Investigation des propriétés structurelles, de dureté, d'adhésion et tribologiques des revêtements CrN et AlCrN déposés sur des chemises de cylindre

Le frottement entre les chemises de cylindre et les segments de piston est l'une des principales pertes d'énergie dans les moteurs. Minimiser ce frottement réduit la consommation de carburant, diminue les émissions et améliore les performances. Pour y remédier, des revêtements CrN et AlCrN ont été appliqués sur des chemises de cylindre en fonte grise (GCI) par la méthode de dépôt par arc cathodique. Leurs propriétés tribologiques ont été évaluées sous des charges variées grâce à des tests d'usure réciproque en conditions sèches et lubrifiées. La structure des revêtements a été caractérisée par microscopie électronique (SEM-EDS) et diffraction des rayons X (XRD), tandis que les propriétés de dureté et d'adhésion ont été caractérisées par nanoindentation et test de grattage. Le revêtement CrN a montré une dureté inférieure de 21 % mais une résistance à l'adhésion supérieure de 18 % et une meilleure résistance aux fissures par rapport à l'AlCrN. Dans des conditions sèches et à faible charge, la dureté supérieure de l'AlCrN a entraîné une résistance à l'usure meilleure de 30 %. Cependant, dans des conditions à forte charge, la résistance à l'usure du revêtement CrN est environ 3 fois supérieure à celle du revêtement AlCrN en raison de ses propriétés d'adhésion améliorées. Les revêtements CrN et AlCrN ont réduit les taux d'usure d'environ 70 et 24 fois, respectivement, par rapport au GCI. Dans des conditions lubrifiées, le taux d'usure du CrN était 5,3 fois inférieur à celui du GCI et 2,4 fois inférieur à celui de l'AlCrN. Ces résultats montrent que l'AlCrN est idéal sous faibles charges, tandis que le CrN est meilleur pour des charges élevées.