inhibiteur de corrosion est ensuite introduit dans le matériau.

Le brevet US 6 929 826 décrit un procédé de traitement de surfaces métalliques à partir d'une composition aqueuse comprenant un alcoxysilane, un époxyalcoxysilane et de l' eau. Ce procédé comprend notamment les étapes de mélange des ingrédients de la composition, le vieillissement de ladite composition, l'addition d'un agent de réticulation, d'un tensioactif et éventuellement d' eau, puis l' application de la composition finale sur un substrat métallique et séchage dudit substrat.

Le demandeur a découvert de manière surprenante qu'un contrôle de structure à l'échelle nanométrique permet d'obtenir de nouvelles propriétés macroscopiques qui ne sont pas seulement la somme des propriétés de chacune des composantes telles que tenue mécanique, épaisseur et qualité du film, densité, coloration et caractère hydrophobe modulable à souhait, mais réellement des propriétés nouvelles. Elles résultent de la synergie de ces composantes à l'échelle nanométrique. En outre, cette maîtrise de la structure à l'échelle nanométrique conduit à une reproductibilité des propriétés.

Ce contrôle est atteint grâce à des matériaux composites nanostructurés.

Par matériaux nanostructurés, on entend des matériaux dont la structure est contrôlée à l' échelle nanométrique. Cette structure peut être vérifiée notamment par diffraction des rayons X et diffusion des rayons X aux petits angles, microscopie à transmission (ou TEM) ou microscopie à force atomique (ou AFM).

Ces matériaux sont connus de l'article "Designed hybrid organic-inorganic nanocomposites from functional nanobuilding blocks" de C . Sanchez et al, Chem. Mater., 2001 , 13 , 3061 -3083 , et sont synthétisés à partir de blocs élémentaires de taille nanométrique (ou nanoblocs élémentaires ou NBB (Nano-Building Blocks)) bien définis, de préférence pré- ou post-fonctionnalisés, et d'une résine polymère ou hybride organique/inorganique.

Une partie de ces matériaux, telle que la matrice obtenue par voie sol/gel, est amorphe, tandis que l' autre partie est constituée de domaines cristallins de taille nanométrique.

Ces matériaux peuvent comporter des fonctionnalités diverses qui permettent de conférer à un substrat (ou surface) notamment un alliage d' aluminium ou de titane, par exemple, une protection contre la corrosion, une résistance aux rayures, une bonne tenue mécanique et/ou une coloration tout en assurant une bonne adhérence sur le substrat métallique. En outre, ces matériaux peuvent permettre la coexistence de plusieurs fonctionnalités différentes qui ne coexistent pas en temps normal, et peuvent être appliqués par une quelconque technique classique telle que, par exemple, par trempage dans un bain, dépôt sur substrat en rotation (ou spin-coating), aspersion, enduction laminaire et dépôt au pinceau. Les composants individuels peuvent être conçus de manière à avoir une durée de vie compatible avec les cycles industriels, par exemple, supérieure ou égale à 12 mois, et être mélangés juste avant leur application. Leur formulation présente l' avantage supplémentaire d'utiliser des composants compatibles avec la réglementation environnementale, et notamment d' être en majoritairement en milieu aqueux.

La présente invention a donc pour objet l'utilisation d'un tel matériau comme constituant d'un revêtement protecteur multifonctionnel de surfaces métalliques, notamment dans l' aéronautique et dans l' aérospatiale, comme par exemple sur des éléments structurels d' avion.

Ce matériau est constitué de nanoblocs élémentaires et d'une matrice polymère ou hybride organique/inorganique, c'est-à-dire une matrice comprenant à la fois des groupements organiques et minéraux.

Ces nanoblocs élémentaires peuvent être sous forme de clusters ou de nanoparticules, de préférence de nanoparticules de taille allant de 2 à 100 nm, mieux encore de 2 à 50 nm, encore mieux de 2 à 20 nm, plus préférentiellement de 2 à 10 nm et encore plus préférentiellement de 2 à 5 nm, le diamètre de ces nanoparticules pouvant être mesuré par diffraction des rayons X et diffusion des rayons X aux petits angles, microscopie à transmission (ou TEM) ou diffusion de la lumière.

De préférence, les nanoparticules ont une taille présentant une faible dispersion. Ces nanoblocs élémentaires sont essentiellement à base d'au moins un oxyde métallique, l'oxyde métallique étant choisi par exemple, parmi les oxydes d' aluminium, de cérium III et IV, de silicium, de zirconium, de titane et d'étain, mieux encore parmi les oxydes de zirconium et de cérium IV. Plusieurs procédés de synthèse peuvent être utilisés pour les préparer.

Un premier procédé consiste à les synthétiser à partir de sels métalliques, par précipitation. Des agents complexants peuvent être introduits dans le milieu réactionnel pour contrôler la taille des nanoblocs élémentaires formés et assurer leur dispersion dans le solvant par fonctionnalisation de 80 à 100 % de la surface des nanoblocs avec des agents complexants monodentates ou polydentates, tels que par exemple, acide carboxylique, β-dicétone, β-cétoester, α- ou β-hydroxyacide, phosphonate, polyamine et acide aminé. Le rapport pondéral entre les composantes minérale et organique est compris notamment entre 20 et 95 %.

Les nanoblocs élémentaires peuvent également être obtenus à partir d'au moins un alcoxyde métallique ou halogénure métallique via des processus hydrolytiques ou non hydrolytiques. Dans le cas d'un processus hydrolytique, on réalise l'hydrolyse contrôlée d'au moins un précurseur alcoxyde métallique ou halogénure métallique de formule générale :

MZ_n ( 1 ),

R'_xMZ_n-x (2) ou L^m_xMZ_n-mx (3), formules ( 1 ), (2) et (3) dans lesquelles :

M représente Al(III), Ce(III), Ce(IV), Si(IV), Zr(IV), Ti(IV) ou Sn(IV), de préférence Zr(IV) ou Ce(IV), le chiffre entre parenthèse étant la valence de l' atome métallique, n représente la valence de l' atome M, x est un nombre entier allant de 1 à n- 1 ,

Z représente un atome d'halogène tel que F, Cl, Br et I, de préférence

Cl et Br, ou -OR ;

R représente un groupe alkyle comprenant de préférence 1 à 4 atomes de carbone, tel qu'un groupe méthyle, éthyle, n-propyle, i-propyle ou butyle, de préférence méthyle ou éthyle ;

R' représente un groupe non hydrolysable choisi parmi les groupes alkyle notamment en Ci_-4, par exemple, méthyle, éthyle, propyle ou butyle ; les groupes alcényle en particulier en C_{2 -4}, tels que vinyle, 1 - propényle, 2-propényle et butényle ; les groupes alcynyle en particulier en C_{2 -4}, tels que acétylényle et propargyle ; les groupes aryle en particulier en C_{6 - 10}, tels que phényle et naphthyle ; les groupes méthacryle ou méthacryloxy(alkyle en C_{1 - 10}) tel que méthacryloxypropyle ; et les groupes époxyalkyle ou époxyalcoxyalkyle dans lesquels le groupe alkyle est linéaire, ramifié ou cyclique, en C_{1 -10}, et le groupe alcoxy comporte de 1 à 10 atomes de carbone, tels que glycidyle et glycidyloxy(alkyle en C_{1 -10}) ; L est un ligand complexant monodentate ou polydentate, de préférence polydentate, par exemple, un acide carboxylique comme l'acide acétique, une β-dicétone comme P acétylacétone, un β-cétoester comme l' acétoacétate de méthyle, un α- ou β-hydroxyacide comme l'acide lactique, un acide aminé comme l' alanine, une polyamine comme la (3- triméthoxysilylpropyl)diéthylènetriamine (ou DETA), ou un phosphonate comme l' acide phosphonique ; et m représente l' indice d'hydroxylation du ligand L, avec m= l lorsque L est un ligand monodentate, et m > 2 lorsque L est un ligand polydentate. De préférence 3 > m > 2 lorsque L est un ligand polydentate. Par hydrolyse contrôlée, on entend une limitation de la croissance des espèces formées par contrôle de la quantité d' eau introduite dans le milieu et éventuellement par introduction d'un agent complexant de l' atome central métallique, ceci afin de réduire la réactivité des précurseurs. Les nanoblocs élémentaires, de préférence sous forme de nanoparticules amorphes ou cristallisées, utilisés dans la présente invention sont fonctionnalisés en surface. La fonctionnalisation desdits nanoblocs élémentaires se fait en présence d'un agent de fonctionnalisation qui est une molécule difonctionnelle dont une des fonctions présente une affinité pour la surface du nanobloc élémentaire et l' autre fonction interagit avec la matrice.

Leur fonctionnalisation est réalisée soit directement au cours de leur synthèse, soit au cours d'une deuxième étape suivant leur synthèse, en présence d'un agent de fonctionnalisation, et de préférence au cours d'une deuxième étape. On parle respectivement de pré- ou post-fonctionnalisation.

On peut réaliser la post-fonctionnalisation par voie chimique, en choisissant une molécule difonctionnelle comme agent de fonctionnalisation, dont une des fonctions présente une affinité pour la surface du nanobloc élémentaire et l'autre fonction pourra interagir avec la matrice mais ne présentera aucune affinité pour la surface du nanobloc élémentaire. La fonctionnalisation par voie chimique permet ainsi une modification de la surface des nanoblocs, notamment par simple mélange d'une solution contenant les nanoblocs élémentaires avec une solution contenant l' agent de fonctionnalisation.

Comme exemples de fonction présentant une affinité pour la surface du nanobloc, on peut notamment citer une fonction acide carboxylique, une fonction di-cétone, une fonction phosphate ou phosphonate, une fonction α- ou β-hydroxyacide ou un complexe polydentate de métaux de transition.

Comme exemples de fonction pouvant interagir avec la matrice, on peut notamment citer les groupes aminés primaires, secondaires ou tertiaires tels qu' alkylamino en Ci -S, et les fonctions polymérisables telles que vinyle, acrylate ou méthacrylate.

A titre d' exemples de molécules di-fonctionnelles utilisées comme agent de fonctionnalisation, on peut notamment citer l' acide 6- aminocaproïque et l'acide 2-aminoéthylphosphonique.

Selon l'invention, le taux de fonctionnalisation est de préférence supérieur à 50 %, mieux encore supérieur à 80 %.

Une fois les nanoblocs élémentaires synthétisés et fonctionnalisés, ils sont introduits dans une matrice polymère ou hybride inorganique/organique, de préférence hybride de type sol/gel, mieux encore à base de silice, et encore plus préférentiellement constituée de silice ou de silice/oxyde de zirconium. Cette matrice va servir de connecteur grâce auquel les blocs élémentaires vont former un réseau tridimensionnel.

Les matrices hybrides inorganiques/organiques sont typiquement obtenues par polycondensation d'au moins deux alcoxydes métalliques ou halogénures métalliques en présence d'un solvant, et éventuellement d'un catalyseur. Les alcoxydes métalliques ou halogénures métalliques employés sont choisis parmi ceux ayant pour formules générales :

M'ZV (IV)

ZV-iM'-R'"-MZV-i (VII)

dans lesquelles : n' représente la valence de l 'atome métallique M ' , de préférence 3 , 4 ou 5 ; x' est un nombre entier allant de 1 à n'- l ;

M' représente un atome métallique de valence III tel que Al ; un atome métallique de valence IV tel que Si, Ce, Zr et Ti ; ou un atome métallique de valence V tel que Nb. De préférence M' est le silicium (n'=4), le cérium (n'=4) ou le zirconium (n'=4), et encore plus préférentiellement le silicium ;

Z' représente un groupe hydrolysable choisi parmi les atomes d'halogène, par exemple, F, Cl, Br et I, de préférence Cl et Br ; les groupes alcoxy de préférence en Ci_-4, tels que méthoxy, éthoxy, n- propoxy, i-propoxy et butoxy ; les groupes aryloxy en particulier en C_6-Io, tels que phénoxy ; les groupes acyloxy en particulier en Ci_-4, tels que acétoxy et propionyloxy ; et les groupes alkylcarbonyle en Ci -io comme acétyle. De préférence, Z' représente un groupe alcoxy, et plus particulièrement un groupe éthoxy ou méthoxy ;

R" représente un groupement non hydrolysable monovalent choisi parmi les groupes alkyle de préférence en Ci_-4, par exemple, méthyle, éthyle, propyle et butyle ; les groupes alcényle en particulier en C_2-4, tels que vinyle, 1 -propényle, 2-propényle et butényle ; les groupes alcynyle en particulier en C_2-4 tels que acétylényle et propargyle ; les groupes aryle en particulier en C₆-Io, tels que phényle et naphthyle ; les groupes méthacryle et méthacryloxy(alkyle en Ci _io) tel que méthacryloxypropyle ; et les groupes époxyalkyle ou époxyalcoxyalkyle dans lesquels le groupe alkyle est linéaire, ramifié ou cyclique, en Ci _io, et le groupe alcoxy comporte de 1 à 10 atomes de carbone, tels que glycidyle et glycidyloxy(alkyle en Ci _io). R" représente de préférence un groupe méthyle ou glycidyloxy(alkyle en Ci -io) comme glycidyloxypropyle ; R'" représente un groupement non hydrolysable divalent choisi parmi les groupes alkylène de préférence en Ci_-4, par exemple, méthylène, éthylène, propylène et butylène ; les groupes alcénylène en particulier en C_2-4, tels que vinylène, 1 -propénylène, 2-propénylène et buténylène ; les groupes alcynylène en particulier en C2-4 tels que acétylénylène et propargylène ; les groupes arylène en particulier en C_6-10, tels que phénylène et naphthylène ; les groupes méthacryle et méthacryloxy(alkyle en C_{1 -10}) tel que méthacryloxypropyle : et les groupes époxyalkyle ou époxyalcoxyalkyle dans lesquels le groupe alkyle est linéaire, ramifié ou cyclique, en C_{1 -10}, et le groupe alcoxy comporte de 1 à 10 atomes de carbone, tels que glycidyle et glycidyloxy(alkyle en C_{1 -10}). R'" représente de préférence un groupe méthylène ou glycidyloxy(alkyle en C_{1 -10}) comme glycidyloxypropyle ; et L ' représente un ligand complexant tel que celui décrit pour L ci-dessus, et m' représente l' indice d'hydroxylation du ligand L' , avec m' = l lorsque L' est un ligand monodentate, et m' > 2 lorsque L ' est un ligand polydentate. Dans un mode de réalisation préféré, la matrice est obtenue à partir d'un mélange d'au moins trois alcoxydes de silicium :

Si(OR^₄

R²Si(OR')₃ et

R³R⁴Si(OR^₂ dans lesquels :

R¹ représente un groupe méthyle ou éthyle,

R² et R³ représentent chacun un groupe (méth)acrylate, vinyle, époxyalkyle ou époxyalcoxyalkyle dans lesquels le groupe alkyle est linéaire, ramifié et/ou cyclique, en C_{1 -10}, et le groupe alcoxy comporte de 1 à 10 atomes, par exemple le groupe 3 ,4-époxycyclohexyléthyle ou glycidyloxy(alkyle en C_{1 -10}) tel que glycidyloxypropyle, et

R⁴ représente un groupe alkyle en C_{1 -10} tel que méthyle.

De préférence, la proportion du précurseur R²Si(OR¹)₃ est majoritaire, tandis que celle du précurseur R³R⁴Si(OR^₂ est minoritaire, par exemple de 5 à 30 % en poids, mieux encore de l' ordre de 20 % en poids par rapport au poids total du mélange de précurseurs. Le solvant est constitué majoritairement d' eau. De préférence, il comprend 80 à 100 % en poids d' eau par rapport au poids total du solvant, et éventuellement un alcool en Ci_-4, de préférence l' éthano l ou P isopropanol.

Le catalyseur est de préférence un acide, mieux encore l' acide acétique, ou du CO₂.

La solution à déposer est composée majoritairement d'un mélange de silanes, par exemple de 5 à 30 % en poids, de préférence de l' ordre de 20 % en poids par rapport au poids total de la solution.

Le rapport molaire d' acide par rapport au silicium est préférentiellement autour de 1 %. Les rapports molaires des nanoblocs élémentaires fonctionnalisés ajoutés par rapport au silicium sont inférieurs à 20 %. Par exemple, ils sont préférentiellement de 5 % et de 10 % pour l' oxyde de cérium et l'oxyde de zirconium respectivement.

On prépare un matériau nanostructuré selon l' invention d'une part : - en préparant les nanoblocs élémentaires, notamment par un processus hydrolytique ou non comme décrit ci-dessus, en fonctionnalisant les nanoblocs élémentaires, d' autre part en préparant la matrice, puis en mélangeant les nanoblocs élémentaires fonctionnalisés et la matrice.

Au moins un additif peut être éventuellement ajouté, soit lors de la préparation des nanoblocs élémentaires, soit lors du mélange des nanoblocs élémentaires fonctionnalisés et la matrice, soit lors de ces deux étapes.

Dans le cas où un additif est ajouté lors de la préparation des nanoblocs élémentaires, il peut se former un matériau final de type noyau/enveloppe, le noyau étant constitué par l'additif et l'enveloppe étant constituée par un nanobloc élémentaire.

Les additifs pouvant être utilisés dans l' invention sont notamment des agents tensioactifs pour améliorer la mouillabilité du sol sur le substrat métallique, tels que les polymères non ioniques fluorés vendus sous les marques commerciales FC 4432 et FC4430 par la société 3M ; des colorants, par exemple la rhodamine, la fluorescéine, le bleu de méthylène et l'éthyl-violet ; des agents de réticulation comme la (3-triméthoxysilylpropyl)diethylènetriamine ; des agents de couplage tels que l' aminopropyltriéthoxysilane (APTS) ; des nanopigments ; des inhibiteurs de corrosion tels que le benzotriazole, ou leurs mélanges

Des exemples de surfaces métalliques utilisées pour être revêtues par le matériau nanostructuré décrit ci-dessus, sont le titane, l' aluminium et leurs alliages respectifs, comme par exemple le titane

TA6V, l' aluminium de la famille 2000, plus particulièrement l'Ai 2024 plaqué ou non plaqué, l' aluminium de la famille 7000, plus particulièrement l'Ai 7075 ou 7175 et l'aluminium de la famille 6000 ou 5000. Les revêtements de telles surfaces métalliques, obtenus à partir des matériaux nanostructurés tels que décrits ci-dessus permettent notamment d' obtenir une protection contre la corrosion, une résistance aux rayures, coloration et caractère hydrophobe modulable à souhait, tout en adhérant bien à la surface du substrat métallique. En outre, ces revêtements sont déposés au moyen de techniques simples à mettre en œuvre sur les surfaces métalliques, par exemple par trempage dans un bain, dépôt sur substrat en rotation (ou spin- coating), aspersion, enduction laminaire ou dépôt au pinceau. En outre, ces techniques utilisent des produits compatibles avec l' environnement.

Un autre objet de la présente invention est un matériau nanostructuré particulier comprenant des nanoblocs élémentaires fonctionnalisés tels que décrits ci-dessus et une matrice hybride organique/inorganique préparée à partir d'au moins trois alcoxydes métalliques particuliers répondant aux formules suivantes :

Si(OR¹)₄ R³R⁴Si(OR¹)₂ dans lesquelles R¹ , R², R³ et R⁴ sont tels que définis ci-dessus.

Le matériau nanostructuré particulier selon l' invention peut être préparé selon un procédé comprenant notamment les étapes consistant à : d'une part a) préparer les nanoblocs élémentaires par un processus hydrolytique ou non, à partir d'au moins un alcoxyde métallique tel que décrit ci-dessus, et b) fonctionnaliser les nanoblocs élémentaires au moyen d'un agent de fonctionnalisation tel que décrit ci-dessus, d' autre part c) préparer la matrice hybride organique/inorganique par voie sol-gel, à partir des trois alcoxydes de silicium tels que définis ci-dessus, la préparation par voie sol-gel se faisant en présence d'un solvant, et éventuellement d'un catalyseur tels que décrits ci-dessus, puis d) mélanger les nanoblocs élémentaires fonctionnalisés obtenus à l' étape b) et la matrice obtenue à l' étape c). et

Au moins un additif tel que décrit ci-dessus peut être éventuellement ajouté lors de l' étape a) ou lors de l' étape d) ou lors des deux étapes a) et d).

Dans le cas où un additif est ajouté lors de l'étape a), il peut se former un matériau final de l' étape d) de type noyau/enveloppe, le noyau étant constitué par l'additif et l'enveloppe étant constituée par un nanobloc élémentaire.

Ce procédé s ' effectue dans des conditions dites douces, c' est-à- dire à température ambiante de l' ordre de 20 à 25⁰C, et sous pression atmosphérique. L 'invention a encore pour obj et un article comprenant un substrat métallique, par exemple en titane, en aluminium ou en un de leurs alliages, et un matériau nanostructuré particulier tel que défini ci-dessus. Cet article selon l' invention peut être préparé par un procédé de revêtement classique qui comprend une étape de trempage dans un bain, de dépôt sur substrat en rotation, d'aspersion, d' enduction laminaire ou de dépôt au pinceau d' au moins un matériau nanostructuré particulier tel que défini ci-dessus. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif.

EXEMPLES

Exemple 1 : préparation d'une solution de NBB- I par fonctionnalisation de nanoparticules d' oxyde de cérium par l' acide 6- aminocaproïque. On a dissous 81 mg d' acide 6-aminocaproïque dans 1 ml de solution colloïdale de nanoparticules de CeO₂ dans H₂O, vendue sous la marque commerciale Rhodigard W200 par la société Rhodia. On a obtenu un taux de fonctionnalisation r=n_acid_e/nceθ2= 0,5 mesuré par analyse thermogravimétrique et confirmée par analyse Infra-Rouge à Transformée de Fourier (FT-IR) sur poudre.

Exemple 2 : préparation d'une solution de NBB-2 par fonctionnalisation de nanoparticules d' oxyde de cérium par l' acide 6- aminocaproïque. On a dissous 162 mg d'acide 6-aminocaproïque dans 1 ml de suspension colloïdale de nanoparticules de CeO₂ dans H₂O, vendue sous la marque commerciale Rhodigard W200 par la société Rhodia. On a obtenu un taux de fonctionnalisation r=n_acid_e/nceθ2= 1. Exemple 3 : préparation d'une solution de NBB-3 par fonctionnalisation de d' oxyde de cérium par l' acide 2- aminoéthylphosphonique

On a ajouté 48,75mg d' acide 2-aminoéthylphosphonique à 1 ml de la solution vendue sous la marque commerciale Rhodigard W200 par la société Rhodia. On a obtenu un taux de fonctionnalisation r= n_acide/nceO2⁼ 0 , 3 .

Exemple 4 : préparation d'une solution de NBB-4

A une solution contenant 4,55 g d' acétylacétone et 13 ,75 g de propanol- 1 , on a aj outé 18,67 g de tétraisopropoxyde de zirconium en solution à 70% en poids dans le propanol- 1. On a ajouté au mélange précédent agité à température ambiante, une solution contenant 6,01 g d' acide para-toluènesulfonique et 7,895 g d' eau. On a agité la solution

5 minutes à température ambiante puis fermé le flacon dans lequel se trouvait la solution et on l'a laissé 24 h dans une étuve à 60⁰C.

Exemple 5 : préparation d'une solution de NBB-5 par fonctionnalisation de nanoparticules d'oxyde de zirconium par l' acide

6-aminocaproïque.

A 5 ml de la solution de NBB-4 décrite ci-dessus, on a aj outé

524 mg d' acide 6-aminocaproïque. On a laissé la solution sous agitation jusqu'à la dissolution totale de l'acide aminé, ce qui a nécessité environ 12 heures.

Pour les exemples 1 à 5 ci-dessus, le diamètre hydrodynamique des particules fonctionnalisées obtenues a été estimé par diffusion à la lumière, comme étant compris entre 2 et 10 nm.

Exemple 6 : préparation d'une solution contenant l' agent de mouillage vendu sous la marque commerciale FC-4432 par la société 3M

On a préparé une solution à 10 % en poids de l' agent de mouillage dans l' isopropanol. Exemple 7 : NBB-2 + matrice GPTMS/TMOS/GMDES (rapport molaire = 2,5/1/0,5)

A 6,4 ml d'une solution d'acide acétique (0,05 mol./l (ou M)), on a ajouté goutte à goutte, sous agitation, à température ambiante, le mélange de 0,93g de tétraméthoxysilane (TMOS), de 3 ,734 g de 3- glycidoxypropyltriméthoxysilane (GPTMS) et de 0,77 g de 3- glycidoxypropylméthyldiethoxysilane (GMDES).

On a conservé la solution sous agitation à température ambiante dans un flacon fermé pendant 6 jours. Le 6^eme jour, on a introduit dans le mélange, la solution de NBB-2 préparée dans l' exemple 2, en une quantité telle que le rapport molaire Ce/Si_tot est de 0,05. On a ainsi obtenu une solution (A) limpide de couleur jaune qui a été maintenue sous agitation. Quelques minutes avant le dépôt d'un film, on a ajouté à la solution (A) une quantité déterminée de la solution d' agent de mouillage de l' exemple 6, de manière à obtenir dans le mélange final une proportion massique de 0,04% d'agent de mouillage, par rapport au poids total du mélange. On a préparé le substrat en alliage Al 2024 T3 non plaqué, de dimension 125 x 80 x 1 ,6 mm, pour une surface totale de 2 dm², juste avant le dépôt, selon une méthodologie connue de l'homme du métier comme le dégraissage alcalin suivi d'un décapage chimique acide, de formulation compatible avec la réglementation environnementale. On a déposé un film sur le substrat par immersion de ce dernier dans le mélange final pendant 90 secondes puis retrait et séchage à température ambiante.

Exemple 8 : NBB-2 + matrice GPTMS/TMOS/GMDES (rapport molaire = 2,5/1/0,5) + colorant

On a préparé une solution (A) de la même manière que dans l' exemple 7. On a dissous dans la solution (A) une quantité donnée de rhodamine B correspondant à une concentration de colorant dans la solution de 10^~3 M. Instantanément, la solution a pris une teinte rosé prononcée.

Quelques minutes avant le dépôt du film, on a ajouté à la solution précédente la solution d' agent de mouillage de l' exemple 6 de manière à obtenir un mélange final comprenant une proportion de

0,04% en poids de ce dernier par rapport au poids total du mélange final.

On a préparé le substrat juste avant le dépôt de la même manière que dans l'exemple 7. On a déposé un film sur le substrat par immersion de ce dernier dans le mélange final pendant 90 secondes puis retrait et séchage à température ambiante.

Exemple 9 : NBB-2 + matrice GPTMS/TMOS/DMDES (rapport molaire = 2,5/1/0,5)

A 6,4 ml d'une solution d' acide acétique (0,05M), on a ajouté goutte à goutte, sous agitation, à température ambiante, le mélange de

0,93g de tétraméthoxysilane (TMOS), de 3 ,734 g de 3- glycidoxypropyltriméthoxysilane (GPTMS) et de 0,49 g de diméthyldiéthoxysilane (DMDES).

On a conservé la solution sous agitation à température ambiante dans un flacon fermé pendant 1 jour. Après un jour de vieillissement du sol, on a ajouté la solution de NBB-2 en une quantité telle que le rapport molaire Ce/Si_tot est de 0,05. On a laissé sous agitation 30 minutes pour obtenir une solution (B).

On y a ajouté ensuite la solution contenant l' agent de mouillage de l' exemple 6, de manière à obtenir une concentration d'agent de mouillage de 0,04% en poids dans le mélange final.

On a préparé le substrat juste avant le dépôt de la même manière que dans l'exemple 7.

On a déposé un film sur le substrat par immersion de ce dernier dans le mélange final pendant 90 secondes puis retrait et séchage à température ambiante. Exemple 10 : NBB-2 + NBB-4 + matrice GPTMS/TMOS/DMDES (rapport molaire = 2,5/1/0,5)

On a préparé une solution (B) de la même manière que dans l' exemple 9, puis on y a ajouté 7 ml de solution de NBB-4. On a laissé agiter quelques minutes pour obtenir la solution (C).

On y a introduit ensuite la solution d' agent de mouillage de l' exemple 6 de manière à obtenir une concentration d'agent de mouillage de 0,04% en poids dans le mélange final.

On a préparé le substrat juste avant le dépôt de la même manière que dans l'exemple 7.

On a déposé un film sur le substrat par immersion de ce dernier dans le mélange final pendant 90 secondes puis retrait et séchage à température ambiante.

On a préparé deux éprouvettes. Après séchage de l'une d' entre elles 24 h à température ambiante, on l' a traitée à 1 10⁰C pendant 30 minutes.

Exemple 1 1 : NBB-2 + NBB-4 + matrice GPTMS/TMOS/DMDES (rapport molaire = 2,5/1 /0,5) + agent de réticulation diéthylènetriamine (DETA)

On a préparé une solution (C) de la même manière que dans l' exemple 10.

On a ajouté ensuite 576 mg de DETA à la solution (C), puis quelques minutes après, la solution d' agent de mouillage de l'exemple 6 de manière à obtenir une concentration d'agent de mouillage de

0,04% en poids dans le mélange final.

On a préparé le substrat juste avant le dépôt de la même manière que dans l'exemple 7.

On a déposé un film sur le substrat par immersion de ce dernier dans le mélange final pendant 90 secondes puis retrait et séchage à température ambiante.

On a préparé deux éprouvettes. Après séchage de l'une d' entre elles 24 h à température ambiante, on l' a traitée à 1 10⁰C pendant 30 minutes. Exemple 12 : NBB-2 + NBB-4 + matrice GPTMS/TMOS/DMDES

(rapport molaire = 2,5/1/0,5) + agent de couplage aminopropyltriéthoxysilane (APTS) On a préparé une solution (C) de la même manière que dans l' exemple 10. On y a introduit ensuite 3 ,2 g d'APTS, puis quelques minutes après, on a introduit la solution d' agent de mouillage de l' exemple 6 de manière à obtenir une concentration d'agent de mouillage de 0,04% en poids dans le mélange final. On a préparé le substrat juste avant le dépôt de la même manière que dans l'exemple 7.

On a déposé un film sur le substrat par immersion de ce dernier dans le mélange final pendant 90 secondes puis retrait et séchage à température ambiante. On a préparé deux éprouvettes. Après séchage de l'une d' entre elles 24 h à température ambiante, on l' a traitée à 1 10⁰C pendant 30 minutes.

Exemple 13 : NBB-3 + matrice GPTMS/TMOS/DMDES (rapport molaire = 2,5/1/0,5)

A 6,4 ml d'une solution d' acide acétique (0,05M), on a ajouté goutte à goutte, sous agitation, à température ambiante, le mélange de 0,93 g de tétraméthoxysilane (TMOS), de 3 ,734 g de 3- glycidoxypropyltriméthoxysilane (GPTMS) et de 0,49 g de diméthyldiéthoxysilane (DMDES). 30 minutes plus tard, on a introduit

1 ml de solution de NBB-3. On a laissé agiter à température ambiante pendant 24 h. On a réalisé un dépôt sur le substrat en rotation (ou spin-coating) tournant à 1500 tours par minute, et on l' a laissé sécher à température ambiante.

Exemple 14 : NBB-5 + matrice GPTMS/TMOS/DMDES (rapport molaire = 2,5/1/0,5)

A 6,4 ml d'une solution d' acide acétique (0,05M), on a ajouté goutte à goutte, sous agitation, à température ambiante, le mélange de 0,93 g de tétraméthoxysilane (TMOS), de 3 ,734 g de 3- glycidoxypropyltriméthoxysilane (GPTMS) et de 0,49 g de diméthyldiéthoxysilane (DMDES). Dès que la solution a été limpide et homogène, c' est-à-dire au bout de quelques minutes, on a introduit 3 ,5 ml de solution de NBB-5. On a laissé agiter à température ambiante.

Deux heures après, on a réalisé un dépôt sur le substrat en rotation (ou spin-coating) tournant à 1500 tours par minute, et on l' a laissé sécher à température ambiante.

Exemple 15 : NBB-4 + NBB-5 + matrice GPTMS/TMOS/DMDES

(rapport molaire = 2,5/1/0,5)

A 6,4 ml d'une solution d' acide acétique (0,05M), on a ajouté goutte à goutte, sous agitation, à température ambiante, le mélange de 0,93 g de tétraméthoxysilane (TMOS), de 3 ,734 g de 3- glycidoxypropyltriméthoxysilane (GPTMS) et de 0,49 g de diméthyldiéthoxysilane (DMDES). 30 minutes plus tard, on a introduit 3 ,5 ml de solution de NBB-4. On a laissé agiter à température ambiante pendant 24 h. On a alors ajouté au mélange précédent 1 ml de solution de NBB-5. On a maintenu l' agitation pendant 2 h. On a réalisé ensuite un dépôt sur le substrat en rotation (ou spin-coating) tournant à 1500 tours par minute, et on l'a laissé sécher à température ambiante.

Dans les exemples 7 à 15 , on a obtenu des films présentant des épaisseurs allant de 500 nm à plusieurs μm, plus particulièrement entre 2 et 6 μm, et préférentiellement entre 1 ,5 et 3 μm.

Ces films présentent une bonne stabilité des interfaces, à savoir entre la couche déposée et le substrat métallique, et entre la couche déposée et le dépôt primaire de peinture, ainsi qu'une bonne résistance aux déformations mécaniques telles que choc et pliage. La résistance à la corrosion, avec ou sans peinture est comparable à celle des couches chromatées.