Dans le domaine de l'aéronautique et du spatial, certaines pièces métalliques sont soumises à de fortes contraintes de frottement, d'usure éventuellement associées à de grande variations de température. Certaines de ces pièces en aluminium ou en titane peuvent être anodisées. L'objectif de ce travail est d'élaborer un film anodique composite lubrifiant à base de PTFE, sur substrat d'aluminium afin d'améliorer la durée de vie des pièces mécaniques et limiter les dissipations d'énergie.
Le procédé d'élaboration est composé de deux étapes : les prétraitements du substrat d'aluminium, suivi de l'anodisation en milieu phosphorique. L'influence des différents paramètres opératoires sur la microstructure et la composition du film anodique résultant a été étudiée. Il a été montré notamment que leur ajustement permet de contrôler précisément le diamètre des pores.
Deux techniques d'incorporation ont été ensuite expérimentées à partir d'une dispersion aqueuse de particules de PTFE : la sédimentation optimisée et l'électrophorèse. La sédimentation optimisée a permis l'incorporation des particules à l'intérieur de la structure poreuse mais de façon hétérogène. L'incorporation des particules a également été possible par électrophorèse en milieu aqueux à l'aide d'une tension pulsée.
L'influence de cette incorporation de PTFE dans le film anodique au regard des propriétés tribologiques et mécaniques du composite a enfin été étudiée. Il a été démontré que, suivant la quantité de PTFE incorporée, la durée de vie des films composites a été significativement améliorée avec cependant une légère diminution des propriétés mécaniques. |
In the field of aeronautics and spatial, metallic parts are subject to high stresses of friction, wear, possibly associated with large temperature variations. Some of these pieces of aluminum or titanium can be anodized. The objective of this work is to develop a composite anodic film PTFE lubricant on aluminum substrate to improve the life of mechanical parts and reduce energy dissipation.
The elaboration process is composed of two stages: pre-treatments of the aluminum substrate, followed by anodizing in phosphoric medium. The influence of different operating parameters on the microstructure and composition of the resulting anodic film was studied. It has been shown in particular that their adjustment allows precise control of the pore diameter.
Two techniques for incorporation were then tested from an aqueous dispersion of PTFE particles: improved sedimentation and electrophoresis. Improved sedimentation allowed the incorporation of the particles within the porous structure, but in a heterogeneous way. The incorporation of particles was also possible by electrophoresis in an aqueous medium using pulsed voltage.
The influence of the incorporation of PTFE in the anodic film regarding tribological and mechanical properties of the composite was finally investigated. It has been shown that, depending on the amount of PTFE incorporated, the lifetime of the composite films was significantly improved but with a slight decrease in mechanical properties. |