Etude de l’influence de la physicochimie et de la texturation de surface sur l’adhérence métal - Poly(Ether Ether Ketone) (PEEK)

par David Gravis

Thèse de doctorat en Science des matériaux

Sous la direction de Jean-François Coulon et de Fabienne Poncin-Epaillard.

Soutenue le 15-03-2019

à Le Mans , dans le cadre de École doctorale Matière, Molécules et Matériaux (Le Mans) , en partenariat avec Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans) (laboratoire) et de Institut des Molécules et Matériaux du Mans / IMMM (laboratoire) .


  • Résumé

    La faible densité et les propriétés mécaniques remarquables des composites polymères en font des matériaux de choix pour remplacer les métaux. Cependant, leurs propriétés physicochimiques rendent leurs surfaces peu adhésives pour divers types de revêtements. Pour améliorer l’adhérence de revêtements métalliques sur des substrats de PEEK, et pour mieux comprendre les mécanismes de l’adhésion, les propriétés de surface du matériau ont été modifiées par des procédés physiques en voie sèche.D’une part, cette étude montre que les traitements par plasma oxydants (à basse pression, ou à pression atmosphérique) permettent d’améliorer la mouillabilité de la surface et l’adhérence de revêtements métalliques, par l’augmentation de la polarité de la surface, quantifiée par XPS. D’autre part, cette étude montre que l’ablation laser infrarouge à impulsion femtoseconde permet la gravure d’un motif dense, induisant de meilleures tenues mécaniques de l’assemblage. Enfin, cette étude montre que la modification de la chimie et de la topographie combinées améliore davantage ce potentiel d’adhérence.Le but de cette étude est d’ouvrir une voie vers un modèle décrivant les mécanismes de l’adhésion, influencés par la chimie de surface et la géométrie d’un motif, en s’appuyant sur un modèle mécanique permettant de décrire la dynamique des contraintes se propageant au travers de l’interface, en tenant compte des propriétés mécaniques des matériaux.

  • Titre traduit

    Study of the influence of the surface physicochemistry and texturing on the metal-poly(ether ether ketone) (PEEK) adhesion


  • Résumé

    Thanks to their low densities and good mechanical properties, polymer composites are good candidates for metal alloys substitutes. However, their physicochemical properties limit their adhesion potential towards several types of coatings. In order to improve metallic thin films adhesion on PEEK substrates, and to better comprehend adhesion mechanisms, dry-phase methods have been used to alter the surface properties of the material.First, this study shows that oxidative plasma treatments (at low or at atmospheric pressure) improve the wettability and the practical adhesion of metallic coatings, by an increase of the polar component of the surface, as measured by XPS. Second, this study shows that dense patterns etched by an infrared femtosecond laser allow good practical adhesion of the metallic thin films on the substrate. Finally, this study shows that the modification of both surface chemistry and the surface topography at the same time further improves the practical adhesion of the metallic thin films.The goal of this study is to propose a route towards a model describing the combined influence of surface texture and chemistry, with the support of a mechanical model describing the dynamics of the stress dissipation through the interface while taking into account the mechanicals properties of the interfacial materials.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 01-04-2020

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