Introduction :
Le
frottement est défini par un coefficient sans dimension noté µ, il est
caractérisé par la relation suivante µ = Ft /Fn, où Ft est la force
de frottement, et Fn est la charge normale à la surface. Le coefficient de
frottement µ peut grandement varier en fonction entre autre de l’état des
surfaces et des paramètres environnementaux. La tribologie est la science qui
étudie les frottements, nous parlons alors de contact tribologique lorsque deux
surface sont mises en mouvement relatif l’une par rapport a l’autre.
Le
processus tribologique complet d’un contact est complexe à appréhender car il
implique simultanément des frottements, des usures, des déformations mécaniques
et des changements chimiques à différentes échelles, comme le résume la
figure1, un contact entre deux surfaces, appelées partenaires va induire
plusieurs changements. Le contact tribologique est donc expliqué en changement à l’échelle
macroscopique et microscopique, chimique, moléculaire et en transfert des
matériaux.
Fig.1 :
Synoptique des
phénomènes multi-échelles mis en œuvre dans un contact.
Cinq paramètres principaux influencent le
contact : la nature, la différence de dureté et l’état de surface des deux
matériaux en contact ainsi que la taille et la dureté des débris présents, qui
proviennent soit d’une source extérieure soit de l’usure des partenaires. Le
frottement engendre une énergie mécanique sous forme de chaleur, cette
élévation de température apporte
des complications et favorise les phénomènes de soudure, de diffusion
d’éléments ou encore des réactions avec le milieu ambiant (oxydation, formation
de sels,.....). Par ailleurs, d’autres éléments ont une influence, comme les
paramètres environnementaux tels que l’humidité, présence de polluants, les
forces impliquées et la vitesse de mouvement lors du contact. Il existe
plusieurs techniques permettant de modifier les propriétés d'un matériau afin qu'il réponde aux exigences
d'une application spécifique.
Dans ce sens, les traitements de surfaces représentent une
solution des plus intéressantes pour améliorer la résistance à I’usure. Au sein
du secteur industriel, l'élaboration et le développement de couches minces,
fonctionnelles par définition, constituent l'un des principaux enjeux
industriels et sociétaux . En effet, un revêtement en couches minces est une
fonctionnalisation d’une surface permettant d’augmenter la durée de vie et/ou
les performances de l’objet sur lequel elle est déposée. Cet apport de matière
en surface d’un composant d’un système a pour but de limiter son impact
économique en usage (diminution des coûts de maintenance) et environnemental
(préservation des ressources). Leurs applications industrielles se repartissent
entre la prévention à l’usure sur des pièces neuves, et la réparation.
Le
marché des couches minces croit de manière exponentielle, la standardisation du
procédé permet a des entreprises
d’intégrer le savoir-faire développé par
les pionniers des années précédentes. Les gains économiques prouvés par
cette technique justifient l’investissement dans des équipements permettant de
mettre en œuvre ce procédé.
Une serie d'article suivera ce qui permettra de mettre de la lumiere sur une technique particulière de traitement de surface et qui est la pulvérisation
cathodique magnétron, que j'ai personnelement employée pour former sur un substrat en acier des
revêtements durs en couches minces résistants à l’usure.
