1.2.3.1 Caractérisations morphologiques et topographiques des revêtements mis

Sur la figure IV-9 (a), nous pouvons voir, comme dans le cas d’un revêtement obtenu sur substrat d’aluminium, que la charge en NPs dans le sol de dépôt influence fortement l’épaisseur des revêtements lorsque ces derniers sont mis en forme par EPD. En effet, des dépôts de 21,7 µm (+/- 0,5 µm) ont ainsi pu être obtenus à partir d’un sol contenant une concentration en boehmite de 0,89 mol.L-1 (essais EPD-0,89) contre seulement 6,3 µm (+/- 1,0 µm) dans le cas d’un sol contenant une concentration en NPs=0,63 mol.L-1

(essais EPD- 0,63) et 1,6 µm (+/- 0,6 µm) en l’absence de NPs (essais EPD-0). En revanche, les dépôts obtenus par simple trempage-retrait (TR) conservent des épaisseurs relativement similaires,

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comprises entre 1 et 2 µm (+/- 0,5 µm), et ce, quelle que soit la concentration en boehmite dans le sol de départ. Il semblerait donc que la technique de mise en forme par EPD constitue, une fois encore, un moyen de réaliser des revêtements plus épais lorsque ceux-ci sont déposés à partir de sol chargé en NPs vectrices. Aussi, de façon à caractériser la surface des revêtements ainsi mis en forme, des observations complémentaires ont été menées à l’aide d’un microscope optique 3D et d’un profilomètre interférométrique 3D. A titre de comparaison, cette étude a également été menée sur l’échantillon de référence Au-Ref (substrat d’or sans dépôt) recouvert d’une épaisseur d’or de 159 µm (+/- 13 µm). Les résultats obtenus pour ce dernier échantillon ont montré une rugosité (Ra) moyenne de 0,74 µm (+/- 0,2 µm) et une asymétrie de profil (Rsk) de -2,43 (+/- 0,5).

Aussi, pour l’ensemble des essais du tableau IV-1, les observations morphologiques au Microscope Optique 3D ont révélé la présence d’irrégularités de surface importantes, en particulier pour les revêtements mis en forme par EPD (présence de fissures) (Annexe IV-1 colonne du milieu). Ces irrégularités avaient d’ailleurs déjà été observées pour les revêtements mis en forme sur AA (partie I.3 du chapitre III) par cette même technique de dépôt, ce qui souligne bien qu’elles sont intrinsèques au procédé électrophorétique. Néanmoins, ces irrégularités ne concernent que l’extrême surface du revêtement (quelques nanomètres à quelques microns) puisque les analyses en coupe de l’échantillon montrent des dépôts uniformes et homogènes sur toute leur épaisseur (Annexe IV-1 colonne de gauche).

L’étude par interférométrie a ensuite permis d’extraire les paramètres géométriques et statistiques de la surface analysée, tels que Ra (Rugosité moyenne) (Figure IV-9 (b)) et Rsk (asymétrie de la distribution des hauteurs) (Figure IV-9 (c)). L’étude de la rugosité arithmétique moyenne (Ra) révèle que la surface des dépôts mis en forme par trempage-retrait (Essais TR-0 à TR-0,89) a une rugosité comparable à celle de l’or seul (Ra compris entre 0,38 et 0,66 µm contre 0,74 µm pour Au), ce qui illustre bien que le revêtement mis en forme, via cette technique, épouse parfaitement la topographie (surface rugueuse) du substrat sous- jacent. Les rugosités des revêtements mis en forme par EPD sont, quant à elles, trois à cinq fois plus élevées que celles obtenues par TR, en particulier pour les systèmes chargés en NPs. Dans le cas des systèmes non chargés, cette différence de rugosité entre les deux techniques de dépôt, n’est pas appréciable et peut notamment s’expliquer par les épaisseurs de dépôt relativement proches. Finalement, les valeurs de Rsk associées, soulignent que ces

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irrégularités de surface correspondraient majoritairement à des creux (Rsk négatif). Dans le cas des revêtements mis en forme par TR, ces creux sont associés aux faibles épaisseurs des films, lesquels épousent parfaitement la topographie du substrat sous-jacent. Dans le cas des films mis en forme par EPD, les dépôts obtenus sont plus épais et les creux observés proviennent alors des fissures, uniquement présentes à l’extrême surface des films.

Figure IV- 9 : Evolution (a) de l’épaisseur de dépôt ; (b) de la rugosité Ra et (c) du paramètre Rsk en fonction de la concentration en particules dans le sol précurseur pour des

revêtements obtenus par TR (en bleu) et EPD (en rouge).

Cette étude optique et topographique des revêtements hybrides sur Au révèle des irrégularités de surface importantes, d’autant plus grandes que le système est chargé en particules,

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notamment pour les revêtements mis en forme par EPD. Les origines de cette rugosité surfacique sont nombreuses et trouvent une première explication dans l’évaporation du solvant au cours du séchage. Sarkar et al. [136] ont déjà évoqué cette idée, dans leurs travaux pour l’obtention de films céramiques à haute performance (piles à combustible à oxyde solide par exemple) par EPD, en expliquant notamment que l’apparition de cette rugosité après séchage serait due aux forces de capillarité du solvant et au taux d’évaporation de ce dernier. En effet, lorsqu’un revêtement obtenu par voie humide est soumis à un gradient de températures, le départ du solvant crée des contraintes internes dans le film d’autant plus importantes que le solvant possède une forte tension de surface et un fort taux d’évaporation, pouvant ainsi provoquer l’apparition de fissures. De plus, l’épaisseur du film participe également à ces irrégularités surfaciques, puisque les contraintes internes développées au sein d’un revêtement sont d’autant plus grandes que ce dernier est épais, ce qui est particulièrement vrai pour les dépôts électrophorétiques dans notre cas (épaisseurs des dépôts 3 à 10 fois plus importantes que ceux obtenus par TR).

A l’issue de ces premières constatations, nous avons ensuite cherché, comme pour l’aluminium (paragraphe IV.1.1 de ce chapitre), à évaluer les propriétés barrières des films réalisés à partir de solutions de boehmite de différentes concentrations. Il est important de noter ici qu’évaluer les propriétés barrières des films réalisés revient en quelque sorte à mesurer leur perméabilité. Pour cela, une étude par Spectroscopie d’Impédance Électrochimique (SIE) a d’abord été menée.