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GGB - Innovating Tribological Solutions

Revêtements de surface

Types de revêtements de surface

Par définition, un revêtement est une couche de couverture appliquée à la surface d'un objet (appelé substrat) qui peut avoir différentes fonctions, telles que : décorative, technique, ou les deux [1].

Quelques exemples de revêtements de surface : 

  • Les peintures industrielles développées pour protéger les murs intérieurs et extérieurs des bâtiments et des maisons,
  • Les revêtements industriels développés pour protéger les composants mécaniques de la corrosion chimique et des conditions climatiques,
  • Les revêtements tribologiques développés pour leurs propriétés antifriction et une meilleure résistance à l'usure des surfaces en contact.

Les revêtements polymère à apposer sur un substrat se présentent d'abord sous la forme d'une peinture appliquée conformément à la géométrie de la pièce. La peinture est ensuite séchée et durcie pour former le revêtement technique final.

 

Types de revêtements de surface

  • Revêtements métalliques

    Les revêtements métalliques comportent généralement une couche protectrice de substrat métallique, résistante à la corrosion et qui protège la surface des conditions climatiques. Ceci est rendu possible en modifiant les propriétés de la surface métallique elle-même [2].
    Il existe différentes techniques pour appliquer des revêtements métalliques sur une surface. Voici quelques exemples de techniques d'application/utilisation de revêtements métalliques :

    • La galvanisation à chaud consiste à recouvrir les matériaux ferreux d'une couche de zinc en les plongeant dans du zinc fondu à haute température. À la fin du processus, le carbonate de zinc (ZnCO3) en surface protège les surfaces en acier de la corrosion et des rayures grâce à sa résistance et sa stabilité.
    • Électrodéposition : revêtement d'une surface métallique avec un autre métal par électrolyse pour améliorer la résistance à la corrosion du substrat métallique. 
    • Anodisation : procédé qui permet d'augmenter l'épaisseur de la couche d'oxyde naturelle des métaux en utilisant une approche de passivation électrolytique. Le terme "anodisation" vient de l'utilisation des pièces à traiter comme "anode" dans la cellule du système électrolytique. 
  • Revêtements en carbone de type diamant (DLC)

    Les DLC, ou structures en carbone de type diamant, sont des formes métastables de carbone amorphe (sous la forme sp3) offrant une résistance mécanique et chimique élevée, une certaine flexibilité, ainsi que des propriétés optiques en fonction du carbone amorphe utilisé [3]. Le revêtements DLC a été fréquemment utilisé en raison du large éventail d'applications. Il peut être utilisé comme revêtement de protection dans les fenêtres optiques, les disques de stockage magnétique, les pièces automobiles, etc...

    Ces revêtements sont généralement produits par des procédés de dépôt physique en phase vapeur tels que la pulvérisation, le faisceau ionique, le dépôt par laser pulsé et les systèmes d'arc cathodique sous vide. Ces techniques sont principalement basées sur des technologies de dépôt, dans lesquelles des atomes de carbone sont chargés avec une quantité d'énergie constante et connue, puis "bombardés" sur le substrat. La quantité d'énergie par unité d'ion est différente pour chaque technologie de dépôt. Par conséquent, les revêtements DLC préparés par différentes techniques de dépôt possèdent des caractéristiques différentes.

    Plus récemment, les revêtements DLC ont été mentionnés comme revêtement tribologique en raison de leur résistance élevée à l'usure abrasive/adhésive, ce qui en fait d'excellents matériaux dans des conditions de pression de contact élevée. Cependant, pour les matériaux de substrat ferreux, il est important de s'assurer que le revêtement ne sera pas exposé à des températures élevées ou le substrat (ou la contre-face tribologique) pourrait se cémenter, absorbant les formes de carbone du revêtement et réduisant sa dureté. 

  • Revêtements céramique

    La composition des revêtements céramique peut varier considérablement tout en conservant leurs caractéristiques céramique. 
    Ces revêtements peuvent également être fabriqués par des procédés de dépôt physique ou chimique en phase vapeur, mais ils conviennent également à une application par des techniques de pulvérisation thermique telles que l'oxy-combustion à grande vitesse (HVOF) ou la pulvérisation à froid.
    Des exemples de revêtements céramique sont les revêtements d'alumine constitués d'Al3O2 et de carbure de silicium (SiC), mais il existe aussi une très large gamme de revêtements en plein développement.

  • Revêtements hybrides céramique-polymère

    Les revêtements hybrides céramique-polymère sont constitués de composants synthétiques de silice ou à base de silice dans leur structure principale. Généralement, ces revêtements sont produits par des procédés Sol-gel. 
    Les revêtements hybrides céramique-polymère se caractérisent par une résistance élevée aux rayures et une grande dureté, ainsi que par une stabilité chimique et thermique, une porosité contrôlable, une inertie biologique et une grande transparence [4].
    Ces revêtements peuvent être utilisés dans des applications variées en raison de leur adaptabilité. Le processus Sol-gel lui-même est une méthode économique pour rendre fonctionnelles et doter les surfaces de propriétés optimisées.

  • Revêtements polymère

    Les revêtements polymère sont des films de polymère (généralement appelés plastiques) appliqués comme une couche sur des surfaces qui confèrent des propriétés techniques, décoratives ou protectrices à la surface revêtue. 
    Les matériaux polymère ont un large éventail d'applications en raison de leur polyvalence, de leur rapport qualité-prix et de leur adaptabilité.
    Alors que la science de la synthèse du polymère permet une excellente maîtrise des propriétés du matériau polymère en vrac, lorsqu'il s'agit de comprendre les interactions de surface et le polymère sous forme de revêtement, un grand nombre de variations sont à l'étude. Toutes les possibilités d'application de ces matériaux sous forme de revêtement, leurs interactions avec les substrats et les contre-faces (dans les applications tribologiques) sont déterminées par la science des surfaces et vont de la formulation des "peintures" polymère à leur fabrication et à leur application. 

    Il existe une grande variété de polymère (ou de mélanges de polymère) utilisable comme base pour le film mince polymère, ainsi que des charges (organiques ou inorganiques) qui peuvent avoir une fonction active sur le revêtement. Ces charges sont par exemple les pigments (généralement inorganiques) pour favoriser la couleur et l'opacité du revêtement ou le PTFE - polytétrafluoroéthylène - (organique) pour réduire les frottements à la surface du revêtement.

  • Définition de la peinture (dans les revêtements polymère)

    La peinture est un terme générique désignant un mélange/suspension de différents ingrédients tels que des pigments, des résines/liants/matériaux de base, des supports/solvants et des additifs sous forme liquide ou pâteuse.

    Il existe 2 différents types de peintures :

    • Revêtements en poudre : composés à 100 % par un mélange de matières actives sous forme de poudre,
    • Revêtements liquides : composés d'un mélange de 4 types de composants.
    1. Les charges offrent des propriétés techniques et/ou esthétiques (qui peuvent inclure des pigments).
    2. Les liants "lient" les charges entre elles et créent le film de peinture.
    3. Les solvants/supports* sont des liquides qui mettent en suspension les ingrédients et permettent d'appliquer la peinture sur une surface et sont complètement libérés pendant le séchage/durcissement du revêtement. Les solvants sont des solvants organiques ou de l'eau.
    4. Les additifs confèrent des propriétés spécifiques à la peinture et/ou peuvent améliorer la qualité du film de peinture.

    * - Il existe un cas de liant qui ne nécessite pas de solvant/support et reste liquide pour intégrer le reste des additifs.

    Dans la catégorie des peintures liquides, il est important de mentionner que le liant peut être disponible sous 2 formes différentes : 

    • Les revêtements à base de solution : le matériau liant est initialement solubilisé pour former une résine liquide et ensuite intégrer le reste des composants.
    • Les revêtements à base de dispersion : le matériau liant ne peut être solubilisé dans aucun solvant disponible industriellement et doit être dispersé dans le solvant, puis intégrer les charges. Il est également obligatoire dans cette étape que le matériau liant ait la capacité de former et de créer un film. Un exemple est un matériau polymère thermoplastique, tel que le PEEK - polyétheréthercétone.

    Les peintures sont généralement applicables, à l'aide d'un pinceau, d'un rouleau ou d'un spray sur la surface d'un objet pour former une fine pellicule sèche.

[1] https://www.dictionary.com/browse/coating.  - cited 2022.
[2] https://www.corrosionpedia.com/definition/5682/metallic-coating.  - cited 2022.
[3] Robertson, J. (2002). "Diamond-like amorphous carbon". Materials Science and Engineering: R: Reports. 37 (4–6): 129–281. doi:10.1016/S0927-796X(02)00005-0.
[4] Handbook of Nanomaterials for Manufacturing Applications. A volume in Micro and Nano Technologies Book, 2020

Revêtements polymère GGB 

En combinant notre expertise en matière de tribologie, d'ingénierie et de science du polymère et notre sens de l'innovation dans le domaine des paliers lisses, nous avons créé la gamme de revêtements polymère tribologiques standard TriboShield® pour un large éventail d'applications industrielles. Applicables sur presque toutes les surfaces pour un potentiel presque illimité, la gamme de polymère TriboShield® GGB offre des propriétés tribologiques optimisées et sa formulation révolutionne la conception et la fabrication des composants.
Offrant la liberté géométrique pour les surfaces de glissement, les revêtements TriboShield® permettent de revêtir pratiquement n'importe quelle forme ou surface, contribuant ainsi à améliorer les performances :

  • Réduction du frottement
  • Augmentation de la durée de vie
  • Réduction du bruit du système
  • Amélioration de la résistance à la corrosion.

Les revêtements polymère constituent une solution efficace et respectueuse de l'environnement pour remplacer le chrome dur, la NMP et les PTFS.

 

 

Pyramide des revêtements TriboShield GGB

 

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Revêtement appairé TriboMate GGB

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