Élaboration sur substrat aluminium de couches anodiques dures d'épaisseurs fines, anti-abrasion et autolubrifiantes

Elaboration of thin and hard anodic layers on aluminium substrates for abrasion resistance and selflubricating properties

• Auteur / Autrice : Jérémy Daval
• Direction : Laurence Ricq, Virginie Moutarlier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 27/11/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut UTINAM (Univers, transport, interfaces, nanostructures, atmosphère et environnement, molécules) (Besançon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-2024)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Langlade
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mireille Turmine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Delphine Veys, Laurent Arurault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frottement

Anodisation

Aluminium

Mots clés libres

Anodisation dure

Anti-Abrasion

Autolubrification

Aluminium

Hard anodizing

Abrasion resistance

Self lubricating

Aluminum

Résumé

L’aluminium est largement utilisé dans l’aéronautique pour ses propriétés physiques, notamment sa faible masse volumique. Pour les pièces en aluminium subissant du frottement, l’anodisation dure est préférée à l'anodisation conventionnelle afin d'augmenter la dureté et la résistance à l'usure. L’inconvénient de ce traitement est le coefficient de frottement élevé qui en découle. L’objectif de cette thèse en collaboration entre l’Institut UTINAM et Aalberts Surface Technologies (AST) est de conférer des propriétés autolubrifiantes aux couches anodiques dures sur alliages d'aluminium, sans que cela ne soit au détriment des autres propriétés. Dans un premier temps, la prise en main des pratiques industrielles de AST est l’occasion de créer un référentiel avec la solution industrielle actuelle mise en place lorsqu’un coefficient de frottement amélioré est demandé. Les développements pour que la couche anodique soit autolubrifiante tout en restant dure et résistante à l’abrasion comportent deux parties. La première porte sur l’étude de l’incorporation d’un polymère électrodéposable avec des propriétés lubrifiantes dans la profondeur des pores de la couche anodique sulfurique dure. La deuxième partie repose sur la création d’une couche composite en une unique étape pendant l’anodisation, en ajoutant des particules lubrifiantes à l’électrolyte d’anodisation. Cette partie est divisée en deux, avec l’utilisation d’un électrolyte usuel ou l’utilisation d’un électrolyte innovant.

Aluminum is widely used in the aerospace industry for its physical properties, particularly its low density. For aluminum parts subject to friction, hard anodizing is preferred to conventional anodizing in order to increase hardness and wear resistance. The drawback of this treatment is the resulting high coefficient of friction. The aim of this thesis, a collaboration between the UTINAM Institute and Aalberts Surface Technologies (AST), aims to achieve self-lubricating properties to hard anodic coatings on aluminum alloys, while keeping other properties. In a first step, familiarizing ourselves with AST's industrial practices is an opportunity to create a benchmark with the current industrial solution used when an improved coefficient of friction is required. Developments to ensure that the anodic layer is self-lubricating while remaining hard and abrasion-resistant are divided into two parts. The first involves studying the incorporation of an electrodepositable polymer with lubricating properties into the pore depth of the hard sulfuric anodic layer. The second part is based on the creation of a composite layer in a single step during anodizing, by adding lubricating particles to the anodizing electrolyte. This part is divided in two, with the use of a conventional electrolyte or the use of an innovative electrolyte.