adhésion et interfaces sur une couche de verni
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RAPPORT DE TP: Adhésion et interfaces sur une couche de verni Grace RAPPORT DE TP: Adhésion et interfaces sur une couche de verni L’essai par rayures pour la mesure et le contrôle de l’adhésion d’une couche de verni sur le verre Hardet Aimlain NGOMA _ ? ? ` ? ` ^ RAPPORT DE TP: Adhésion et interfaces sur une couche de verni Noms et prénoms : Hardet Aimlain Jeudi, le 20 décembre 2012 NGOMA & Borgea EKOYA BONGO Sections : Master 1 de Physique Titre : Etude d’adhésion et d’interfaces d’une couche de verni sur le verre : Méthode de rayure Appréciations Expliquant la note : I- Généralités : les différentes méthodes d’adhésion. Adhésion ensemble des phénomènes physico-chimie qui se produit lorsqu’on met en contact intime deux matériaux. Les différentes théories de l’adhésion prévoient l’établissement de liaisons ou d’interactions spécifiques. Les différentes méthodes d’adhésion sont : - L’ancrage mécanique, qui est l’approche la plus ancienne pour expliquer les phénomènes d’adhésion et qui résulte de l’interpénétration « macroscopique » entre les deux matériaux en contact. C’est le cas d’un adhésif qui pénètre dans les aspérités et les pores du substrat avant de se rigidifier. L’ancrage mécanique est donc favorisé par la rugosité et la topographie des surfaces en contact.
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RAPPORT DE TP: Adhésion et interfaces sur une couche de verni L’essai par rayures pour la mesure et le contrôle de l’adhésion d’une couche de verni sur le verre Hardet Aimlain NGOMA
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RAPPORT DE TP: Adhésion et interfaces sur un͟͠͞͠ couche de verni
Noms et prénoms :Hardet AimlainJeudi, le 20 décembre 2012 NGOMA & Borgea EKOYA BONGOSections : Master 1 de Physique Titre: Etude d’adhésion et d’interfaces d’une couche de verni sur le verre : Méthode de rayure Appréciations Expliquant la not: IGénéralités : les différentes méthodes d’adhésion. Adhésion ensemble des phénomènes physicochimie qui se produit lorsqu’on met en contact intime deux matériaux. Les différentes théories de l’adhésion prévoient l’établissement de liaisons ou d’interactions spéci fiques. Les différentes méthodes d’adhésion sont : L’ancrage mécanique, qui est l’approche la plus ancienne pour expliquer les phénomènes d’adhésion et qui résulte de l’interpénétration « macroscopique » entre les deux matériaux en contact. C’est le cas d’un adhésif qui pénètre dans les aspérités et les pores du substrat avant de se rigidifier. L’ancrage mécanique est donc favorisé par la rugosité et la topographie des surfaces en contact. L’inter diffusion, qui se manifeste dans le cas des matériaux polymères par l’inter digitation des chaînes moléculaires et pour les métaux par la formation d’un gradient de composition chimique, voire d’un alliage d’interface. Elle conduit à la formation d’une interphase d’épaisseur non nulle et dépend, pour les polymères en contact, de leur compatibilité et de leur structure. Les liaisons interatomiques ou intermoléculaires. Les liaisons interatomiques sont dues aux interactions électromagnétiques entre électrons qui forment les liaisons covalente, ionique et métallique. Les liaisons intermoléculaires peuvent être de type Van der Waal ou de type liaison hydrogène. Ces liaisons sont souvent regroupées sous le terme anglosaxon « électron as glue ». Du point de vue macroscopique, les interactions à faible portée entre deux matériaux (liaisons interatomiques et
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RAPPORT DE TP: Adhésion et interfaces sur un͟͠͞͠ couche de verni hydrogène) sont souvent étudiées sous l’approche acidebase. L’intensité de ces liaisons est caractérisée par l’énergie d’adhésion de Dupré w, qui est l’énergie libre perdue par l’unité d’aire d’interface lors de sa formation. IIEssai a la rayure pour l’étude d’adhésion Description des expériences Matériel La lame de verre (fig1) La tourne disque (fig2) qui sert a fixé les rayures Le microscope (fig3) qui sert observé les rayures Une source de courant (200V220V) les masses marquées (m1, m2, m3) Le verni. Mode opératoire On colore une couche mince de verni sur le substrat (lame de verre) et après 10 minutes de séchage ; on dépose sur le plateau de la tourne disque : il consiste à déplacer une pointe dure parallèlement à la surface de l’échantillon, à vitesse constante et avec une force d’appui croissante. L’essai permet d’analyser, le plus souvent, des phénomènes d’endommagement tels que la fissuration du matériau ou le délaminage d’un revêtement. La détection de l’endommagement peut se faire par mesure de la profondeur de pénétration, de la force tangentielle, par détection acoustique ou par observation microscopique. On obtient alors une force normale critique,dénommée souvent « critical load l’échantillon. Différentes forces critiques peuvent aussi apparaître au cours d’un même essai, traduisant des étapes successives d’endommagement : c’est le cas de certains revêtements céramiques qui font apparaître une première force critique Lc1 liée à la fissuration du film, suivie d’une seconde force Lc », matérialisant un point de discontinuité dans le comportement de critique Lc2 plus élevée, caractérisant l’ablation totale du revêtement. De par sa facilité de mise en œuvre, l’essai de rayure est fréquemment employé dans de nombreux domaines, allant des peintures automobiles aux revêtements pour outils de coupe, ou encore pour la caractérisation des verres ophtalmiques et de ses différentes couches protectrices, comme en témoigne la thèse de Jean Luc Bucaille (2001). φ
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IIIRésultats Observation par microscope optique des rayures obtenues Les images obtenues avec le microscope permettent d’observer rapidement les rayures et de vérifier la validité et la cohérence des résultats. Le faible grossissement offre l’avantage de pouvoir visualiser la totalité de la portion écaillée et de mesurer la distance entre le point d’écaillage et la fin de la rayure, ce qui permet de retrouver visuellement la valeur de Fc. La figure 4.10a présente trois clichés obtenus pour les échantillons, classés par ordre de force critique croissante. On remarque que plus Fc est faible, plus la largeur du sillon est importante, traduisant des écailles de plus en plus grandes et nombreuses. Des observations à plus fort grossissement au MEB peuvent être utiles pour localiser avec plus de précision le point critique, elles permettent également d’analyser plus en détail la morphologie du sillon. Les images confirment l’impression laissée par les clichés ; dans le cas des revêtements à faible force critique, l’écaillage est très prononcé alors que sur les revêtements présentant χ
RAPPORT DE TP: Adhésion et interfaces sur un͟͠͞͠ couche de verni une force critique élevée, les écailles sont de petites dimensions et peu nombreuses. La morphologie du sillon corrobore donc très bien le classement des échantillons par la force critique.
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Détermination de la force d’adhésion
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RAPPORT DE TP: Adhésion et interfaces sur un͟͠͞͠ couche de verni Détermination de la force d’adhésion du verni sur la lame de verre ܮ ܪ=ଶ ࣊ܣ A ès l’hypothèse de Benjamin et Weaver ; d’où ˂˂˂R d’apr ܮܪ ඨ ܨܿ=ଶ ܴ࣊ Fc: force d’adhésive de cisaillement L : charge H : dureté du substrat R : rayon de la pointe, R = 0.2mm A : rayon de l’aire de contact : l’angle au sommet, pour nous ° Ω Ω = 70.3 sin(Ω) = d’ où A = 0.35mm ோ L= 10.12g d’où H= 0.02S.IL= 16.21g d’où H= 0.04S.ILc= 23.08g d’où H= 0.06S.Icar c’est à partir de cette charge. H=0.02; F= 0.04mN H=0.04 ; F=0.072mN H=0.06 ; F= 0.1mN Conclusion On constate que plus la force augmente, plus les rayures sont visibles. Cette force qui nous permet de voir les rayures, c’est la force critique.
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