Projet ANR-11-JS08-0015 – ICAADE : Inhibition de la Corrosion de l’Aluminium pur et de l’Alliage 2024 : modélisation DFT et approche Expérimentale
Programme : JCJC - SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (JCJC SIMI 8)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Corinne DUFAURE  (Université Clermont Ferrand)
Partenaires : Institut national polytechnique de Toulouse; Université Blaise Pascal
Montant : 169998.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Inhibition de la Corrosion de l’Aluminium pur et de l’Alliage 2024 : modélisation DFT et approche ExpérimentaleNous combinons approches théoriques (DFT) et expérimentales (caractérisations de surface et essais de corrosion) afin d'étudier le mode d'action d’inhibiteurs de corrosion verts.
Vers de nouveaux inhibiteurs de corrosion verts efficacesDans l'industrie aéronautique, la protection contre la corrosion des alliages d'aluminium requiert différents traitements de surface qui impliquent l'utilisation de Cr (VI). Depuis le début des années 1990, la forte toxicité associée aux chromates a imposé des restrictions sur leur utilisation dans des applications industrielles. De nouveaux inhibiteurs de corrosion verts efficaces sont recherchés. Nous combinons approches théoriques (DFT) et expérimentales (caractérisations de surface et essais de corrosion) afin d'étudier le mode d'action d’inhibiteurs de corrosion organiques. Il s'agit d’un projet de recherche fondamentale avec une application pratique et une répercussion significative sur les problèmes industriels. 
Approche théorique et approches expérimentalesNous désirons identifier les facteurs qui sont favorables aux processus d'inhibition. Les phénomènes sont décrits grâce à:- Une modélisation à l’échelle atomique, offrant un degré élevé de précision dans la description des systèmes métalliques et visent à inclure / comprendre les interactions physiques et chimiques entre les systèmes, - Des techniques électrochimiques (courbes de polarisation, mesures d'impédance électrochimique) utilisées pour évaluer l'efficacité des inhibiteurs de corrosion pour différentes conditions expérimentales (concentration en ions chlorure, pH de la solution), - L'analyse de la surface (XPS, AFM / KFM et microscopie Raman) pour caractériser l'adsorption des inhibiteurs de corrosion.
Résumé de la soumission : Depuis le début des années 90, la toxicité élevée des chromates a imposé des restrictions à leur utilisation dans des applications industrielles. Par conséquent, des efforts intenses de recherche ont été entrepris afin de trouver de nouveaux composés utilisables en tant qu'inhibiteurs de corrosion  de l'aluminium et de ses alliages et favorables à l'environnement . Ce projet vise à étudier, à l'échelle atomique, les mécanismes d'inhibition de la corrosion affectant l'aluminium et ses alliages, en particulier l'alliage 2024 actuellement utilisé pour des applications aérospatiales. La démonstration de l'efficacité des inhibiteurs de corrosion est généralement basée sur les essais électrochimiques (courbes de polarisation , mesures électrochimiques d'impédance). Nous proposons de déterminer le mode de l'action d'inhibiteurs de corrosion efficaces  (8-hydroxyquinoline et un carboxylate) grâce à des calculs ab initio. Nous voulons corréler l'approche théorique avec des approches expérimentales (électrochimie et caractérisation de surface) afin d'identifier des facteurs  favorables au processus d'inhibition.
Résultats : La démarche de calcul choisie a été dès le début du projet la théorie de la fonctionnelle de la densité ; nous avons opté pour une correction de l’énergie DFT par un terme simulant la part des interactions faibles (D : dispersed). 
En ce qui concerne l’étude de l’interaction inhibiteurs organiques/aluminium, l’étude a débuté avec un faible taux de recouvrement. Les échanges électroniques avec le métal ont été étudiés en détail pour qualifier les interactions inhibiteurs/métal (analyse de population de Bader, tracé des densités électroniques). 
La première molécule d’inhibiteur choisie présente un état physisorbé et est alors plane et parallèle à la surface d’aluminium. Elle présente également un état chimisorbé où elle est fortement déformée. On note des transferts électroniques dans les systèmes de la surface d'aluminium vers la molécule.
Perspectives : La compréhension des mécanismes d’inhibition de la corrosion aidera à rationaliser la recherche de nouvelles espèces.
Publications et brevets : /[1] Inhibition of the corrosion of aluminum: DFT studies of the adsorption of 8-hydroxyquinoline on Al(111) surfaces, F. Chiter C. Lacaze-Dufaure, H. Tang and N. Pébère, 19thIVC and 15th ICCS, 2013, 9-14  Sept, Paris (poster).