Caractérisation physico-chimique de revêtements et films minces à applications tribologiques

Abstract

Lorsque deux corps solides sont en contact, il faut exercer une force ou un couple pour vaincre la resistance au mouvement relatif : c'est le frottement et, plus precisement, le frottement dit statique qui s'oppose a ce mouvement relatif. Au fur et a mesure que se poursuit le mouvement relatif des deux corps, le frottement evolue (frottement dynamique) et il se produit un endommagement de leur surface : formation de rayures, changement d'aspect, perte ou gain de matiere (usure ou transfert), transformation physico-chimique. Pour maitriser le frottement, limiter l'usure, le transfert et la degradation superficielle, on peut lubrifier le contact, c'est-a-dire interposer un corps fluide ou solide aisement cisaillable, et/ou revetir les corps d'un film d'epaisseur submicronique ou micronique. La tribologie est l'etude de ces phenomenes de frottement, lubrification et usure qui concernent aussi bien les elements de machine que les contacts roue-rail et pneumatique/revetements routiers, le freinage, la mise en forme des materiaux. Dans cet article des exemples sont traites, ils servent d'illustration aux modes de fonctionnement. Ils concernent des solutions classiques ou des solutions futures qui sont actuellement l'objet de recherches. Mais il faut noter que pour une application decrite les objectifs peuvent etre multiples : en effet il est parfois necessaire de maitriser le frottement et en meme temps de limiter l'usure et l'endommagement. Les exemples seront donc traites en consequence. Le but est de comprendre le lien entre la tribologie, qui est generalement une approche mecanique des materiaux, et la physico-chimie. On notera que l'epaisseur des revetements est adaptee a l'application. On montrera l'interet de la solution revetue par rapport au substrat nu. Ceci necessite au premier chef que le revetement adhere bien au substrat. En preambule, on discute donc le probleme de son adhesion sur le substrat.