Revêtement à base d’oxyde de silicium sur un acier inoxydable austénitique AISI 316L : application comme sous-couche d’accroche de catalyseurs

Silicon oxide based coating on stainless steel AISI 316L substrate: Application as a catalyst pre-bonding layer

¹  Laboratoire de Catalyse de Lille, UMR-CNRS 8010, École Centrale, BP. 48, 59651 Villeneuve d’Ascq Cedex, France
²  GéPIFRéM UPRES-EA 2698, USTL Bât. C5, 59655 Villeneuve d’Ascq, France e-mail : philippe.supiot@univ-lille1.fr

Auteur de correspondance : loic.guillou@ec-lille.fr

Reçu : 14 Décembre 2005
Accepté : 28 Février 2006

Résumé

L’utilisation de réacteurs catalytiques à catalyse supportée en paroi dans le cadre de la conduite de réactions fortement exothermiques est un moyen permettant un contrôle plus fin des flux de chaleurs mis en jeu. Une procédure de dépôt de revêtements destinés à une préaccroche catalytique en surface de ces réacteurs a été mise au point. Ces films à base de polysiloxane ont été obtenu par traitement sous dépôt chimique phase vapeur assisté par plasma de pièces en acier inoxydable 316L. Ces films organo-silicés ont, par la suite, été traités in-situ sous oxygène et post-décharge plasma et/ou ex-situ par calcination sous air. L’influence des conditions de traitement et post-traitement a été mesurée par spectroscopie infrarouge, microscopie Raman et XPS. Tous les films présentent une sensibilité aux paramètres de traitement et post-traitement. L’obtention de propriétés compatibles avec l’adhésion ultérieure d’un catalyseur à leur surface passe par une calcination à environ 500 °C. Ceci permet de former une couche d’oxyde de silicium en surface du substrat. Cette forme de passivation de l’acier peut être envisagée même pour des conditions de traitement plus agressives encore.

Abstract

The use of tube-wall catalytic reactor for exothermic chemical reactions may offer a better thermal control of the chemical reaction. A film deposition procedure for the coating of a planar tube wall reactor with a catalyst was developed. Homogeneous polysiloxane films were deposited on a 316L stainless steel by plasma assisted chemical vapour deposition process. The organosilicon films were then in-situ treated with O₂ under plasma exposure and/or ex-situ thermally treated under air. The influence of deposition and post-treatments conditions were investigated by infrared spectroscopy, Raman microscopy and XPS. On all films, it appears that the structure varies according to the treatment parameters. A bulk and surface compositions suitable for a further implementation of the treated coating with a catalytically active compound might be easily obtained by mild calcinations around 500 °C. This passivity of the steel might be considered even under the most severe thermal conditions.