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Analyse et technologie des surfaces
Les céramiques techniques les plus utilisées en tribologie sont: les borures, les
carbures, les nitrures, les oxydes purs ou mixtes, les siliciures, les verres.
Les céramiques diffèrent des métaux par leur structure cristalline comportant
des liaisons ioniques ou covalentes fortes et directionnelles qui leur assurent une
grande cohésion et une faible aptitude à l’adhésion. Cela se traduit par une dureté
élevée et leur permet de supporter des températures élevées, ce qui les rend incontournables pour certaines applications.
Le glissement à sec céramique/céramique se caractérise par un frottement relativement élevé. Les valeurs de frottement dynamique classiquement mesurées se situent
entre 0,3 et 1. Les importantes variations des facteurs de frottement des céramiques
avec la nature du milieu environnant, la température, la charge et la vitesse, sont attribuées aux modifications physicochimiques qui se développent en surface et aux fracturations qui peuvent apparaître dans les zones de contact (tab. 23.2).
Tableau 23.2 Valeurs indicatives de facteur de frottement de céramiques techniques.
Les facteurs environnementaux interviennent d’une manière décisive. Malgré
leur réputation d’inertie chimique, les céramiques sont sensibles aux réactions tribochimiques. Celles-ci génèrent des films réactifs qui modifient les facteurs de frottement. C’est en particulier le cas en présence de fluides polaires.
Un deuxième paramètre déterminant est lié au comportement fragile des
céramiques. Les contraintes de tension qui se développent dans les contacts lorsque
des glissements se produisent, peuvent provoquer des fractures qui limitent les charges admissibles par ces matériaux. Le bénéfice de la grande dureté des céramiques
ne peut donc être mis à profit que dans les contacts roulants ou en présence de lubrifiants ou de fluides polaires assurant des facteurs de frottement faibles.
23.4.4 Frottement des polymères
Le frottement des polymères est fortement dépendant de paramètres tels que:
• leur structure interne,
• la pression de contact,
Couples
µ d
Environnement
Alumine/Alumine
Alumine/SiC
Zircone/Zircone
SiC/SiC
TiN/TiN
Si 3 N 4 /Si 3 N 4
≥ 0,5 (Usure)
≤ 0,2
≥ 0,5 (Usure)
≥ 0,5 (Usure)
0,12
≥ 0,5 (Usure)
≈ 0,15
0,08
≥ 0,5
0,07
Air sec
Eau
Air sec
Air sec
Lubrifiant
Air sec
Eau
Lubrifiant
Air sec
Lubrifiant
Analyse et technologie des surfaces
Les céramiques techniques les plus utilisées en tribologie sont: les borures, les
carbures, les nitrures, les oxydes purs ou mixtes, les siliciures, les verres.
Les céramiques diffèrent des métaux par leur structure cristalline comportant
des liaisons ioniques ou covalentes fortes et directionnelles qui leur assurent une
grande cohésion et une faible aptitude à l’adhésion. Cela se traduit par une dureté
élevée et leur permet de supporter des températures élevées, ce qui les rend incontournables pour certaines applications.
Le glissement à sec céramique/céramique se caractérise par un frottement relativement élevé. Les valeurs de frottement dynamique classiquement mesurées se situent
entre 0,3 et 1. Les importantes variations des facteurs de frottement des céramiques
avec la nature du milieu environnant, la température, la charge et la vitesse, sont attribuées aux modifications physicochimiques qui se développent en surface et aux fracturations qui peuvent apparaître dans les zones de contact (tab. 23.2).
Tableau 23.2 Valeurs indicatives de facteur de frottement de céramiques techniques.
Les facteurs environnementaux interviennent d’une manière décisive. Malgré
leur réputation d’inertie chimique, les céramiques sont sensibles aux réactions tribochimiques. Celles-ci génèrent des films réactifs qui modifient les facteurs de frottement. C’est en particulier le cas en présence de fluides polaires.
Un deuxième paramètre déterminant est lié au comportement fragile des
céramiques. Les contraintes de tension qui se développent dans les contacts lorsque
des glissements se produisent, peuvent provoquer des fractures qui limitent les charges admissibles par ces matériaux. Le bénéfice de la grande dureté des céramiques
ne peut donc être mis à profit que dans les contacts roulants ou en présence de lubrifiants ou de fluides polaires assurant des facteurs de frottement faibles.
23.4.4 Frottement des polymères
Le frottement des polymères est fortement dépendant de paramètres tels que:
• leur structure interne,
• la pression de contact,
Couples
µ d
Environnement
Alumine/Alumine
Alumine/SiC
Zircone/Zircone
SiC/SiC
TiN/TiN
Si 3 N 4 /Si 3 N 4
≥ 0,5 (Usure)
≤ 0,2
≥ 0,5 (Usure)
≥ 0,5 (Usure)
0,12
≥ 0,5 (Usure)
≈ 0,15
0,08
≥ 0,5
0,07
Air sec
Eau
Air sec
Air sec
Lubrifiant
Air sec
Eau
Lubrifiant
Air sec
Lubrifiant