Films composites de nickel et de cuivre à base de graphite et PTFE, élaborés par la technique de dépôt chimique dynamique

Dynamic chemical of NI-PTFE or graphite and CU-PTFE or graphite composite coating

• Auteur / Autrice : Hamid Omidvar
• Direction : Guy Stremsdoerfer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frottement

Métallisation

Nanoparticules

Composites

Résumé

Le procédé de dépôt chimique dynamique est une technique nouvelle qui consiste à métalliser un substrat en projetant simultanément par un aérosol, 2 phases aqueuses dispersées ; l’une contenant un réducteur l’autre un ou plusieurs sels métalliques. Le mélange de ces deux solutions forme un film liquide thermodynamiquement instable. La réaction d’oxydo réduction se déclenche alors à la surface du substrat. Des films de nickel-bore ou de cuivre sont ainsi réalisés, à température ambiante. Ce travail montre la faisabilité d’élaborer par cette technique, des films composites de NiB, NiBP et de cuivre incorporant des micro ou nano particules de graphite ou de PTFE. Les résultats présentés dans ce mémoire concernent d’une part, les caractéristiques d’élaboration (composition des solutions, cinétique de croissance est de 6µmh-1…) de films composites NiB avec graphite ou PTFE, de ternaire NiBP avec graphite ou PTFE, et des films de cuivre-graphite et cuivre-PTFE. D’autre part, nous présentons les résultats concernant les taux d’incorporation des particules dans les matrices métalliques et qui peuvent atteindre, pour le graphite et le PTFE, respectivement, en moyenne 12% et 24%. Ces films fonctionnels possèdent des coefficients de frottement de l’ordre de 0. 1. Avec des films minces de 2µm d’épaisseur, il est possible de réaliser pour les films composites NiB et NiBP, des lubrifiants solides et,dans le cas d’un film composite de cuivre, un film fonctionnel anti-usure.

The technique of dynamic chemical plating is a new method which consists in direct metallization of a substrate. This technique is based on projection of a reducing agent and of a metal salts at the same time but separately onto a conductor or non-conductor substrate. Thus a very thin liquid film is formed and is adsorbed on the surface. This film, containing the active species, is also thermodynamically unstable which means that the oxidation-reduction reaction will occur spontaneously onto the substrate. The NiB and the Copper dynamic deposition were elaborated at room temperature. This work consists of the realization and caracterization of Ni and Cu composite coatings by this technique. This research outlines the development of the codeposition of micro or nano particles of graphite or PTFE in the NiB, NiBP and Cu matrix. The deposition rate under the optimum operating conditions is approximately 6 µmh-1, while the amount of the graphite and PTFE codeposited are about 12% and 24%, respectively. The coefficient of friction of these composites was determined by about 0. 1. With regard to the low coefficient of friction, it is possible to realize the thin films of NiB and NiBP composite with the thickness of 2µm for the applications of the solid lubricants on the one hand and the copper composite coating in order to the anti-wear functional films on the other hand.