Élaboration et caractérisations de films anodiques composites lubrifiants à base de PTFE sur substrat d'aluminium

par Julien Escobar

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Laurent Arurault et de Viviane Turq.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les objectifs de ce travail ont consisté à élaborer un film anodique modèle sur substrat d'aluminium, puis des revêtements composites lubrifiants à base de PTFE soit par dépôt en surface soit par incorporation au sein même du film anodique, et enfin d'évaluer rigoureusement l'incidence de la localisation du lubrifiant, vis-à-vis des propriétés tribologiques et mécaniques de ces deux types de composites. L'influence des différentes étapes de traitements de surface, en particulier de l'anodisation en milieu phosphorique, a tout d'abord été étudiée, ce qui a permis l'obtention d'un film anodique modèle de (10,0±0,5)µm d'épaisseur et présentant des pores non connectés de (200±15)nm de diamètre moyen. Les premières techniques de dépôt des particules de PTFE (90 ou 220nm) ont été des sédimentations soit naturelle, soit par ultrasons, soit améliorée par évaporation du solvant, cette dernière ayant permis l'incorporation des particules. Puis, nous avons opté pour une électrophorèse cathodique en milieu aqueux, en mode de tension pulsée, ce qui a permis de limiter l'électrolyse de l'eau et au final d'incorporer des particules de PTFE. Des caractérisations (FEG-SEM, EDX et Raman confocal) ont permis pour la première fois de caractériser in situ ces incorporations et de proposer des taux d'inclusion dans chacun des cas. Enfin, l'influence de l'incorporation du PTFE dans le film anodique a été étudiée au regard des propriétés tribologiques et mécaniques du composite. Il a été notamment démontré que, suivant la quantité de PTFE incorporée, la durée de vie des films composites a été significativement améliorée vis-à-vis de l'usure.

  • Titre traduit

    Preparation and characterizations of PTFE-based composite anodic films on aluminium substrate


  • Résumé

    The objectives of this study were to prepare a standard porous anodic film on an aluminium substrate, and then composite coatings with PTFE lubricant either on the surface or within this anodic film, and finally to evaluate the real impact of the location of the lubricant, on the tribological and mechanical properties of these two types of composites. The influence of the different steps of surface treatments, especially the anodization performed in phosphoric acid electrolyte, has been studied. We successfully prepared a standard anodic film, (10. 0±0. 5) microns thick, with unconnected pores showing (200 ±15) nm as average diameter. The deposition techniques firstly used, were sedimentations either natural or ultrasonic or improved by solvent evaporation. This last technique enabled the effective incorporation of the particles. Then, in order to overcome the limitations of these techniques, we performed cathodic electrophoresis in an aqueous medium, using pulsed voltage mode, which limited the electrolysis of water and finally allowed the effective incorporation of PTFE particles. Characterizations (FEG-SEM, EDX and Confocal Raman) enabled for the first time to characterize in situ these incorporations and to propose inclusion rates in each case. Finally, the influence of the incorporation of PTFE in the anodic film was analyzed regarding tribological and mechanical properties of the composite. It has been shown that, depending on the amount of incorporated PTFE, the lifetime of the composite films was significantly improved regarding wear.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (213 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0267
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