FAQ Revêtements Tribologiques

Les revêtements polymères sont de fines couches de polymère appliquées sur des substrats plats ou irréguliers. Les revêtements polymère peuvent être fonctionnels, protecteurs ou décoratifs. Ils sont également utilisés pour modifier les surfaces (revêtements de papier, revêtements hydrophobes). Bien que les revêtements polymères soient généralement organiques, ils peuvent également contenir des particules de céramique ou de métal pour augmenter la durabilité, la fonctionnalité ou l'esthétique [1].

Les applications requièrent souvent une combinaison de propriétés de surface et de masse à différents endroits, à différents moments et en fonction des circonstances. Les revêtements polymères sont souvent utilisés pour modifier les propriétés de surface des substrats et améliorer leurs performances. Ainsi, les revêtements sont devenus une branche essentielle de la science des matériaux tribologiques.

[1] Francis, L. F., & Roberts, C. C. (2016). Chapter 6-Dispersion and Solution Processes. Materials Processing.

La dénomination "revêtement polymère" implique qu'un tel revêtement est principalement constitué de polymères. Cependant, les formulations des revêtements sont composées d'ingrédients organiques et inorganiques : liants, charges (ou pigments), additifs et solvants [2].

[2] Gijsbertus de With, (2018). Polymer coatings: A guide to chemistry, characterization, and selected applications, Wiley-VCH Verlag GmbH and Co., ISBN 978-3-527-80633-1

Les revêtements polymères sont conçus pour améliorer la fonction ou l'aspect des composants en tirant parti des propriétés inhérentes au matériau, telles que les propriétés autolubrifiantes et la résistance à la corrosion et aux produits chimiques.
 

Notre gamme de revêtements est constituée de références utilisant différentes matrices polymères qui offrent différents niveaux de capacité de charge et de température de fonctionnement, ainsi que la capacité à fonctionner dans différents milieux.

GGB propose des revêtements fabriqués à partir de polymères et couvrant tout le spectre des propriétés mécaniques et thermiques qu'ils peuvent offrir. Les polymères des revêtements GGB sont l'époxy, le PFA, le PES, le PAI, le PAEK et le PBI. Les polymères de base comme le PE, le PP, le PET ou l'ABS ne sont pas utilisés car leurs performances mécaniques et thermiques sont insuffisantes pour répondre aux sollicitations tribologiques.

Les revêtements existent sous forme organique et inorganique ; les revêtements industriels les plus couramment répertoriés sont conçus à base de polymères, métaux ou céramiques. Les revêtements tribologiques GGB sont principalement basés sur une technologie polymère soigneusement formulée pour réduire le frottement et tirer parti de leurs propriétés autolubrifiantes. Ces revêtements sont peu coûteux et sont applicables à l'aide de la technologie traditionnelle de peinture par pulvérisation.  En revanche, les revêtements métalliques et céramiques ,qui nécessitent un équipement plus spécialisé, sont plus coûteux. Et bien qu'ils soient plus durables et plus résistants aux températures, ils sont moins adaptés aux applications tribologiques en raison d'un niveau de frottement plus élevé.

La technologie des revêtements de surface fait généralement référence à l'application d'un film ou d'une couche mince ou d'un matériau différent sur un substrat qui améliore les propriétés de la surface. Le revêtement de surface peut être conçu pour assurer une protection chimique ou anticorrosion, améliorer la dureté et la durabilité, apporter des propriétés autolubrifiantes en cas de mouvement relatif et de contact avec d'autres corps, ou même simplement à des fins décoratives. La technologie vise à assurer une liaison mécanique ou chimique efficace entre le revêtement et la surface sous-jacente. La technologie de revêtement GGB vise à prolonger la durée de vie des pièces mobiles en modifiant les surfaces de revêtement afin de réduire la consommation d'énergie et améliorer l'efficience en réduisant le frottement, en simplifiant la conception grâce à un comportement autolubrifiant qui supprime le besoin en lubrification (graisse ou huile), et en prolongeant la durée de vie en réduisant le risque de pannes dus au grippage. Le revêtement GGB utilisé ainsi joue le rôle d'élément sacrificiel protégeant le composant le plus coûteux du substrat.

Les revêtements de protection anti-UV désignent généralement des revêtements conçus et appliqués pour protéger contre les effets dommageables ou le vieillissement des rayons ultraviolets et de la lumière du soleil. Le revêtement est conçu pour agir comme une barrière, absorbant les rayons UV et empêchant la pénétration dans la surface sous-jacente. Cette technologie est couramment utilisée pour créer le film protecteur sur les lunettes de soleil afin de protéger les yeux ou comme peinture transparente protectrice qui empêche la décoloration de la surface colorée sous-jacente, par exemple la peinture de la carrosserie d'une voiture.

La majorité des revêtements polymères sont des polymères thermoplastiques. Avec les polymères thermoplastiques, les macromolécules individuelles du polymère sont enchevêtrées mais restent largement indépendantes les unes des autres. Ainsi, les revêtements thermoplastiques offrent une grande flexibilité, une bonne capacité d'allongement et une résistance élevée aux chocs, mais une résistance moindre aux rayures. Ils offrent une excellente protection contre la corrosion.

Certains des revêtements polymères les plus avancés sont des thermodurcissables. Il s'agit de réseaux tridimensionnels infinis de macromolécules de polymères interconnectées de manière covalente. Ce réseau tridimensionnel offre une excellente résistance des couches de polymères aux solvants, aux produits chimiques et aux contraintes mécaniques. Leur grande dureté leur permet d'être extrêmement résistants aux rayures et à l'usure. 
Les revêtements thermodurcissables sont appliqués sous forme de liquides sur un substrat et commencent par de courtes molécules qui sont réticulées ensemble pendant le durcissement à une température donnée pour former un réseau tridimensionnel permanent sur la base d'une réaction chimique irréversible. Ce besoin de durcissement se reflète inévitablement dans le choix du matériau du substrat.
 

Alors que des solvants sont utilisés pour faciliter le traitement des revêtements, les revêtements polymères GGB ne sont pas toxiques dans leur forme finale. GGB développe ses formulations en gardant à l'esprit la sécurité et en évitant l'utilisation de substances interdites ou contrôlées par la législation. Ainsi, une partie des revêtements GGB, le TS650, le TS651, le TS652 et le TS742 sont conformes aux normes de la FDA et sont donc utilisables en toute sécurité pour le contact alimentaire.

Le choix du revêtement dépend de nombreux critères et est évidemment fonction de l'application. C'est la raison pour laquelle nous vous encourageons à compléter le formulaire de contact, afin que notre équipe d’Ingénieurs Applications travaille avec vous afin de déterminer la solution la plus adaptée.

GGB est capable de revêtir des pièces de quelques millimètres jusqu'à une taille maximale de 5m x 2,5m x 2,5m. Cependant, la complexité de la géométrie peut imposer certaines restrictions. 

Les revêtements sont applicables sur les zones spécifiques d'une pièce soit en protégeant les surfaces sur lesquelles le revêtement n'est pas autorisé, soit en utilisant ces zones comme points de manipulation sacrificiels pendant le processus de fabrication. Cependant, revêtir l'intégralité du composant offre l'avantage d'une protection complète contre la corrosion et les produits chimiques et, dans la plupart des cas, sans coût supplémenrtaire.

Les exigences relatives à la surface d'un composant à revêtir sont beaucoup plus souples que les spécifications pour des surfaces tribologiques traditionnelles, ce qui permet au client de réaliser des économies. Les surfaces avant revêtement peuvent accepter une rugosité jusqu'à 1,6 μm Ra puisque le procédé de revêtement intègre une étape de modification de la surface pour assurer une adhérence optimale.

L'épaisseur la plus courante est une épaisseur nominale de 25 µm pour un revêtement par pulvérisation liquide. Cependant, certains polymères peuvent atteindre une épaisseur de 50 à 80 µm en ajustant la viscosité et/ou le nombre de passages. L'épaisseur typique pour chaque revêtement et la tolérance sont indiquées dans le tableau ci-dessous :

Les tolérances peuvent évoluer en fonction de la géométrie de la pièce et la complexité de la zone revêtue (à définir pour chaque projet). Dans ce cas, vous devez envisager une augmentation de la tolérance de ±10 µm.
Le choix du matériau et du procédé sera basé sur les exigences de fonctionnement. Ainsi, l'épaisseur optimale pour une application spécifique dépend du matériau du revêtement et du procédé sélectionnés.  

La profondeur d’application du revêtement est illimitée ; il y a toutefois une limitation relative au rapport profondeur/diamètre de cette cavité. La recommandation générale est la suivante : jusqu'à un diamètre de 50 mm, nous contrôlons l'épaisseur du revêtement si le rapport profondeur/diamètre n'est pas supérieur à 3. Si le diamètre de la cavité est supérieur à 50 mm, alors des outils spéciaux de pulvérisation peuvent être utilisés pour atteindre sa longueur totale et déposer une épaisseur maîtrisée du revêtement.

Les revêtements tribologiques sont applicables sur la plupart des substrats, incluant sans s’y limiter, les métaux, les polymères et les composites, quelle que soit la forme. La faisabilité du revêtement dépend des propriétés thermiques et chimiques du substrat, car il doit résister à l'application et au processus de durcissement.

Les revêtements sont spécialement conçus pour réduire le frottement entre les surfaces en mouvement relatif. Les revêtements TriboShield® sont autolubrifiants et donc spécialement conçus pour un faible coefficient de frottement et une résistance élevée à l'usure.

Pour des applications spécifiques, GGB est également en mesure de concevoir des revêtements au coefficient de frottement plus élevé tout en conservant un faible taux d'usure comme propriété essentielle du revêtement.

Notre gamme de revêtements a été validée par la FDA (Food and Drug Administration). L'autorisation proprement dite est accordée pour chaque utilisation spécifique et nécessite un processus de certification spécifique effectué par un laboratoire extérieur.

La différence de poids entre le revêtement et le palier est négligeable. Il est ainsi applicable directement sur des matériaux légers tels que l'aluminium, le magnésium ou le titane. 

En général, les revêtements sont appliqués directement sur le composant du client, ce qui permet de simplifier l’assemblage et la nomenclature. Le composant à revêtir ne nécessite pas d'usinage de finition et une rugosité de 1,6 μm Ra est suffisante. De plus, le durcissement et/ou le polissage habituels des surfaces peuvent également être éliminés.

Les polymères constituent généralement une protection efficace contre la corrosion ou les produits chimiques. Ainsi, le revêtement peut potentiellement répondre à vos exigences en matière de résistances tribologique et chimique. Les propriétés d'amortissement des revêtements polymères peuvent également contribuer à réduire le bruit, les vibrations et la dureté, ce qui offre un fonctionnement plus silencieux.

Oui, ils le sont.
 

Presque tous nos revêtements assurent une isolation électrique à différents degrés en fonction de la géométrie de la pièce, l'épaisseur du revêtement et la rigidité diélectrique du revêtement. Le TS742 est une exception car c'est un revêtement dissipateur d'électricité statique, ce qui implique qu'il est intrinsèquement conducteur.

Seul le TS742 possède des propriétés de dissipation de l'électricité statique et est donc conducteur d'électricité, avec une résistivité de surface de ~104 Ohm.

Les couleurs de nos revêtements sont le noir (TS225, TS650, TS652, TS741, TS742) et le brun foncé (TS651, TS801). Pour changer de couleur, une nouvelle formulation est nécessaire, qui doit être discutée avec un expert.

Les cycles de durcissement actuellement effectués pour les revêtements de GGB sont les suivants :

* Les températures indiquées se réfèrent à la température du substrat pendant le processus de durcissement.

Oui, mais cela dépend du revêtement et du point de fusion du substrat plastique. Le revêtement doit subir un traitement thermique. Si le revêtement ou le substrat plastique est un thermoplastique, la température de traitement doit être compatible avec la température de fusion du substrat. Toutefois, avec un revêtement thermodurcissable, le durcissement peut être contrôlé pour maintenir la température à des niveaux raisonnables, ce qui offre davantage de possibilités. Les paliers composites à enroulement filamentaire peuvent si nécessaire, être recouverts d'un revêtement époxy sur le diamètre extérieur.

La "zone revêtue/fonctionnelle" est la zone sur laquelle le revêtement est appliqué selon les exigences de revêtement définies sur le plan.
La "zone susceptible d'être sur-pulvérisée" est la zone sur laquelle on peut trouver des traces de revêtement, en raison du processus de pulvérisation. Vous devez vous assurer que cette sur-pulvérisation n'affecte pas les performances finales du composant revêtu.
La "zone revêtue sans contrôle d'épaisseur" est la zone sur laquelle le revêtement est appliqué, mais en l'absence d'exigences tribologiques particulières, il n'est pas nécessaire de contrôler l'épaisseur appliquée.
La "zone masquée" est la zone où il ne doit pas y avoir de traces de revêtement car la fonctionnalité de la pièce pourrait être affectée.
 

Non, cela  pas nécessaire.
Si nous apportons une solution à une problématique purement tribologique, il suffit d'appliquer le revêtement sur la zone identifiée comme la surface de glissement. Cependant, il faut savoir que pour limiter le revêtement à une surface donnée, cela peut avoir des conséquences : 

• Risque de sur-pulvérisation en dehors de la zone de glissement (le client doit toujours vérifier que ce risque est acceptable).
• Nécessité de masquer, ce qui peut être compliqué et coûteux. Souvent, il est moins coûteux de revêtir l'ensemble de la pièce que de la masquer.
• Nécessité d'un outillage spécial pour le support (coût).
• Si l'élément de glissement présente un risque de corrosion ou d'altération chimique, il peut être intéressant de revêtir l'ensemble du composant car la plupart des revêtements GGB offrent une protection efficace contre la corrosion et les produits chimiques. Dans ce cas, il faut être vigilant au maintien du composant pendant l'opération de revêtement.
   

Les revêtements GGB sont applicables sur tous les métaux, à l'exception des alliages à forte teneur en cuivre et certains plastiques. Cependant, d'autres substrats sont envisageables. Le premier facteur à prendre en considération est le revêtement à appliquer car il conditionne les températures du traitement thermique et de la durée d'exposition du substrat pendant l'opération de revêtement. En effet, le substrat doit pouvoir supporter ce cycle thermique sans incidence sur les propriétés majeures du composant. Vous devez systématiquement informer le client que son substrat sera soumis à des températures élevées.

Oui, elle peut avoir un impact.
La plupart des revêtements requièrent une température de traitement thermique comprise entre 200°C et 420°C, sur une durée pouvant aller jusqu'à 25 minutes. Cette exposition est similaire à un processus de recuit et doit être prise en considération lorsqu'une opération de revêtement est envisagée.
 

Oui, par pyrolyse ou par traitement de surface (sablage ou nettoyage au laser).  
À chaque fois que le revêtement est éliminé, l'opération de grenaillage enlève également une faible épaisseur de substrat. L'opération de suppression/application du revêtement ne peut être réalisées qu'un nombre limité de fois avant d'avoir une incidence sur les dimensions finales de la pièce revêtue.