Le PEEK (polyétheréthercétone) est un matériau composite haute performance obtenu par l'association de résine PEEK et de matériaux de renforcement tels que la fibre de carbone, la fibre de verre et la céramique. Les matériaux PEEK à haute dureté présentent une meilleure résistance aux rayures et à l'abrasion, ce qui les rend idéaux pour la fabrication de pièces et de composants résistants à l'usure et nécessitant un support de haute résistance. La haute dureté du PEEK lui permet de conserver sa forme même après avoir subi des contraintes mécaniques et une utilisation prolongée, ce qui explique son utilisation généralisée dans des secteurs tels que l'aérospatiale, l'automobile et le médical.
Pour les matériaux PEEK, la dureté est un indicateur important de leur capacité à résister à la déformation sous l'effet de forces extérieures. Elle influe considérablement sur leurs performances et leurs applications. La dureté est généralement mesurée selon l'échelle de dureté Rockwell, et plus particulièrement sur l'échelle HRR, adaptée aux plastiques de dureté moyenne. Ce test est simple et peu agressif pour le matériau.
Dans les normes d'essai de dureté Rockwell pour les matériaux composites polymères Peek, l'échelle R (HRR) et l'échelle M (HRM) sont largement utilisées, parmi lesquelles l'échelle R est relativement plus couramment appliquée.
Pour la plupart des matériaux PEEK purs non renforcés ou faiblement renforcés (par exemple, teneur en fibres de verre ≤ 30 %), l'échelle R est généralement privilégiée. En effet, cette échelle convient aux plastiques relativement souples, et la dureté des matériaux PEEK purs se situe généralement entre HRR 110 et HRR 120, valeurs comprises dans la plage de mesure de l'échelle R, ce qui permet une évaluation précise de leur dureté. De plus, les données de cette échelle sont plus largement utilisées dans l'industrie pour tester la dureté de ces matériaux.
Pour les matériaux composites PEEK à fort renforcement (par exemple, teneur en fibres de verre/fibres de carbone ≥ 30 %), l'échelle M est souvent utilisée en raison de leur dureté plus élevée. L'échelle M applique une force d'essai plus importante, ce qui permet de réduire l'influence des fibres de renforcement sur les empreintes et d'obtenir des données d'essai plus stables.
L'essai de dureté Rockwell des composites polymères PEEK doit être conforme aux normes ASTM D785 ou ISO 2039-2. Le principe consiste à appliquer une charge spécifique à l'aide d'un pénétrateur en diamant et à calculer la dureté en fonction de la profondeur d'indentation. Lors de l'essai, une attention particulière doit être portée à la préparation des échantillons et à l'environnement de test afin de garantir la précision des résultats. Deux conditions préalables essentielles doivent être respectées :
1. Exigences relatives aux échantillons : L’épaisseur doit être ≥ 6 mm et la rugosité de surface (Ra) ≤ 0,8 μm. Ceci permet d’éviter toute distorsion des données due à une épaisseur insuffisante ou à une surface irrégulière.
2. Contrôle environnemental : Il est recommandé de réaliser les essais dans un environnement à une température de 23 ± 2 °C et une humidité relative de 50 ± 5 %. Les fluctuations de température peuvent affecter significativement les mesures de dureté des matériaux polymères comme le PEEK.
Les différentes normes comportent des dispositions légèrement différentes concernant les procédures de test ; il est donc essentiel de définir clairement les bases à suivre lors des opérations concrètes.
| Norme d'essai | Échelle couramment utilisée | Charge initiale (N) | Charge totale (N) | Scénarios applicables |
| ASTM D785 | HRR | 98,07 | 588.4 | PEEK de dureté moyenne (par exemple, matériau pur, renforcé de fibres de verre) |
| ASTM D785 | GRH | 98,07 | 980,7 | PEEK à haute dureté (par exemple renforcé de fibres de carbone) |
| ISO 2039-2 | HRR | 98,07 | 588.4 | Conformément aux conditions d'essai de l'échelle R de la norme ASTM D785 |
La dureté de certains matériaux composites PEEK renforcés peut même dépasser HRC 50. Il est nécessaire de tester leurs propriétés mécaniques en examinant des indicateurs tels que la résistance à la traction, la résistance à la flexion et la résistance aux chocs. Des essais normalisés doivent être réalisés conformément aux normes internationales telles que l'ISO et l'ASTM afin de garantir la stabilité de leur qualité et de leurs performances, ainsi que la sécurité et la fiabilité de leurs applications dans les domaines concernés.
Date de publication : 29 octobre 2025
