Etudes des procédés d'élaboration et des propriétés des revêtements de PEEK et de ses composites

Study on the elaboration and properties of PEEK and its composite coatings

• Auteur / Autrice : Ga Zhang
• Direction : Hanlin Liao
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de technologie de Belfort-Montbéliard (1999-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères

Traitements de surface

Résumé

Depuis plusieurs années, des dépôts thermoplastiques deviennent attrayants pour répondre aux exigences économiques et écologiques du domaine industriel. Le PEEK (polyétheréthercéone) est un polymère aux propriétés mécaniques, notamment tribologique, remarquables. Son comportement tribologique, notamment sa capacité de anti-usure, peut être amélioré par l'ajout des renforts sous forme de particule ou de fibre. Des études préliminaires montrent que des dépôts de PEEK pur ont des bonnes propriétés mécaniques. Cependant, c'est difficile d'obtenir des dépôts composites homogènes à base de PEEK en utilisant les techniques traditionnelles de l'élaboration du dépôt en raison de l'agglomération inévitable de ces renforts et la mauvaise coulabilité des poudres de PEEK. Cette étude a donc pour objectif de réaliser des dépôts à base de PEEK (PEEK pur et PEEK+renfort) et d'étudier leurs propriétés mécaniques, notamment leurs comportements en frottement. Dans ce contexte, quatre aspects suivants ont été étudiés. Dans un premier temps, on développe un nouveau procédé pour élaborer des dépôts à base de PEEK (dépôt pur et composite) par la technique de sérigraphie. La seconde phase traite le comportement lors de la cristallisation du dépôt amorphe de PEEK ; la corrélation entre ce comportement et certaines propriétés mécaniques des dépôts a été clarifiée. Ensuite, le comportement en frottement et le mécanisme tribologique des dépôts à base de PEEK ont été étudiés. A la fin, une étude sur la faisabilité de densification par laser des dépôts à base de PEEK a été effectuée afin de éviter un possible surchauffe du dépôt métallique provoqué par le traitement thermique destiné à densifier le dépôt.

In recent years, driven by economic and ecologic reasons, thermoplastic coatings have been very attractive for industrial applications. The PEEK (polyetheretherketone) is a polymer with excellent mechanic properties, in particular a good tribological performance. Its tribological behaviour, especially wear resistance properties, can be improved when it is reinforced by the micro-fillers in forms of particles or fibres. Some previous studies show that the pure PEEK coating exhibits good mechanical properties. However, homogenizing the reinforcements in PEEK matrix seems very difficult in the elaboration process. Therefore, it's difficult to obtain a homogeneous PEEK based composite coating using the conventional coating methods. The objective of this work is thus to realize PEEK based coatings (pure and composite) with good mechanical performances. With regard to this aim, four following directs of work have been carried out. Firstly, a new method for the elaboration of PEEK based coatings was developed using screen printing technique. Secondly, the crystallization behaviour of amorphous PEEK coating was studied and this crystallization behaviour was correlated with coating mechanical properties. Thirdly, the frictional performances of PEEK based coatings were examined; the frictional mechanism was discussed. Finally, a study on the feasibility of densifying by laser the PEEK based coatings was performed.