Les nanocarbones fluorés : des additifs prometteurs pour la lubrification

Résumé : Un lubrifiant liquide est composé d'une base (huile minérale ou de synthèse) à laquelle sont ajoutés des additifs conférant au lubrifiant ses propriétés. Les additifs réducteurs de frottement et d'usure conventionnels (dialkyl dithiophosphates de métaux de transition) qui présentent une efficacité remarquable dans le cas de pièces frottantes en alliage ferreux 1 , deviennent peu efficients dans le cas de matériaux peu réactifs. De plus, les surfaces subissent une usure sévère durant la période de formation du film tribologique protecteur. Ainsi, les nouvelles stratégies de lubrification utilisent des particules colloïdales en dispersion dans la base. Ces nanoparticules sont susceptibles de constituer instantanément le film tribologique sans réaction chimique avec les substrats 3. Les phases tribo-actives choisies sont généralement des matériaux lamellaires (MoS 2 , graphite, graphites fluorés) présentant de bonnes propriétés tribologiques intrinsèques. Les travaux menés sur les carbones fluorés CF x 4 permettent d'envisager les formes nanostructurées comme une nouvelle famille de nano-additifs pour lubrifiants. Dans cette étude, les propriétés tribologiques de nanocarbones présentant différentes morphologies (sphérique (0D) : noirs de carbone (GCBs) ; tubulaire (1D) : nanofibres (CNFs) et discotique (2D) : nanodisques (CNDs)) sont déterminées en fonction du degré de fluoration des composés. Les excellentes propriétés réductrices de frottement des composés sont illustrées sur la figure 1. De très faibles coefficients de frottement sont obtenus (  0,08) pour les trois types de nanostructures. La figure 1 met également en évidence des comportements tribologiques différents selon la structure initiale des nanocarbones. En effet, la présence de fluor améliore nettement les propriétés tribologiques des nanofibres et noirs de carbone (le coefficient de frottement diminue à mesure que le taux de fluoration augmente pour atteindre une valeur asymptotique pour un rapport atomique F/C = 0,15 pour les CNFs et 0,6 pour les GCBs) tandis que dans les cas des nanodisques de carbone, l'influence de la fluoration est nettement moins significative. La corrélation des propriétés tribologiques avec l'analyse de l'évolution structurale des nanocarbones (par MEB, MET, spectrométrie Raman) permet de mettre en évidence un processus de réduction du frottement lié à des phénomènes de surface dans le cas des CNFs et GCBs et de « bulk » dans le cas des CNDs 5. Figure 1: Evolution du coefficient de frottement intrinsèque des nanodisques (CNDs), nanofibres (CNFs) et noirs de carbone (GCBs) fluorés en fonction du taux de fluoration.
Document type :
Conference papers
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https://hal.univ-antilles.fr/hal-02429607
Contributor : Philippe Thomas <>
Submitted on : Friday, January 10, 2020 - 5:11:10 PM
Last modification on : Tuesday, January 14, 2020 - 1:43:59 AM

Identifiers

  • HAL Id : hal-02429607, version 1

Citation

P. Thomas, Jean-Louis Mansot, Audrey Molza, Katia Guerin, Marc Dubois. Les nanocarbones fluorés : des additifs prometteurs pour la lubrification. Colloque Français de Chimie du Fluor CFCF 2017, 2017, Murol, France. ⟨hal-02429607⟩

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