Les revêtements conducteurs à base de carbone protègent les infrastructures électriques contre la corrosion et le couplage galvanique sur les plateformes navales.

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En mer, les navires de guerre sont exposés à des agents hautement corrosifs comme l'eau salée, qui affectent non seulement la coque et les structures mécaniques, mais peuvent aussi endommager les conduites électriques telles que les mises à la terre, les bornes de câbles et les points de jonction. La corrosion représente un problème majeur pour les navires de guerre, qu'ils soient déployés ou à quai, et constitue un axe de recherche prioritaire au sein du Laboratoire de recherche navale des États-Unis.¹

Avec les antennes, les systèmes radar et les plans de masse installés sur le pont du navire, l'exposition à l'eau salée finira par oxyder ces instruments métalliques. Conjuguée au roulis périodique du navire, cette oxydation peut entraîner le desserrage de ces structures, entravant ainsi le passage du courant et augmentant la résistance de contact. Si rien n'est fait, cette augmentation de la résistance de contact risque de provoquer une décharge électrique soudaine, mettant en danger les instruments de bord et l'équipage.

Diverses autres structures de mise à la terre du navire reposent sur une fixation mécanique reliant deux surfaces métalliques. Dans des conditions de température et d'humidité stables et contrôlées, ce système fonctionne parfaitement, assurant une mise à la terre stable pour la dissipation du courant. En présence d'un électrolyte comme l'eau salée, cependant, cette union de métaux dissemblables crée un couple galvanique susceptible d'amorcer la corrosion le long des joints de grains d'alliages courants tels que l'acier inoxydable.

L'oxydation progressive des structures de mise à la terre entraîne des interventions de maintenance imprévues et des arrêts de production. Ces problèmes sont parfaitement évitables et engendrent des coûts d'exploitation inutiles. La figure 1 ci-dessous illustre un exemple de corrosion galvanique d'une structure métallique hybride.

Figure 1 : Exemple de corrosion galvanique à bord d'un navire de guerre

Les structures composites, comme les mâts modulaires et les radômes, sont moins sensibles à la corrosion systémique que les métaux, du fait de l'inertie des matériaux qui les composent. Cependant, leur isolation électrique les rend vulnérables à l'accumulation d'électricité statique en cas de frottement continu. Cette accumulation de charges à la surface des structures peut s'avérer problématique et risquer de provoquer une décharge électrique soudaine.

Les revêtements conducteurs non métalliques empêchent la corrosion et forment des voies conductrices.

Dans toutes les situations mentionnées ci-dessus, les revêtements conducteurs à base de charges non métalliques comme le carbone et le graphite constituent une solution clé en main qui protège non seulement contre la corrosion, mais assure également la conduction électrique entre deux conducteurs. Le carbone, étant un non-métal, ne se corrode pas au contact des sels et de l'humidité et atténue la dégradation galvanique lorsqu'il est utilisé comme couche conductrice intermédiaire avec des métaux architecturaux courants tels que l'aluminium et les alliages d'acier inoxydable.

Le carbone amorphe et ses allotropes, comme le graphite, sont également conducteurs d'électricité, une caractéristique essentielle pour la préservation des systèmes de mise à la terre. Le carbone amorphe présente une conductivité suffisante pour la plupart des applications de mise à la terre, bien qu'elle soit insuffisante pour le blindage contre les interférences électromagnétiques (IEM) aux fréquences supérieures à environ 10 MHz. Le graphite (une structure bidimensionnelle de carbone en feuillets) possède bon nombre de ces propriétés, avec une conductivité et un blindage supérieurs.      

Les revêtements conducteurs à base de carbone et de graphite constituent une solution simple et rapide pour rendre les surfaces de matériaux isolants tels que les plastiques et les composites suffisamment conductrices pour la dissipation de l'électricité statique et la mise à la terre. Contrairement aux revêtements hautement conducteurs utilisés pour le blindage contre les interférences électromagnétiques, le carbone et le graphite sont des matériaux plus adaptés à l'évacuation des courants excédentaires.

Propriétés des revêtements conducteurs à base de carbone

Comparé à d'autres charges conductrices utilisées dans les revêtements conducteurs, le carbone présente une résistance à la corrosion supérieure, ce qui souligne son aptitude à garantir une longue durée de vie. Plus précisément, soumis à un brouillard salin pendant sept jours selon la norme ASTM B117, les revêtements en carbone ne présentent aucune perte de conductivité, tandis que des charges plus conductrices comme le nickel et le cuivre subissent des diminutions de conductivité respectivement de 2 et 50 fois.

Malgré une résistance de surface et un blindage EMI inférieurs, les revêtements conducteurs en carbone constituent une solution simple pour rendre les isolants conducteurs. La résistance de surface peut être ajustée en modulant l'épaisseur du revêtement ; il est possible d'atteindre des valeurs inférieures à 100 Ω/□ pour le carbone et d'environ 25 Ω/□ pour le graphite. Ces propriétés des matériaux ont été exploitées dans la conception de systèmes de revêtement.

Revêtements conducteurs à base de carbone de MG Chemicals

MG Chemicals a développé deux revêtements conducteurs acryliques utilisant la technologie des paillettes de carbone. 838AR Il s'agit d'un revêtement conducteur acrylique monocomposant formulé avec de la poudre de carbone. 839 Ce revêtement est un revêtement conducteur acrylique monocomposant utilisant des paillettes de graphite plus fines. Les deux revêtements présentent une conductivité suffisante pour la fabrication et la réparation de conduits de mise à la terre, tout en protégeant les pièces métalliques contre la corrosion.      

Pour les plateformes navales constamment exposées à des environnements corrosifs et agressifs, la fiabilité des mises à la terre est essentielle à leur longévité. Les revêtements conducteurs à base de carbone offrent une solution durable et résistante à la corrosion pour de nombreux matériaux, tels que les interfaces métalliques et les composites. Leur intégration dans les programmes de maintenance permet de réduire considérablement les coûts du cycle de vie tout en préservant la fiabilité électrique.

1. Winget, E. (2025, 13 juin). La NRL protège les ressources navales : terrestres, maritimes et aériennes. PUCES.

               https://www.doncio.navy.mil/chips/ArticleDetails.aspx?ID=19312.