Procédés de co-dépôt électrochimique de particules de talc dans une matrice métallique : de la formulation de dispersions à l'élaboration de revêtements lubrifiants
Résumé
L'élaboration de matériaux avec de nouvelles propriétés d'usage nécessite une optimisation de tous les processus conduisant aux matériaux : depuis la formulation adaptée des suspensions jusqu'au choix des conditions opératoires permettant d'aboutir aux propriétés d'usage. Notre étude concerne l'élaboration de matériaux composites à matrice métallique, base nickel, contenant des particules de talc (Brevet « Matériau composite utilisable comme revêtement lubrifiant », France n° 0215507, Etranger PCT FR03 03625 (2002) ). Au-delà, d'une modification des propriétés mécaniques intrinsèques de la matrice du dépôt, l'incorporation de talc a pour but de modifier le comportement tribologique de surfaces mises en contact dans des systèmes en mouvement. L'objectif est alors d'obtenir un revêtement présentant un faible coefficient de frottement grâce à l'action lubrifiante de particules de talc. Ce minéral naturel et biocompatible qui est stable en température jusqu'à 900 °C pourrait se substituer aux lubrifiants solides comme le téflon plus polluant et inadapté aux applications à haute température. Une première difficulté pour mettre en œuvre un tel procédé est la dispersion des particules de talc, très hydrophobe, dans un électrolyte aqueux. Nous présenterons ici la mise au point d'une technique consistant à recouvrir le talc d'un polymère polysaccharidique (la carboxyl methyl cellulose) afin de faciliter la mise en suspension du talc dans l'électrolytique et d'améliorer sa dispersion. Le développement de cette technique s'appuie sur une étude des propriétés physico-chimiques de mouillabilité, de charge de surface et de vitesse de sédimentation des particules de talc en présence du polymère. Certaines conditions conduisant à l'incorporation du talc sous forme d'agrégats, la deuxième difficulté consiste d'une part, à optimiser ces conditions de traitement conduisant à la mise en œuvre des suspensions électrolytiques stables et d'autre part à suivre l'effet de ce traitement sur le taux d'incorporation et la dispersion des particules de talc dans la matrice métallique. L'étude des propriétés tribologiques du matériau permet ensuite d'apprécier l'apport du talc sur les propriétés d'usage recherchées. L'étude sera présentée de façon à mettre en exergue l'importance d'une étude complète (d'un point de vue fondamental comme appliqué) de tous les procédés (dispersion, co-dépôt) mis en œuvre dans une chaîne conduisant en final à un matériau fonctionnel.