Les revêtements DLC (diamond-like carbon) constituent une solution prometteuse pour réduire les pertes d’énergie liées aux phénomènes de frottement et d’usure des composants mécaniques dans de nombreuses applications industrielles (ex. : motorisations hybrides, turbine éolienne,...). Des travaux de recherche menés récemment au LTDS1 montrent que des contacts mécaniques revêtus DLC/DLC peuvent être lubrifiés efficacement à l’aide d’un additif commercial très couramment utilisé dans les huiles moteur, le dithiophosphate de zinc (ZDDP). En effet, les performances tribologiques peuvent être optimisées en fonction de la rigidité, la nano-topographie de surface et la teneur en hydrogène du revêtement DLC. Ainsi, un frottement ultra-faible et une résistance à l’usure élevée sont rendus possibles en utilisant un revêtement constitué de carbone amorphe tétraédrique sans hydrogène (appelé ta-C) présentant une dureté modérée. D’autres revêtements moins durs (a-C) montrent également une résistance à l’usure élevée, ainsi que la formation d’un tribofilm dérivé du ZDDP, mais présentent un coefficient de frottement plus élevé. D’autre part, des revêtements ta-Cs trop durs subissent une forte usure associée à un mécanisme de diffusion préférentielle des espèces soufrés.

Figure. Scenarios possibles pour la formation d’un tribofilm dérivé du ZDDP sur DLCs ‘mous’ (haut) et le mécanisme d’usure des ta-Cs ‘durs’ lubrifiés avec l’additif ZDDP (bas). Droit d’auteur pour autorisation de publication.

1Salinas et al. Interplay of mechanics and chemistry governs wear of diamond-like carbon coatings interacting with ZDDP-additivated lubricants. Nat. Commun. 2021, 12, 4550.