Piston aluminium avec revêtement anti-usure CVD DLC

Bekaert (Belgique), principal fournisseur de revêtements DLC (carbone dur amorphe), pénètre actuellement le marché de l'automobile avec son revêtement DLC « Dylyn® Plus » qui allie à un faible taux de frottement une grande dureté et donc une grande résistance à l'usure.

Bekaert avait commencé à développer les revêtements DLC pour l'industrie de la compétition pour remédier aux problèmes d'usure importante découlant d'une pression de contact accrue sur les pièces du moteur. Or, maintenant la société aurait réussi à appliquer sa technologie aux pistons en aluminium moulé des véhicules de série ; ce qui permettrait d'abaisser nettement le taux de friction au niveau de ces pièces.


Moteur

Or, le frottement autour des pistons entraîne une perte de puissance du moteur et réduit leur durée de vie. Une amélioration de la puissance allant jusqu'à 2 % aurait ainsi été rendue possible. Deux développements se sont avérés nécessaires pour déposer sur un piston en aluminium moulé un revêtement DLC. Il était tout d'abord impératif d'améliorer la finition de surface du piston (réduction de la rugosité à un niveau pertinent) car les revêtements DLC ne sont pas adaptés à la rugosité habituelle des pistons. Bekaert a dû ensuite adapter le revêtement (dur) à l'aluminium relativement mou, et améliorer de ce fait l'adhérence.

Frottement moteur
La réduction des pertes mécaniques par frottement dans les composants moteurs constitue un défi permanent pour beaucoup de concepteurs. En effet, plusieurs études ont montré que les pertes par frottement représentent la principale partie de la consommation d’énergie développée dans un moteur à combustion interne (de 15 à 20%). Les frottements de la jupe de piston, de la segmentation et paliers constituent 66% des pertes totales de frottement; la distribution (jusqu’à 20-25% à bas régime), le vilebrequin, la transmission et la boîte de vitesses contribuant au reste.

Le revêtement DLC
En ce qui concerne le DLC, il s’agit d’un dépôt de carbone dur amorphe, obtenu par un plasma sous
CVD (Chemical Vapor Deposition) à moins de 200°C mais en prévoyant préalablement une couche
d’accroche en technologie PVD (Physical Vapor Deposition) obtenue en bombardant une cible en
titane. Au stade plasma CVD, du gaz butane et un peu de toluène sont injectés et se décomposent en
donnant un dépôt de carbone dur intermédiaire entre du diamant et du graphite. Il y trois couches
pour 3 μm au total, à savoir Ti + SiDLC + DLC.

La rugosité est très basse et l’adhésion exceptionnelle.
Les variantes existantes ont pour nom Dylin,Dylin+, Cavidur et DLC. Chaque produit demandant
une gamme de fabrication particulière. Le traitement est en outre “customisable” suivant les applications.
La température d’oxydation peut atteindre 500°C, la dureté varie de 15 à 30 GPa, le coefficient de friction, comparable au Teflon, est de 0,05 pour une rugosité inférieure à 0,01. Un revêtement CrN reste loin derrière. En revanche le DLC craint les chocs, les huiles additivées et les hautes températures, (le segment feu est souvent déconseillé sur un piston).

Typiquement, les applications existantes dans les moteurs automobiles, surtout au niveau des arbres
à cames, des segments, des soupapes, linguets et poussoirs, vont voir leur pertes par frottements
réduits de 30% ce qui peut influer de 1 à 2% sur la consommation mais surtout joue beaucoup sur la
résistance à l’usure.

Application compétition et grande série
le Cavidur est très connu dans le monde de la compétition automobile tandis que le Dylin Plus est plus adapté à la grande série.


Source :   Trametal.com        29/01/2009

---