Matériaux de friction
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sur une surface dure. Dans ce cas, si le revêtement est suffisamment mince, le matériau support et le film déterminent respectivement la surface de contact réelle et la
contrainte de cisaillement des jonctions au niveau de l’interface. Le coefficient de
frottement s’exprime alors par la relation:
Ces revêtements sont le plus souvent mis en œuvre par:
• adsorption de molécules polaires en surface,
• réaction entre un agent actif et la surface,
• transfert mécanique sur la surface par frottement, placage ou laminage,
• préformation avec dépôts électrolytiques ou liants résineux ou céramiques.
Les revêtements solides opérant à haute température en présence de gaz tels
que l’oxygène, l’hydrogène, l’azote, doivent présenter de plus une bonne stabilité
thermique. L’oxydation et la décomposition du revêtement ou la formation de composés nouveaux (instabilité chimique) et la transformation de la structure cristalline
(instabilité physique), provoquées aux températures élevées par la réaction de
l’atmosphère environnante avec le revêtement, entraînent, en général, l’altération
des propriétés mécaniques et par là même la modification des caractéristiques de
frottement et d’adhérence. Ceci peut aussi modifier la résistance à l’usure. L’efficacité en fonction du temps, la durée de vie et la résistance à l’usure d’un revêtement
sont d’autant meilleures que la tension de vapeur est faible. L’adhérence et le frottement sont aussi modifiés par l’oxydation du substrat par l’atmosphère ambiante, si
l’oxygène est soluble dans le film ou si ce dernier est poreux, par le revêtement
lui-même s’il présente une agressivité corrosive.
L’un des paramètres importants des lubrifiants solides est la structure cristalline. Les meilleurs résultats en frottement sont obtenus avec des composés à structure lamellaire. Cette constatation s’explique à partir des propriétés anisotropes des
structures cristallines généralement hexagonales ou rhombohédriques. Les liaisons
atomiques dans le plan hexagonal sont de type covalent ou ionique et par conséquent
très résistantes. La distance atomique entre deux plans basaux est toujours supérieure à celle des atomes disposés dans un même plan. Il en résulte suivant le cas,
que les liaisons atomiques ou les forces de Van der Waals entre deux plans basaux
sont beaucoup plus faibles que les précédentes. Cette anisotropie du réseau cristallin
facilite le déplacement tangentiel des couches, et réduit le facteur de frottement.
25.7.2 Lubrifiants à structure lamellaire
Le graphite est l’un des plus anciens lubrifiants solides. Ses performances à
haute température ne sont cependant pas toujours satisfaisantes. Le comportement
du frottement du graphite est modifié par l’humidité relative et la teneur en oxygène
µ
τ film
p 0 substrat
---------------- -
=
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sur une surface dure. Dans ce cas, si le revêtement est suffisamment mince, le matériau support et le film déterminent respectivement la surface de contact réelle et la
contrainte de cisaillement des jonctions au niveau de l’interface. Le coefficient de
frottement s’exprime alors par la relation:
Ces revêtements sont le plus souvent mis en œuvre par:
• adsorption de molécules polaires en surface,
• réaction entre un agent actif et la surface,
• transfert mécanique sur la surface par frottement, placage ou laminage,
• préformation avec dépôts électrolytiques ou liants résineux ou céramiques.
Les revêtements solides opérant à haute température en présence de gaz tels
que l’oxygène, l’hydrogène, l’azote, doivent présenter de plus une bonne stabilité
thermique. L’oxydation et la décomposition du revêtement ou la formation de composés nouveaux (instabilité chimique) et la transformation de la structure cristalline
(instabilité physique), provoquées aux températures élevées par la réaction de
l’atmosphère environnante avec le revêtement, entraînent, en général, l’altération
des propriétés mécaniques et par là même la modification des caractéristiques de
frottement et d’adhérence. Ceci peut aussi modifier la résistance à l’usure. L’efficacité en fonction du temps, la durée de vie et la résistance à l’usure d’un revêtement
sont d’autant meilleures que la tension de vapeur est faible. L’adhérence et le frottement sont aussi modifiés par l’oxydation du substrat par l’atmosphère ambiante, si
l’oxygène est soluble dans le film ou si ce dernier est poreux, par le revêtement
lui-même s’il présente une agressivité corrosive.
L’un des paramètres importants des lubrifiants solides est la structure cristalline. Les meilleurs résultats en frottement sont obtenus avec des composés à structure lamellaire. Cette constatation s’explique à partir des propriétés anisotropes des
structures cristallines généralement hexagonales ou rhombohédriques. Les liaisons
atomiques dans le plan hexagonal sont de type covalent ou ionique et par conséquent
très résistantes. La distance atomique entre deux plans basaux est toujours supérieure à celle des atomes disposés dans un même plan. Il en résulte suivant le cas,
que les liaisons atomiques ou les forces de Van der Waals entre deux plans basaux
sont beaucoup plus faibles que les précédentes. Cette anisotropie du réseau cristallin
facilite le déplacement tangentiel des couches, et réduit le facteur de frottement.
25.7.2 Lubrifiants à structure lamellaire
Le graphite est l’un des plus anciens lubrifiants solides. Ses performances à
haute température ne sont cependant pas toujours satisfaisantes. Le comportement
du frottement du graphite est modifié par l’humidité relative et la teneur en oxygène
µ
τ film
p 0 substrat
---------------- -
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