2 research outputs found

    Traitement de surface sur le titane et caractérisation physico-chimique des interfaces adhésif-titane pour la réalisation d'un réservoir de gaz haute pression destiné à l'aérospatiale

    No full text
    Cette thèse, réalisée en partenariat avec EADS Astrium et Atmostat, s inscrit dans le cadre du projet FRESCORT ayant pour but la réalisation de réservoirs d hélium haute pression destinés à des applications aérospatiales. Le réservoir est constitué d un liner de titane (T35) de 0.3mm d épaisseur et d un enrobage filamentaire en matériau composite. La première partie de la thèse s est focalisée sur la caractérisation des surfaces de T35 traité et non traité, de Ti pur et de TA6V. L adsorption de molécules modèles (DAE, PPA) et de molécules utilisées industriellement (DGEBA, 2-méthoxyéthanol) a été étudiée par XPS sur ces surfaces. Les amines primaires s adsorbent à la surface de l oxyde de titane par des interactions acide-base de type Lewis et Brønsted. Les interactions de Lewis sont majoritaires face aux interactions de Brønsted, quelle que soit l amine et le taux d hydroxylation de la surface, mais la proportion des interactions de Lewis diminue lorsque le taux d hydroxylation augmente. Les études par ToF-SIMS et profilométrie réalisées sur des couches de TiO2 déposées sur des wafers de silicium montrent une influence significative des amines sur l épaisseur et la porosité de la couche d oxyde de titane. L adhésion entre le titane et le composite, paramètre crucial pour le maintien de l assemblage, est assurée par un adhésif industriel thermodurcissable de type époxy-amine. La qualité du collage est fortement dépendante du traitement de la surface du titane. Le brossage mécanique actuellement réalisé sur les anciens réservoirs en alliage TA6V devient délicat à réaliser pour des liners fins de T35, facilement déformables. La seconde partie de la thèse a pour but de proposer une alternative au brossage mécanique. Des traitements chimiques, électrochimiques, thermiques et par plasma on été réalisés sur le T35. Ces traitements modifient significativement la morphologie, la composition de surface, le taux d hydroxylation de l oxyde et l énergie libre de surface. Les tests en cisaillement sur les éprouvettes collées avec l adhésif industriel ont montré que le traitement plasma était une alternative possible au brossage. Nos résultats montrent que les couches d oxyde de titane épaisses et poreuses en surface sont défavorables au collageThis thesis has been conducted in the frame of the FRESCORT project in partnership with EADS Astrium and ATMOSTAT. The objective is the design and fabrication of a high-pressure helium tank for aerospace applications. The tank is made of a 0.3mm thick T35 titanium liner coated by a composite material filament. The adhesion between the titanium surface and the composite, crucial for the assembly, is provided by an industrial epoxy-amine thermally cured adhesive. Bonding strength is strongly dependent on the surface treatment of titanium. Mechanical brushing currently performed on TA6V is less suitable for T35 liners which are easily deformable. The main objective of this PhD thesis was then to propose an alternative surface treatment to brushing. Chemical, electrochemical, thermal and plasma treatments have been performed on the T35 surface. These treatments significantly alter the morphology, the surface composition, the degree of hydroxylation and the surface free energy. One part of the thesis was focused on the characterization of the non treated and treated T35, TA6V alloys and pure titanium surfaces. The next part thesis presents the fundamental approach to study the adsorption of primary amines and industrial epoxy-amine on the surface of titanium and/or titanium oxide surfaces subjected to different treatments by means of XPS. Primary amines are adsorbed on the surface of titanium oxide by Brønsted and Lewis acid-base interactions. Lewis interactions are predominant compared to Brønsted interactions, regardless of the amine and the extent of hydroxylation of the surface, but the proportion of Lewis interactions decreases as the level of hydroxylation increases. The ToF-SIMS and profilometry studies conducted on TiO2 deposited on Si wafers show a significant influence of the amines on the thickness and the porosity of the titanium oxide layer. Finally, this thesis presents the shear tests on specimens bonded with the industrial adhesive. These tests show that the plasma treatment is a good alternative to brushing. Thick and porous layers of titanium oxide are shown to be inappropriate for adhesive bondingPARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF
    corecore