Les revêtements composites céramique / polymère : étude de faisabilité par projection thermique à la torche à plasma - cas du système alumine/polymère fluoré
Institution:
BesançonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Polytetrafluoroethylene (PTFE) is a fluoropolymer that has attractive properties such as low coefficient of friction for example. However, its use is limited by a poor abrasive-wearresistance. So, the present study is devoted to the feasibility of composite ceramic-fluoropolymer coatings by plasma spraying to enhance PTFE abrasion resistance. Three ways of research are considered. Firstly, injection of ceramic-polymer (PTFE or PFA) blends is studied. Spraying-parameter optimisation is deduced then from coating characterizations as well as post-treatment installation in order to improve composite microstructure. The second step of the study deals with co-injection. In this case, ceramic and polymerpowders are injected in appropriate location of plasma jet. In a preliminary study, polymer injection conditions are optimised. These parameters are then used to elaborate composite coatings whose microstructure is improvisedby post-treatment. The last part of the study is devoted to spray-drying of ceramic/PTFE composite powderwith a particular morphology. However, only slurry considerations are developed. Optimal contents of each component (initial powders, dispersant, binder) are thus determined to maintain a homogeneous slurry. These values are then used to prepare usable blends in spray-drying.
Abstract FR:
Le polytétrafluoroéthylène (PTFE) est un polymère aux propriétés remarquables, notamment un coefficient de frottement très faible. Cependant, sa résistance médiocre à l'usure abrasive limite son emploi dans toutes applications mécaniques soumises à la rayure. Cette étude s'inscrit donc dans le cadre de la faisabilité de revêtements composites cérampique/polymère fluoré par projection thermique à la torche à plasma, en vue d'améliorer la résistance à l'abrasion du PTFE. Trois axes de recherche sont alors envisagés. La première voie s'intéresse à l'injection d'un mélange de poudres d'Al2O3-TiO2 et de PTFE, d'une part et de PFA, d'autre part. Les différentes caractérisations, effectuées sur les dépôts ainsi obtenus, aboutissent alors à l'optimisation des paramètres de projection, ainsi qu'à la mise en place d'un post-traitement permettant l'affinement de la microstructure. La seconde phase aborde la notion de co-injection, ce découplage assurant l'introduction des deux matériaux dans les zones du jet de plasma qui leur sont les plus appropriées. A l'issu d'une étude préliminaire, les conditions d'injection de la poudre de polymère ont été optimisées. L'utilisation de ces paramètres ont ensuite permis l'élaboration de revêtements composites aux microstructures améliorées par post-traitement. Enfin, la dernière partie se consacre à la mise en forme d'une poudre composite, à architecture articulière, par pulvérisation-séchage ("Spray-drying"). Ce procédé se déroulant en plusieurs étapes, cette étude s'inscrit dans la première phase : la mise en suspension des différents constituants (charges, tensioactif et liant) de la poudre. La nécessité de maintenir une certaine homogénéité au sein des barbotines a alors permis de dégager les teneurs optimales de chaque composant pour aboutir, finalement, à des suspensions pulvérisables.