FR3008023B1 - Revetements polymeres deposes sur des substrats par des techniques de projection thermique - Google Patents

Revetements polymeres deposes sur des substrats par des techniques de projection thermique Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un article de palier, comprenant, l'obtention d'un substrat ayant une surface principale ; la rugosification de la surface principale du substrat ; l'application d'une couche d'un polymère non fluoré sur la surface principale ; le revêtement de la couche de polymère non fluoré avec une composition de polymère fluoré pour former un stratifié ; et la compression du stratifié pour former l'article de palier. La présente invention se rapporte également à un article de palier fabriqué selon le procédé.

Description

Revêtements polymères déposés sur des substrats par des techniques de projection thermique
Domaine de l'invention [0001] L’invention concerne un stratifié comprenant un substrat, une couche de transition contenant un thermoplastique non fluoré directement appliquée à celui-ci, et un polymère fluoré qui peut servir de couche de glissement appliquée à la couche de transition.
Contexte [0002] Les stratifiés qui présentent une structure en couches avec un matériau de support métallique, une couche intermédiaire et une couche de glissement appliquée à celle-ci sont connus depuis longtemps dans la technique sous diverses formes, et sont utilisés dans une grande variété de domaines techniques, par exemple dans le domaine de l'ingénierie automobile.
[0003] Pour les paliers à glissement, en particulier dans le cas du matériau de palier DU® conventionnel, une couche de glissement composée d'un matériau à base de PTFE est elle-même appliquée à la couche intermédiaire. Dans ce matériau de palier à glissement, la couche intermédiaire, qui a pour fonction d'établir une bonne adhérence entre la couche de glissement et le matériau de support, est simplement une couche de bronze frittée à partir de particules de bronze. Cependant, ce procédé est problématique pour diverses raisons, notamment les limitations des performances du produit stratifié et l’incapacité à assurer la combinaison entre le PTFE et le matériau de support. Il existe donc toujours un besoin pour des stratifiés améliorés destinés à des applications telles que les paliers à glissement.
[0004] Par conséquent, il serait avantageux de pouvoir fabriquer un stratifié qui présente une forte adhérence entre le support métallique et la couche de glissement. Résumé [0005] Selon un premier aspect, un article stratifié comprend un substrat et une couche. La couche peut comprendre un mélange hétérogène d'un composé polymère non fluoré et d’un composé polymère fluoré. L'article stratifié peut présenter un gradient de concentration progressif le long d'un axe perpendiculaire au substrat. Le gradient de concentration progressif peut comporter un changement dans la quantité du polymère non fluoré et du composé polymère fluoré sur l'axe perpendiculaire au substrat.
[0006] Selon un deuxième aspect, un article stratifié peut comprendre un substrat et une couche poreuse de polymère non fluoré recouvrant le substrat. Le stratifié peut également comprendre une couche de composé polymère fluoré. La couche de composé polymère fluoré peut recouvrir et pénétrer la couche poreuse non fluorée.
[0007] Selon un troisième aspect, un article de palier peut comprendre un substrat métallique et une couche discontinue d'un polymère non fluoré recouvrant le substrat métallique. L'article de palier peut également comprendre une couche d'un composé polymère fluoré. Le composé polymère fluoré peut recouvrir et pénétrer la couche discontinue.
[0008] Selon un quatrième aspect, un matériau de palier peut comprendre un substrat métallique ayant une surface rendue rugueuse. Le matériau de palier peut également comprendre une couche poreuse de PEEK. Le matériau de palier peut aussi comprendre une couche continue de composition de PTFE. La couche continue de composition de PTFE peut recouvrir et pénétrer la couche poreuse de PEEK.
[0009] Selon un cinquième aspect, un procédé de fabrication d'un article de palier peut comprendre l'obtention d'un substrat ayant une surface principale et la rugosification de la surface principale du substrat. Le procédé peut également comprendre l'application d'une couche d'un polymère non fluoré sur la surface principale. Le procédé peut aussi comprendre le revêtement de la couche de polymère non fluoré avec une composition de polymère fluoré pour former un stratifié. Le procédé peut également comprendre la compression du stratifié pour former l'article de palier.
Brève description des dessins [0010] La présente invention peut être mieux comprise, et ses nombreux avantages et caractéristiques apparaître à l'homme du métier en se reportant aux dessins annexés.
[0011] La FIG. 1 montre un stratifié exemplaire en coupe.
[0012] La FIG. 2 montre un procédé de formation d'un stratifié.
[0013] La FIG. 3 montre les résultats d'essais tribologiques sur des échantillons de stratifiés.
[0014] L’utilisation de symboles de référence identiques dans différents dessins indique des éléments similaires ou identiques.
Description détaillée [0015] Dans un mode de réalisation, un article stratifié comprend un substrat. Le stratifié peut également comprendre une couche contenant un mélange hétérogène. Le mélange hétérogène peut en outre comprendre un composé polymère non fluoré. De plus, le mélange hétérogène peut comprendre un composé polymère fluoré. L'article stratifié peut présenter un gradient de concentration progressif le long d'un axe perpendiculaire au substrat. Le gradient de concentration progressif comporte un changement dans la quantité du polymère non fluoré et du composé polymère fluoré sur l'axe perpendiculaire au substrat.
[0016] La FIG. 1 montre un stratifié exemplaire en coupe. La couche 102 représente un composé polymère fluoré, tel que le PTFE, recouvrant une couche de matériau polymère non fluoré 106, qui dans cet exemple est le PEEK. Le composé polymère non fluoré de la couche 102 et le composé fluoré peuvent pénétrer la couche 106, formant ainsi des régions mixtes 104. La couche 106 recouvre le substrat 108.
[0017] Concernant le substrat 108 du stratifié, dans des modes de réalisation, le substrat peut comprendre un substrat métallique ou un substrat d’alliage métallique. Le substrat métallique peut comprendre un métal ou un alliage métallique. Dans un mode de réalisation particulier, le substrat métallique peut comprendre de l’aluminium. Dans un autre mode de réalisation particulier, le substrat d’alliage métallique peut comprendre de l’acier, du bronze ou du laiton. Dans des modes de réalisation, le support métallique comprend de l’acier, de l’acier laminé à froid N° 1.0338, de l’acier laminé à froid N° 1.0347, de l’acier zingué mat, de l’acier inoxydable N° 1.4512, de l’acier inoxydable N° 1.4720, de l’acier inoxydable N° 1.4310, de l’aluminium, des alliages, ou toute combinaison de ceux-ci.
[0018] Toujours concernant le substrat 108, le substrat peut avoir une rugosité de surface d’au moins environ 0,5 pm, par exemple au moins environ 1 pm, au moins environ 5 pm, au moins environ 10 pm, ou au moins environ 100 pm. Dans un autre mode de réalisation, le substrat peut avoir une rugosité de surface ne dépassant pas environ 500 pm, par exemple ne dépassant pas environ 200 pm, ne dépassant pas environ 100 pm, ne dépassant pas environ 80 pm, ou même ne dépassant pas environ 40 pm. De plus, on comprendra que la rugosité de surface totale du substrat 108 peut se situer dans une gamme entre n’importe lesquelles des valeurs minimales et maximales indiquées ci-dessus.
[0019] Dans encore un autre mode de réalisation, le substrat 108 peut être prétraité pour avoir une rugosité de surface souhaitée. Dans un cas, le substrat 108 peut comprendre une caractéristique de surface. Par exemple, pour un substrat de métal ou d’alliage métallique, la surface principale peut comprendre une plaque structurée, une feuille rainurée, un tissu, un filet, ou une mousse métallique. Dans un mode de réalisation particulier, le substrat de métal ou d’alliage métallique a une caractéristique de surface en nid d’abeilles. Dans d’autres modes de réalisation, la surface d’un substrat métallique peut être traitée par zingage électrolytique pour rugosifier, valoriser ou recouvrir la surface. Dans d’autres modes de réalisation, la surface principale du support métallique peut être augmentée par structuration mécanique. La structuration peut comprendre une finition à la brosse, un sablage, une gravure, une perforation, un décapage, un poinçonnage, une compression, un bordage, un emboutissage profond, un décintrage, un formage incrémental en feuille, un étirage, une découpe au laser, un laminage, un martelage, un gaufrage, une contre-dépouille, et toutes leurs combinaisons.
[0020] Concernant la couche 106 formée par le composé polymère non fluoré, dans des modes de réalisation, le composé polymère non fluoré forme une couche poreuse ou discontinue de polymère non fluoré recouvrant le substrat 108. La couche de polymère non fluoré peut présenter une porosité, définie comme le rapport du volume de vide sur le volume total de polymère non fluoré et déterminée après application du polymère non fluoré sous la forme de la couche 106 au substrat 108 et avant tout autre traitement.
[0021] La porosité peut prendre la forme d'une porosité ouverte définissant un réseau interconnecté de canaux s'étendant à travers toute la couche 106. En variante, la couche 106 peut comprendre une part de porosité fermée décrite et caractérisée par des pores discrets et individuels séparés les uns des autres. Dans au moins un mode de réalisation, la couche 106 peut comprendre un mélange de porosité ouverte et de porosité fermée.
[0022] La quantité de porosité à l'intérieur de la couche peut représenter une part majoritaire, par exemple plus de 50 % du volume total de la couche 106. Dans d'autres cas, la couche 106 peut comprendre une part minoritaire de porosité, qui peut représenter moins de 50 % du volume total de la couche. En outre, le corps peut contenir une part majoritaire de porosité fermée. Toujours dans d'autres cas, le corps abrasif aggloméré peut contenir une part majoritaire de porosité ouverte.
[0023] Dans certains cas, la porosité peut ne pas dépasser environ 70 % du volume total de la couche 106. Dans d’autres cas, la couche 106 peut être formée de telle sorte que la quantité de porosité ne dépasse pas environ 60 % en volume, par exemple ne dépasse pas environ 50 % en volume, ne dépasse pas environ 40 % en volume, ne dépasse pas environ 30 % en volume, ne dépasse pas environ 25 % en volume, ne dépasse pas environ 20 % en volume, ne dépasse pas environ 15 % en volume, ne dépasse pas environ 10 % en volume, ne dépasse pas environ 5 % en volume, ou même ne dépasse pas environ 2 % en volume. Dans au moins un mode de réalisation non limitatif, la couche 106 peut contenir une quantité de porosité d’au moins environ 1 % en volume, par exemple au moins environ 5 % en volume, au moins environ 10 % en volume, au moins environ 20 % en volume, au moins environ 30 % en volume, ou même au moins environ 40 % en volume. De plus, on comprendra que la quantité totale de porosité à l'intérieur de la couche 106 peut se situer à l'intérieur d'une gamme entre n'importe lesquels des pourcentages minimaux et maximaux indiqués ci-dessus.
[0024] Toujours en ce qui concerne la couche 106, dans d’autres modes de réalisation, le composé polymère non fluoré forme une couche discontinue. Une couche discontinue fournit la base d'un gradient de concentration. Un gradient de concentration dans une section transversale d'un stratifié correspond à la différence de quantité d'un ingrédient entre deux cellules unitaires adjacentes. Un gradient de concentration progressif est établi quand la quantité d'ingrédient diminue ou augmente consécutivement dans trois cellules unitaires adjacentes, les trois cellules unitaires étant alignées le long d'un axe.
[0025] Comme le montre la FIG. 1, les cellules unitaires 110, 112 et 114 sont alignées le long d'un axe qui est perpendiculaire au substrat 108. Les cellules unitaires ont une longueur de côté a. La longueur de côté a peut varier et peut constituer une fraction de l'épaisseur moyenne de la couche 106. Par exemple, la longueur de côté a peut représenter un tiers, un quart, un cinquième, ou même un sixième de l’épaisseur moyenne de la couche 106. Dans d’autres modes de réalisation, la longueur de côté peut valoir au moins environ 2 pm, par exemple au moins environ 4 pm, ou même environ 8 pm. Dans d’autres modes de réalisation, la longueur de côté a peut ne pas dépasser environ 20 pm, par exemple ne pas dépasser environ 15 pm, ou même ne pas dépasser environ 10 pm. Dans d’autres modes de réalisation, la longueur de côté a est choisie de telle manière que trois cellules unitaires adjacentes le long d'un axe perpendiculaire au substrat 108 couvrent au moins environ 0,7, par exemple au moins environ 0,8, ou même au moins environ 0,9 de l’épaisseur moyenne de la couche 106. Dans d’autres modes de réalisation, la longueur de côté a est choisie de telle manière que trois cellules unitaires adjacentes le long d'un axe perpendiculaire au substrat 108 ne couvrent pas plus d’environ 0,99, par exemple pas plus d’environ 0,98, ou même pas plus d’environ 0,95 de l’épaisseur moyenne de la couche 106.
[0026] Pour un gradient de concentration progressif, les cellules unitaires 110, 112 et 114 contiennent des quantités différentes du composé polymère non fluoré, la quantité diminuant le long d'un axe perpendiculaire au substrat 108. Dans un mode de réalisation, pour un gradient de concentration progressif, la quantité de polymère non fluoré dans la cellule unitaire 114 est inférieure à celle dans la cellule unitaire 112 et la quantité de polymère non fluoré dans la cellule unitaire 112 est inférieure à celle dans la cellule unitaire 110. La quantité de composé polymère non fluoré peut être déterminée en intégrant la surface occupée par la couche 106 sur la surface totale de cellule unitaire a2.
[0027] Dans un autre mode de réalisation, la couche 106 peut occuper une majorité, par exemple au moins environ 50 %, au moins environ 70 %, ou même au moins environ 90 %, et pas plus d’environ 99,9 %, par exemple pas plus d’environ 98 %, ou pas plus d’environ 95 % de la surface de cellule unitaire a dans la cellule unitaire 110. Dans un autre mode de réalisation, la couche 106 peut occuper au moins environ 30 %, par exemple au moins environ 40 %, ou même au moins environ 50 %, et pas plus d’environ 90 %, par exemple pas plus d’environ 80 %, ou même pas plus d’environ 70 % de la surface de cellule unitaire a dans la cellule unitaire 112. Dans un autre mode de réalisation, la couche 106 peut occuper une minorité, par exemple au moins environ 1 %, au moins environ 2 %, ou même au moins environ 5 %, et pas plus d’environ 50 %, par exemple pas plus d’environ 40 %, ou même pas plus d’environ 30 % de la surface de cellule unitaire a dans la cellule unitaire 114.
[0028] Toujours concernant la couche 106 et le matériau constituant cette couche, le composé polymère non fluoré peut comprendre une polyétheréthercétone (PEEK), un polyéthylène à ultra-haut poids moléculaire (UHMWPE), un polyimide (PI), un polyamide (PA), un polyamide-imide (PAI), un sulfure de polyphényle (PPS), un polyhydroxybutyrate (PHB), ou toute combinaison de ceux-ci. Dans un mode de réalisation particulier, le composé polymère non fluoré se compose essentiellement d'une polyétheréthercétone (PEEK).
[0029] Concernant maintenant l'élément 102 sur la FIG. 1 qui comprend le composé polymère fluoré, le composé polymère fluoré peut comprendre du polytétrafluoroéthylène (PTFE), un polymère perfluoroalcoxylé (PFA), de l’éthylène-propylène fluoré (FEP), du polyfluorure de vinyle (PVF), du polyfluorure de vinylidène (PVDF), du polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), un polyéthylènetétrafluoroéthylène (ETFE), un polyéthylènechlorotrifluoroéthylène (ECTFE), ou toute combinaison de ceux-ci. Dans un mode de réalisation particulier, le composé polymère fluoré se compose essentiellement de polytétrafluoroéthylène (PTFE).
[0030] L'épaisseur combinée des couches 106 et 102 (incluant les zones mixtes 104) peut être d’au moins environ 2 pm, par exemple au moins environ 5 pm, au moins environ 10 pm, au moins environ 20 pm, au moins environ 40 pm, au moins environ 80 pm, ou même au moins environ 120 pm. Dans un autre mode de réalisation, l'épaisseur combinée des couches peut ne pas dépasser environ 1 mm, par exemple ne pas dépasser environ 800 pm, ne pas dépasser environ 500 pm, ne pas dépasser environ 300 pm, ne pas dépasser environ 200 pm, ou ne pas dépasser environ 150 pm. De plus, on comprendra que l'épaisseur combinée des couches 106 et 102 peut se situer à l'intérieur d'une gamme entre n'importe lesquelles des valeurs minimales et maximales indiquées ci-dessus.
[0031] Concernant l’épaisseur moyenne de la couche 106, dans des cas, l’épaisseur de la couche de composé polymère non fluoré 106 peut être d’au moins environ 1 pm, par exemple au moins environ 2 pm, au moins environ 5 pm, au moins environ 10 pm, au moins environ 20 pm, au moins environ 30 pm, au moins environ 50 pm, au moins environ 70 pm, ou au moins environ 100 pm. Dans d’autres cas, la couche poreuse de polymère non fluoré 106 peut avoir une épaisseur ne dépassant pas environ 800 pm, par exemple ne dépassant pas environ 500 pm, ne dépassant pas environ 300 pm, ne dépassant pas environ 200 pm, ne dépassant pas environ 180 pm, ne dépassant pas environ 150 pm, ou ne dépassant pas environ 120 pm. De plus, on comprendra que l’épaisseur moyenne de la couche 106 peut se situer à l'intérieur d'une gamme entre n'importe lesquelles des valeurs minimales et maximales indiquées ci-dessus.
[0032] Concernant l’épaisseur moyenne de la couche 102, la couche de composé polymère fluoré peut avoir une épaisseur d’au moins environ 2 pm, par exemple au moins environ 5 pm, au moins environ 10 pm, au moins environ 20 pm, au moins environ 30 pm, au moins environ 50 pm, au moins environ 70 pm, ou au moins environ 90 pm. Dans d’autres cas, la couche de composé polymère fluoré 102 peut avoir une épaisseur ne dépassant pas environ 800 pm, par exemple ne dépassant pas environ 500 pm, ne dépassant pas 300 pm, ne dépassant pas environ 200 pm, ne dépassant pas environ 180 pm, ne dépassant pas environ 150 pm, ou ne dépassant pas environ 120 pm. De plus, on comprendra que l’épaisseur moyenne de la couche 102 peut se situer à l'intérieur d'une gamme entre n'importe lesquelles des valeurs minimales et maximales indiquées ci-dessus.
[0033] Concernant les quantités pondérales des divers matériaux des couches, dans des modes de réalisation, le composé polymère non fluoré peut représenter au moins environ 5 % en poids, par exemple au moins environ 10 % en poids, au moins environ 20 % en poids, ou au moins environ 30 % en poids du poids combiné des couches 102 et 106 (incluant les zones mixtes 104). Dans d’autres modes de réalisation, le composé polymère non fluoré peut ne pas représenter plus d’environ 80 % en poids, par exemple pas plus d’environ 60 % en poids, ou pas plus d’environ 40 % en poids du poids combiné des couches 102 et 106 (incluant les zones mixtes 104).
[0034] Dans d’autres modes de réalisation, les quantités des matériaux de couche contenus dans les couches 102 et 106 peuvent être définies par des quantités volumétriques. Dans des modes de réalisation, le polymère non fluoré représente au moins environ 5 % en volume, par exemple au moins environ 10 % en volume, au moins environ 20 % en volume, au moins environ 30 % en volume, ou au moins environ 40 % en volume du volume total des couches 102 et 106, ce qui englobe les zones mixtes 104 et toute porosité fermée (non représentée sur la FIG. 1). Dans d’autres modes de réalisation, le polymère non fluoré ne représente pas plus d’environ 90 % en volume, par exemple pas plus d’environ 80 % en volume, pas plus d’environ 60 % en volume, pas plus d’environ 40 % en volume, ou pas plus d’environ 30 % en volume du volume total de la couche de polymère non fluoré et de la couche fluorée.
[0035] Dans des cas, le composé non fluoré ou la couche fluorée peut comprendre au moins une charge. La charge peut comprendre des fibres, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres aramides, des matériaux inorganiques, des matériaux céramiques, du carbone, du verre, du graphite, de l'oxyde d'aluminium, du sulfure de molybdène, du bronze, du carbure de silicium, du tissu, de la poudre, des sphères, des matériaux thermoplastiques, du polyimide (PI), du polyamide-imide (PAI), du sulfure de polyphénylène (PPS), de la polyéthersulfone (PES), de la polyphénylènesulfone (PPSO2), des polymères à cristaux liquides (LCP), des polyéthercétones (PEK), des polyétheréthercétones (PEEK), des polyesters aromatiques (Ekonol), des matériaux minéraux, de la wollastonite, du sulfate de baryum, ou toute combinaison de ceux-ci.
[0036] La charge peut être présente dans des quantités différentes dans chaque composé polymère. Dans des modes de réalisation, la quantité de charge peut être d’au moins environ 1 % en volume, par exemple au moins environ 2 % en volume, au moins environ 5 % en volume, au moins environ 10 % en volume, au moins environ 20 % en volume, ou même au moins environ 30 % en volume du volume total du composé polymère. Dans d’autres modes de réalisation, la charge peut être présente à pas plus d’environ 90 % en volume, par exemple pas plus d’environ 75 % en volume, pas plus d’environ 60 % en volume, pas plus d’environ 50 % en volume, ou pas plus d’environ 40 % en volume du volume total du composé polymère. De plus, on comprendra que la quantité de l'au moins une charge peut se situer dans une gamme entre n'importe lesquels des pourcentages volumiques minimaux et maximaux indiqués ci-dessus.
[0037] Dans encore d’autres modes de réalisation, les composés polymères peuvent comprendre des additifs. Les additifs peuvent comprendre des ramollissants, des lubrifiants, des plastifiants, des dispersants, des absorbants UV, ou tout autre agent nécessaire pour améliorer l'applicabilité de l’article stratifié. Dans des modes de réalisation, les additifs peuvent comprendre des polymères fluorés.
[0038] Dans des modes de réalisation, le stratifié inclut les articles de palier. Dans un mode de réalisation particulier, le stratifié inclut les paliers à glissement. Les paliers peuvent être préparés dans un grand nombre de formes et de tailles très différentes. Le plus petit palier, également appelé un « picopalier », ne fait que quelques micromètres de hauteur, à comparer aux paliers destinés à d'autres applications qui peuvent aller jusqu'à 500 mm.
[0039] Les paliers peuvent inclure les paliers plans, les paliers annulaires, les coussinets, les paliers à rotule (demi-sphères), les paliers lisses, les paliers axiaux, les paliers de butée, les paliers linéaires, les coquilles de coussinet, les cuvettes de roulement, et leurs combinaisons.
[0040] Dans un mode de réalisation, les stratifiés tels que décrits dans les présentes sont sans entretien. Le terme « sans entretien » décrit des stratifiés qui n'ont pas besoin d'être graissés comme c'était le cas des paliers des portières des premières voitures. Cependant, la durée de vie des paliers sans entretien dépasse la durée de vie moyenne du produit dans lequel ces paliers sont incorporés ou la durée de vie des paliers conventionnels appliqués dans le même but.
[0041] Dans un mode de réalisation particulier, un article de palier comprend une couche de PEEK, la couche de PEEK étant poreuse. La porosité, qui est le rapport du volume de vide sur le volume total de la couche de PEEK, peut être d’au moins environ 0,05, par exemple au moins environ 0,1, ou au moins environ 0,2. La porosité peut ne pas dépasser environ 0,8, par exemple ne pas dépasser environ 0,7, ou ne pas dépasser environ 0,5.
[0042] Dans un mode de réalisation, l’article de palier comprend une couche de composition de PTFE avec une épaisseur d’au moins environ 10 pm, par exemple au moins environ 20 pm, au moins environ 30 pm, au moins environ 50 pm, ou au moins environ 70 pm. Dans un autre mode de réalisation, l’article de palier comprend une couche de composition de PTFE avec une épaisseur ne dépassant pas environ 500 pm, par exemple ne dépassant pas environ 400 pm, ne dépassant pas environ 300 pm, ne dépassant pas environ 200 pm, ne dépassant pas 180 pm, ou ne dépassant pas environ 150 pm.
[0043] Dans un mode de réalisation, l’article de palier comprend une PEEK dans une quantité d’au moins environ 10 % en volume, par exemple au moins environ 20 % en volume, au moins environ 40 % en volume, ou au moins environ 50 % en volume des couches polymères combinées, c.-à-d. de la combinaison de la couche de PEEK et de la couche de composition de PTFE. Dans un autre mode de réalisation, l’article de palier comprend une couche de PEEK dans une quantité ne dépassant pas environ 80 % en volume, par exemple ne dépassant pas environ 70 % en volume, ne dépassant pas environ 60 % en volume, ou ne dépassant pas environ 50 % en volume des couches combinées, c.-à-d. de la combinaison de la couche de PEEK et de la couche de composition de PTFE.
[0044] Dans encore un autre mode de réalisation, l’article de palier comprend une couche de composition de PTFE qui contient en outre une charge. La charge peut comprendre des fibres, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres aramides, des matériaux inorganiques, des matériaux céramiques, du carbone, du verre, du graphite, de l'oxyde d'aluminium, du sulfure de molybdène, du bronze, du carbure de silicium, du tissu, de la poudre, des sphères, des matériaux thermoplastiques, du polyimide (PI), du polyamide-imide (PAI), du sulfure de polyphénylène (PPS), de la polyéthersulfone (PES), de la polyphénylènesulfone (PPSO2), des polymères à cristaux liquides (LCP), des polyéthercétones (PEK), des polyétheréthercétones (PEEK), des polyesters aromatiques (Ekonol), des matériaux minéraux, de la wollastonite, du sulfate de baryum, ou toute combinaison de ceux-ci.
[0045] Dans un mode de réalisation, un procédé de formation d'un article de palier peut comprendre l’obtention d'un substrat ayant une surface principale. Le procédé peut également comprendre la rugosification de la surface principale du substrat. Le procédé peut aussi comprendre l'application d'une couche d'un polymère non fluoré sur la surface principale. Le procédé peut également comprendre le revêtement de la couche de polymère non fluoré avec une composition de polymère fluoré pour former un stratifié. En outre, le procédé peut comprendre la compression du stratifié pour former l’article de palier.
[0046] La FIG. 2 montre un procédé exemplaire de formation d'un stratifié. Un substrat métallique 202 comprenant une surface rendue rugueuse est recouvert par projection thermique (205) avec une poudre non fluorée 204. La projection est réalisée avec un dispositif 206 capable de projection thermique. La projection thermique crée une couche poreuse 214 du polymère non fluoré. La couche poreuse 214 peut être projetée dans n'importe quelle épaisseur souhaitée. La quantité de polymère non fluoré appliquée peut être rendue dépendante de propriétés telles que la force d'adhésion au support métallique ou d'autres propriétés, par ex. l'isolation électrique, qui peut nécessiter une couche plus épaisse. Après la projection thermique de la couche de polymère non fluoré, la couche est lissée avec une plaque d’écumage 208. Ensuite, une poudre de composé polymère fluoré 212 est appliquée avec l'applicateur 210 sur la couche poreuse 214. Le composé polymère fluoré peut comprendre n’importe lequel des composés polymères fluorés décrits dans les présentes ou un mélange d'un polymère fluoré avec un autre polymère, une charge, un tensioactif, un agent de ramollissement, un plastifiant, ou tout autre agent bénéfique.
[0047] La couche de composé polymère fluoré peut être appliquée dans n'importe quelle épaisseur souhaitée en fonction de son application. La couche de composé polymère fluoré peut être projetée, appliquée à la brosse, peinte, ou appliquée par un procédé classique sur la couche poreuse 214. Par exemple, comme le montre la FIG. 2, le polymère fluoré peut être projeté. Dans des modes de réalisation, le composé polymère non fluoré et le composé polymère fluoré peuvent être projetés séquentiellement comme le montre la FIG. 2, simultanément (non représenté sur la FIG. 2) ou en partie simultanément (non représenté sur la FIG. 2). La projection partiellement simultanée comporte une phase dans laquelle le composé polymère non fluoré est projeté, une phase dans laquelle le composé polymère non fluoré et le composé polymère fluoré sont appliqués simultanément, et une phase dans laquelle le composé polymère fluoré est appliqué.
[0048] Lors de l'application de la poudre de composé polymère fluoré, l'ensemble subit une compression et/ou un traitement thermique. Comme le montre la FIG. 2, l'ensemble peut être comprimé à travers des rouleaux 216. Dans un autre mode de réalisation, les rouleaux 216 peuvent également être chauffés, calandrant ainsi l’ensemble. De la chaleur 220 peut être appliquée avec un réchauffeur 218. Éventuellement, après le traitement thermique, l'ensemble peut être comprimé ou calandré par des rouleaux 220 pour former une couche composée 224. Dans d’autres modes de réalisation non représentés sur la FIG. 2, l'ensemble peut subir un laminage à froid suivi d'un frittage de polymère ou de plastique.
[0049] Concernant la poudre de polymère non fluoré, le polymère non fluoré peut comprendre une polyétheréthercétone (PEEK), un polyéthylène à ultra-haut poids moléculaire (UHMWPE), un polyimide (PI), un polyamide (PA), un polyamide-imide (PAI), un sulfure de polyphényle (PPS), un polyhydroxybutyrate (PHB), ou toute combinaison de ceux-ci. Dans un mode de réalisation, le polymère non fluoré se compose essentiellement d’une polyétheréthercétone (PEEK).
[0050] La poudre non fluorée peut avoir une taille moyenne de particules d’au moins environ 1 pm, par exemple au moins environ 2 pm, au moins environ 5 pm, ou même environ 10 pm. Dans un autre mode de réalisation, la poudre non fluorée peut avoir une taille moyenne de particules ne dépassant pas environ 100 pm, par exemple ne dépassant pas environ 80 pm, ne dépassant pas environ 60 pm, ou même ne dépassant pas environ 40 pm.
[0051] Dans un autre mode de réalisation, le procédé peut comprendre la projection sur le substrat d'une poudre de polymère non fluoré pour former la couche 214 dans une épaisseur ne dépassant pas environ 800 pm, par exemple ne dépassant pas environ 500 pm, ne dépassant pas environ 400 pm, ne dépassant pas environ 300 pm, ne dépassant pas environ 200 pm, ne dépassant pas 180 pm, ou ne dépassant pas environ 150 pm. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend la projection sur le substrat métallique d’une poudre de polymère non fluoré pour former la couche 214 dans une épaisseur d’au moins environ 5 pm, par exemple au moins 10 pm, au moins environ 20 pm, au moins environ 30 pm, au moins environ 50 pm, ou au moins environ 70 pm. Dans des modes de réalisation, le procédé comprend l’application du polymère non fluoré par projection thermique ou par projection à la flamme du polymère non fluoré.
[0052] Concernant la poudre de polymère fluoré, le composé polymère fluoré peut comprendre un polytétrafluoroéthylène (PTFE), un polymère perfluoroalcoxylé (PFA), de l’éthylène-propylène fluoré (FEP), du polyfluorure de vinyle (PVF), du polyfluorure de vinylidène (PVDF), du polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), un polyéthylènetétrafluoroéthylène (ETFE), un polyéthylènechlorotrifluoroéthylène (ECTFE), ou toute combinaison de ceux-ci. Dans un mode de réalisation, le composé polymère fluoré se compose essentiellement de polytétrafluoroéthylène.
[0053] La poudre de polymère fluoré peut avoir une taille moyenne de particules d’au moins environ 1 pm, par exemple au moins environ 2 pm, au moins environ 5 pm, ou même environ 10 pm. Dans un autre mode de réalisation, la poudre non fluorée peut avoir une taille moyenne de particules ne dépassant pas environ 100 pm, par exemple ne dépassant pas environ 80 pm, ne dépassant pas environ 60 pm, ou même ne dépassant pas environ 40 pm.
[0054] La poudre de polymère fluoré peut être appliquée comme une dispersion ou sous une forme sèche. Le procédé comprend le dépôt de la poudre de polymère fluoré par projection ou par enduction.
[0055] Dans un autre mode de réalisation, le procédé peut également comprendre le laminage à chaud de la couche stratifiée. Dans un autre mode de réalisation, le procédé peut comprendre le pressage à chaud ou le calandrage du stratifié.
[0056] Dans un mode de réalisation, la couche non fluorée et la couche fluorée ont une épaisseur combinée d’au moins environ 20 pm, par exemple au moins environ 40 pm, au moins environ 80 pm, ou au moins environ 100 pm. Dans un autre mode de réalisation, l’épaisseur combinée ne dépasse pas environ 1 mm, par exemple ne dépasse pas environ 500 pm, ou ne dépasse pas environ 300 pm.
[0057] Exemples [0058] Les polymères non fluorés hautes performances comme le PEEK ont des propriétés favorables telles que la résistance chimique, l'isolation électrique, l’autolubrification ou la durabilité à l’état contraint. Les polymères fluorés comme le PTFE ont des propriétés favorables telles que la résistance chimique, la résistance à la chaleur et le faible coefficient de frottement.
[0059] Exemple 1 [0060] Un support en aluminium métallique a été sablé à 3 bars jusqu’à l’obtention d’une rugosité de surface Ra de 3 pm à 4 pm. Du PEEK avec une taille moyenne de particules d’environ 20 pm a été projeté thermiquement sur le substrat d'aluminium sablé. La projection thermique a été réalisée avec un robot ABB 4400. Le PEEK a été projeté à la flamme en utilisant un chalumeau Castodyn 8000 avec une buse M40. La distance de projection se situait entre 100 et 300 mm et la vitesse de balayage de la buse était réglée entre 150 et 400 mm/s. Les paliers de balayage ont été réglés entre 1 et 5 mm. Entre 1 et 5 passes ont été réalisées sur le substrat. Ensuite, un composé de PTFE a été appliqué avec un pistolet à peinture. Le composé de PTFE a été projeté d’une distance comprise entre 100 et 300 mm, avec une vitesse de projection comprise entre 150 et 400 mm/s, pendant 1 à 5 passes. Par la suite, l'ensemble a été fritté à 340 °C pendant 10 minutes et 430 °C pendant 5 minutes.
[0061] Des essais tribologiques ont été effectués en utilisant un tribomètre bille/disque CSM et une charge de 5 N à une vitesse de 70 cm/s, la bille ayant un rayon de 12 mm. Les essais ont été menés sur une distance de 2000 m. Les résultats pour trois échantillons sont résumés sur la FIG. 3.
[0062] Les résultats des essais tribologiques montrent que le COF (coefficient de frottement) de tous les échantillons de revêtement PEEK/PTFE présentait des valeurs sensiblement constantes pendant toute la durée de l’essai. Les valeurs finales de COF se situaient entre 0,125 et 0,175. Bien que la FIG. 3 ne le montre pas, les valeurs de COF en fin d’essai pour tous les revêtements PEEK/PTFE étaient inférieures aux valeurs de COF en fin d’essai pour des couches de PEEK seules (sans revêtement de PTFE) ou pour des couches de PTFE seules (sans couche de PEEK).
[0063] On notera que toutes les activités décrites ci-dessus dans la description générale ou les exemples ne sont pas forcément nécessaires, qu'une partie d'une activité spécifique peut s'avérer inutile, et qu’une ou plusieurs autres activités peuvent être réalisées en plus de celles décrites. En outre, l'ordre dans lequel les activités sont énumérées n’est pas nécessairement l'ordre dans lequel elles sont effectuées.
[0064] Dans la description précédente, les concepts ont été décrits par renvoi à des modes de réalisation spécifiques. Cependant, une personne normalement expérimentée dans la technique comprendra que divers changements et modifications peuvent être pratiqués sans s'écarter de la portée de l'invention telle que définie dans les revendications ci-dessous. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif, et toutes ces modifications sont destinées à tomber dans la portée de l'invention.
[0065] Tels qu’utilisés ici, les termes « comprend », « comprenant », « inclut », « incluant », « a », « ayant » et toutes leurs autres variantes sont destinés à couvrir une inclusion non exclusive. Par exemple, un procédé, une méthode, un article ou un appareil qui comprend une liste de caractéristiques n'est pas nécessairement limité à ces seules caractéristiques, mais peut comprendre d'autres caractéristiques non expressément énumérées ou inhérentes à ce procédé, cette méthode, cet article ou cet appareil. En outre, sauf indication contraire expresse, « ou » renvoie à un ou inclusif, non à un ou exclusif. Par exemple, une condition A ou B est satisfaite par l'un quelconque des cas suivants : A est vrai (ou présent) et B est faux (ou absent), A est faux (ou absent) et B est vrai (ou présent), et A et B sont tous deux vrais (ou présents).
[0066] De plus, l’utilisation de « un » ou « une » permet de présenter des éléments et des composants décrits dans les présentes. On le fait principalement par commodité et pour donner un sens général à la portée de l'invention. Cette description doit être lue comme incluant « un » ou « au moins un », et le singulier englobe aussi le pluriel, sauf si une autre signification paraît évidente.
[0067] Le terme « moyenné », quand on parle d’une valeur, est destiné à signifier une moyenne, une moyenne géométrique, ou une valeur médiane.
[0068] Des bénéfices, d'autres avantages et des solutions à des problèmes ont été décrits ci-dessus relativement à des modes de réalisation spécifiques. Cependant, les bénéfices, avantages, solutions aux problèmes, et toute(s) caractéristique(s) qui peu(ven)t faire qu'un quelconque bénéfice, avantage ou solution apparaît ou devient plus prononcé ne doivent pas être interprétés comme une caractéristique critique, nécessaire ou essentielle de tout ou partie des revendications.
[0069] A la lecture de la description, l'homme du métier comprendra que pour des raisons de clarté, certaines caractéristiques sont décrites dans les présentes dans le contexte de modes de réalisation distincts, mais peuvent également être combinées dans un seul mode de réalisation. Inversement, diverses caractéristiques qui par concision sont décrites dans le contexte d'un seul mode de réalisation peuvent également être utilisées séparément ou dans toute sous-combinaison. En outre, les références à des valeurs à l’intérieur d’une gamme englobent toutes les valeurs à l'intérieur de cette gamme.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Procédé de fabrication d’un article de palier, le procédé comprenant : l’obtention d’un substrat ayant une surface principale ; la rugosification de la surface principale du substrat ; l’application d’une couche d’un polymère non fluoré sur la surface principale, l’application du polymère non fluoré comprenant la projection thermique ou la projection à la flamme du polymère non fluoré ; le revêtement de la couche de polymère non fluoré avec une composition de polymère fluoré pour former un stratifié ; et la compression du stratifié pour former l’article de palier.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le polymère non fluoré est choisi parmi une polyétheréthercétone (PEEK), un polyéthylène à ultra-haut poids moléculaire (UHMWPE), un polyimide (PI), un polyamide (PA), un polyamide-imide (PAI), un sulfure de polyphényle (PPS), un polyhydroxybutyrate (PHB), et toutes combinaisons de ceux-ci.
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le polymère non fluoré se compose essentiellement d’une polyétheréthercétone.
  4. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le composé polymère fluoré est choisi parmi le polytétrafluoroéthylène (PTFE), un polymère perfluoroalcoxylé (PFA), l’éthylène-propylène fluoré (FEP), le polyfluorure de vinyle (PVF), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), un polyéthylènetétrafluoroéthylène (ETFE), un polyéthylènechlorotrifluoroéthylène (ECTFE), et toutes combinaisons de ceux-ci.
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le composé polymère fluoré se compose essentiellement de polytétrafluoroéthylène.
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le revêtement comprend un dépôt par enduction ou par projection.
  7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la compression comprend un pressage à chaud ou un calandrage.
  8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’application du polymère non fluoré comprend la projection thermique du polymère non fluoré.
  9. 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’application du polymère non fluoré comprend la la projection à la flamme du polymère non fluoré.
  10. 10. Article de palier produit selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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