Adhérence et durabilité en milieu sec et humide de multi matériaux acier/polymère thermoplastique

Adhesion and durability in wet and dry environment of thermoplastic polymer / steel multimaterial

• Auteur / Autrice : Roland Rahme
• Direction : Philippe Cassagnau, Daniel Sage
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 16/12/2010
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Léonard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marjolaine Doux, Didier Verchère
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-France Vallat, Jacques-Alain Petit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Détérioration

Électrophorèse

Traitements de surface

Adhésion (physique)

Mots clés libres

Adhérence

Interface

Assemblage métal/polymère

Traitement de surface

Cataphorèse

Vieillissement humide

Adhesion

Interface

Steel/polymer assembly

Surface treatment

Cataphoresis

Humid ageing

Résumé

L'objectif de notre travail est de développer un composite acier/polymère épais qui vise à apporter l'allègement de structure. Ce produit doit valider tous les tests classiques de l'automobile, notamment l'emboutissage, la mise en peinture, la tenue entre -40 ºC et 80 ºC, l'antigravillonage et la corrosion. Il est donc primordial d'avoir une adhésion suffisante pour permettre au composite de supporter les contraintes générées lors de la mise en oeuvre et les phénomènes de vieillissement en milieux hostiles. Dans notre cas, le polymère utilisé est un bicouche de 300 μm d'épaisseur. Il est constitué d'une couche adhésive de polypropylène greffé anhydride maléique et d'une couche de renfort de polypropylène. L'acier utilisé est un acier galvanisé DP 500 d'épaisseur 0.5 mm traitée chimiquement par une solution à base d'acide hexafluorotitanique. Afin d'optimiser les systèmes, on a étudié l'influence du traitement de surface (composition, nature, etc) sur l'adhésion avant et après vieillissement humide. L'objectif est de maitriser les paramètres prépondérants sur les niveaux d'adhérence, le mode de rupture et les mécanismes de délamination

The aim of this work is to develop a thick steel / polymer composite for weight savings in automotive industry. Formability, dent and corrosion resistance, damping behaviour, impact resistance (-30°C; + 80°C) could be offered by such materials. A key challenge when developing steel/polymer composite is to ensure a high steel/polymer adhesion level to face material processing (e.g. cutting, forming, ED-paint process) and ageing. The material described in this paper is a two-layer composite consisting of a rigid polymer layer of typically 0.3 mm and one thin Zn coated steel skin of 0.5mm. The metal is treated with a hexafluorotitanic acid based conversion coating (standard solution) and the polymer is a two-layer film displaying: - an adhesive layer (40 μm) of maleic anhydride grafted polypropylene - an reinforced polypropylene copolymer layer (260 μm) The influence of the conversion coating (nature, composition) and the ageing behavior in humid environment in order to optimize the steel/polymer multi-material have been studied in this work