Etude des propriétés physiques et mécaniques de matériaux ...

Chapitre 3
4.3.3. Discussion
La première remarque à effectuer sur ces essais est que l’angle de contact diminue avec
l’augmentation de la température. Cette diminution de l’angle de contact avec la température pourrait
s’expliquer par les variations des tensions superficielles et interfaciale. A partir de l’équation de
Young-Dupré (3.11), il peut être conclu que l’angle de contact diminue si la tension superficielle du
solide augmente, si la tension superficielle du liquide diminue ou encore si la tension interfaciale
solide/liquide diminue.
cos
(3.11)
LV SV SL
Or la tension superficielle de l’alumine ( SV ) diminue linéairement avec la température selon la
relation suivante, ce qui ne permet pas d’expliquer la diminution de l’angle de contact ave la
température :
3
( Al O
SV 2 3) 2,559 0,784 10 T
(3.12)
La tension superficielle de l’alumine varie donc de 1,56 Jm -2 à 1,32 Jm -2 lorsque la température
évolue de 1000°C à 1300°C. La tension superficielle du verre évolue très peu dans cette gamme de
température. A l’aide des angles de contact mesurés, nous pouvons donc estimer que la variation
d’énergie interfaciale devrait diminuer de moitié pour satisfaire l’équation de Young-Dupré. Bien sûr,
toutes ces considérations sont vraies à condition qu’aucune réaction entre l’alumine et le verre ne se
produise.
De plus, ces différents essais apportent deux informations majeures : les deux liants vitreux ont
une mouillabilité plus faible avec l’AlON qu’avec l’alumine et la mouillabilité ne semble pas dépendre
de la chimie du liant (sauf à basse température pour l’AlON). Comment expliquer ces différences ?
L’écart de mouillabilité peut s’expliquer de deux manières différentes : soit en terme de différence
d’énergie soit en prenant en considération le cas d’un mouillage réactif. A partir de l’équation de
Young-Dupré (3.11), il apparaît qu’un angle de contact plus grand résulte soit d’une énergie
superficielle du solide plus faible soit d’une énergie interfaciale plus élevée (pour LV constant). Nous
avons mesuré à basse température l’énergie de surface de l’alumine et de l’AlON par la méthode de la
montée capillaire (p.65). A température ambiante, l’énergie de surface de l’alumine est plus élevée que
celle de l’AlON ’ mais il n’existe pas de données sur l’évolution de l’énergie de surface de ce
composé avec la température. Dans la gamme de température qui nous intéresse, c’est à dire 1000-
1300°C, l’oxydation de l’AlON entraîne l’apparition de l’alumine ’ ou de l’alumine en surface. Il
est donc difficile d’estimer la différence d’énergie de surface à haute température entre l’alumine et
l’AlON.
Al 2 O 3 AlON ’
Energie de surface, sv (mJ.m -2 ) 36 25
Tableau 3-13 : Energie de surface à température ambiante de Al 2 O 3 et de l’AlON ’
De plus sans la valeur de la tension superficielle de l’AlON à haute température, nous ne pouvons
pas déduire l’énergie interfaciale AlON/verre et il n’est pas possible de la comparer à l’énergie
interfaciale alumine/verre.
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0111/these.pdf
© [E. Xolin], [2005], INSA de Lyon, tous droits réservés
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