Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les couches minces se retrouvent dans de nombreuses applications comme revêtements fonctionnels. D’un point de vue technologique, la question de la stabilité de ces revêtements est fondamentale pour la conservation de leurs propriétés. Cependant, peu de tests habituellement utilisés pour caractériser cette stabilité mécanique sont adaptés à ces couches minces, et, en particulier, à l’étude de l’adhésion et de la cohésion des revêtements d’épaisseur inférieure au micromètre, ou de revêtements minces discontinus (particulaires, granulaires, etc.). Cet article présente le test de cavitation ultrasonore appliqué spécifiquement à la détermination de l’adhésion et de la cohésion de ces types de revêtements.
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Thin films are widely used as functional coatings in many applications. From a technological point of view, the thermomechanical stability of these coatings is a prerequisite for ensuring their functional stability. However, most of the tests available for characterizing this mechanical stability are unsuited to the study of the adhesion and cohesion of these thin coatings. This is especially true for thin coatings typically thinner than 1 micrometer, and for particle-based coatings. This article describes the ultrasonic cavitation test, which we show to be well-suited to studying the adhesion and cohesion of such thin coatings.
Auteur(s)
-
Laurent VONNA : Maître de Conférences à l’Université de Haute Alsace - Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M – CNRS), France
-
Hamidou HAIDARA : Chargé de Recherche au CNRS - Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M – CNRS), France
INTRODUCTION
Points clés
Domaine : Films minces, Films particulaires, Test d’adhésion et de cohésion
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Cavitation ultrasonore, sonotrode
Domaines d’application : Adhésion et cohésion de revêtements minces, de revêtement granulaires
Contact : [email protected] et [email protected]
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
cavitation ultrasonore test d'adhésion revêtements minces revêtements nanoparticulaires ou granulaires
KEYWORDS
cavitation test | ultrasonic cavitation | thin coatiings | nanoparticle-based coating
DOI (Digital Object Identifier)
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Exemples d’applications3. Mise en œuvre du test
Le test de cavitation utilisé pour caractériser l’adhésion et la cohésion de revêtement minces est similaire au test décrit dans la norme ASTM G-32. Alors qu’en suivant cette norme, la résistance à l’érosion est évaluée par la perte de masse ou éventuellement la profondeur érodée en fonction du temps, dans le cas des revêtements minces discuté ici, la résistance à la cavitation est évaluée à partir de l’aire de substrat découverte (§ 2.5.3). Cet aspect constitue la différence principale avec la norme ASTM G-32, spécifique aux matériaux massiques. Nous verrons dans la suite à partir de cas étudiés, que l’adhérence et/ou la cohésion de ces revêtements peuvent être évaluées à partir de ce paramètre expérimental. Nous discutons dans la suite les différents éléments techniques et paramètres expérimentaux permettant de mettre en œuvre de façon aisée le test de cavitation ultrasonore.
3.1 Dispositif expérimental
-
Sonificateur
Le dispositif expérimental est basé sur un sonificateur de paillasse utilisé habituellement comme homogénéiseur ou disperseur. Il est constitué de différents éléments :
-
un générateur de puissance qui produit un courant électrique de haute fréquence, dont on peut contrôler la durée et la puissance. Idéalement le générateur aura une puissance supérieure à 200 W ;
-
un transducteur piézoélectrique qui transforme les signaux (impulsions) électriques en oscillations mécaniques ;
-
éventuellement, un résonateur qui permet une amplification ou une réduction de l’amplitude des oscillations ;
-
une...
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Mise en œuvre du test
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEIGHTON (T.G.) - The Acoustic Bubble. - Academic Press (1994).
-
(2) - VIROT (M.), CHAVE (T.), NIKITENKO (S.I.), SHCHUKIN (D.G.), ZEMB (T.), MÖHWAL (H.) - Acoustic Cavitation at the Water-Glass Interface. - Journal of Physical Chemistry B 114 :13083-13091 (2010).
-
(3) - PECHA (R.), GOMPF (B.) - Microimplosions : Cavitation Collapse and Shock Wave Emission on a Nanosecond Time Scale. - Physical Review Letters 84 :1328-1330 (2000).
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(4) - NAUDÉ (C.), ELLIS (A.) - On the mechanism of cavitation damage by nonhemispherical cavities collapsing in contact with a solid boundary. - Journal of basic engineering 83 :648-656 (1961).
-
(5) - TOMLINSON (W.), KALITSOUNAKIS (N.), VEKINIS (G.) - Cavitation erosion of aluminas. - Ceramics International 25 :331-338 (1999).
-
(6) - FERNANDEZ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Standard Test Method for Erosion of Solid Materials by a Cavitating Liquid Jet, ASTM International, West Conshohocken, PA. - ASTM G134-95 (2010)e1 - 2010
-
Standard Test Method for Cavitation Erosion Using Vibratory Apparatus, ASTM International, West Conshohocken, PA. - ASTM G32-10 - 2010
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