Contribution à la compréhension des mécanismes de lubrification par particules colloidales

par Audrey Molza

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Louis Mansot.

Soutenue le 23-06-2016

à l'Antilles , dans le cadre de École doctorale Milieu insulaire tropical à risques : protection, valorisation , santé et développement (Pointe-à-Pitre) , en partenariat avec Groupe de Technologie des Surfaces et Interfaces (équipe de recherche) .

Le président du jury était Jean-Michel Martin.

Le jury était composé de Jean-Michel Martin, Jean Denape, Antonius A. Lubrecht, Laurence Romana, Philippe Thomas.

Les rapporteurs étaient Jean Denape, Antonius A. Lubrecht.


  • Résumé

    L’utilisation des additifs conventionnels (MoDTC, ZnDTP) dans les lubrifiants pour réduire le frottement et l’usure de pièces frottantes ont montré des limitations. Afin de pallier les faiblesses de ces additifs de nouvelles stratégies de lubrification ont été développées en utilisant des particules colloïdales de phases réductrices de frottement et d’usure. Les travaux antérieurs ont montré que l’introduction d’un lubrifiant solide composé de nanoparticules lamellaires en présence d’un liquide de faible viscosité entraînait une réduction spectaculaire du coefficient de frottement. L’objectif principal de la thèse est donc l’élucidation des mécanismes d’action mis en œuvre lors de ce processus de réduction du frottement. L’ensemble des résultats expérimentaux, acquis au cours des essais réalisés sur les films de nanoparticules (graphite exfolié et CND-G) en présence de pentane ou en présence de dispersion de nanoparticules dans le dodécane, à l’aide d’un tribomètre alternatif à géométrie sphère/plan, nous a permis de montrer que le processus de réduction du frottement est lié à la formation d’un contact conforme par constitution d’un film épais de nanoparticules agglomérées dans la zone de pénombre de Hertz conduit au changement de régime de lubrification limite vers un régime mixte ou EHD. Les analyses physico-chimiques du contact en glissement lubrifié par spectrométrie Raman in situ nous a permis de montrer que le film lubrifiant est constitué de la dispersion de nanoparticules dans le liquide et que le processus spécifique de réduction du frottement est aussi associé à l’orientation des nanoparticules parallèlement aux surfaces de glissement.

  • Titre traduit

    Contribution to the understanding of lubricant mechanisms by colloidal particles


  • Résumé

    The use of conventional additives (MoDTC, ZnDTP) in lubricants to reduce friction and wear of friction parts have shown limitations. To overcome the limitations of these additives new lubrication strategies were developed using friction reducer colloidal particles. Previous work has shown that the introduction of a solid lubricant composed of nanoparticles dispersed in the lubricating base oil presenting a low viscosity has shown a reduction of the friction. The aim of the thesis is the elucidation of the mechanisms of action used during the process of friction reduction. All the experimental results acquired during the tests on the films of nanoparticles (exfoliated graphite and CND-G) in the presence of pentane or presence of nanoparticles dispersion in dodecane, using a alternating tribometer geometry sphere / plan allowed us to show that the friction reducing process is related to the formation of a conform contact by the formation of a thick film of agglomerated nanoparticles in Hertz penumbra that led to a transition of lubrication boundary regime to a mixed or EHD regime. The physicochemical analyzes of sliding contact by in situ spectrometry Raman in situ allowed us to show that the lubricant film is composed of the dispersion of nanoparticles in the liquid and the specific friction reduction mechanims is also associated to the orientation of nanoparticles parallel to the sliding surfaces.


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Informations

  • Sous le titre : Contribution à la compréhension des mécanismes de lubrification par particules colloidales
  • Détails : 1 vol. (142 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 137-142. Annexes
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