Characterization of the adhesion of coatings by surface acoustic waves generated and detected by laser sources
Caractérisation de l'adhérence des revêtements par ondes acoustiques de surface générées et détectées par sources laser
Résumé
This thesis focuses on material adhesion, which is often crucial to the reliability of coating technologies. More precisely, the adhesion quality of a polyvinyl chloride film to an aluminum substrate is evaluated by Laser-Ultrasonics. Indeed, this non-contact and non-destructive method allows to excite surface acoustic waves (SAW) in layer-on-substrate structures, whose propagation can be sensitive to adhesion. Experimentally, these guided waves are excited by a frequency-doubled Nd:YAG laser and detected via a Mach-Zehnder heterodyne interferometer.To avoid coating thickness variations that would interfere with acoustic wave propagation, It is preferable not to consider an intermediate adhesive layer. Therefore, for the first time, we are using an electro-adhesion device that allows the adhesion level of the dielectric layer to the substrate to be modified by simple voltage adjustments.A program has been developed to obtain the Rayleigh modes dispersion curves considering the effect of normal and tangential stiffnesses. In addition, finite element method is implemented to simulate SAW propagation under varied adhesion conditions. The results clearly show the sensitivity of these waves to electrostatically induced variations in the quality of film adhesion only.
Cette thèse porte sur l'adhésion des matériaux qui est souvent cruciale pour la fiabilité des technologies associées aux revêtements. Plus précisément, la qualité de l'adhésion d'un film en chlorure de polyvinyle à un substrat d'aluminium est évaluée par Ultrasons-Laser. En effet, cette méthode sans contact et non destructive permet d'exciter des ondes acoustiques de surface (SAW) dans les structures du type couche sur substrat dont la propagation peut être sensible à l’adhésion. Expérimentalement, ces ondes guidées sont excitées par un laser Nd:YAG doublé en fréquence et détectées par un interféromètre hétérodyne de type Mach-Zehnder.Pour éviter des variations d'épaisseur du revêtement qui interféreraient avec la propagation des ondes acoustiques, il apparaît préférable de ne pas utiliser de couche adhésive intermédiaire. C'est pourquoi nous utilisons pour la première fois un dispositif d'électro-adhésion permettant de modifier le niveau d'adhérence de la couche diélectrique au substrat par de simples ajustements de tension.Un programme a été développé afin d’obtenir les courbes de dispersion des modes de Rayleigh en tenant compte de l'effet des rigidités normales et tangentielles. En outre, la méthode des éléments finis est mise en œuvre pour simuler la propagation des SAW dans des conditions d'adhérence variées. Les résultats montrent clairement la sensibilité de ces ondes aux seules variations de la qualité d'adhérence du film induites électrostatiquement.
Domaines
Acoustique [physics.class-ph]Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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