04 Avril 2018  |  Traitement de surfaces
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 02/2018

Les traitements de surface des alliages métalliques

Les traitements de surface ont pour objectif de modifier l’apparence d’une surface, ses propriétés physiques et/ou chimiques, afin d’améliorer la résistance à la corrosion, à l’usure, à l’oxydation, ainsi qu’à favoriser la soudabilité et la conductibilité électrique, à modifier les propriétés optiques, à assurer un effet de barrière thermique ou d’isolation aux rayonnements ou encore à préparer l’application d’un revêtement.

Les traitements de surface représentent un apport d’épaisseur relativement faible, dépassant rarement le millimètre, pouvant même n’être que de quelques nanomètres. Ils incluent les préparations de surface par voie chimique (dégraissage, lavage) et par voie mécanique (grenaillage, corindonage, sablage), les dépôts, revêtements et finitions.
 La famille des dépôts et revêtements est la plus importante. Elle comprend:
 
 
Les dépôts par voie humide
  • Dépôts électrolytiques: minces et épais, décoratifs et fonctionnels).
  • Dépôts chimiques: nickel, cuivre
  • Dépôts par immersion dans les métaux fondus: galvanisation, étamage
  • Peintures. L’importance de ce domaine est tel qu’il constitue une spécialité à part
 
Les dépôts par voie sèche
  • Dépôts par projection thermique de métaux, alliages et céramiques.
  • Rechargement par soudage
  • Dépôts chimiques en phase vapeur (CVD): c’est une méthode de dépôt sous vide de films minces, à partir de précurseurs gazeux.
  • Dépôts physiques en phase vapeur (PVD): c’est une méthode de dépôt sous vide par évaporation, pulvérisation cathodique, laser pulsé, jet moléculaire, arc électrique
  • Dépôts chimiques en phase vapeur assistés plasma(PA CVD)
  • Dépôts physiques en phase gazeuse par bombardement avec un faisceau d’électrons (EB PVD)
  • Implantation d’ions ou implantation ionique
  • Application de vernis spéciaux
 
Les traitements de conversion
Les traitements de conversion produisent une couche chimique entre le substrat et un réactif. Cette conversion est obtenue par réaction chimique ou par action électrochimique.
La voie chimique comprend les phosphatations et passivations. La voie électrochimique comprend les oxydations anodiques des alliages d’aluminium et de titane, notamment. La voie thermochimique appliquée pour les nitrurations et nitrocarburations des aciers et des fontes, s’apparente aux traitements de conversion par la création des couches de combinaison de nitrures ou carbonitrures de fer à caractère céramique.
 
Les traitements thermochimiques
Les traitements thermochimiques de diffusion ou cémentations peuvent être classés parmi les traitements de surface, tout en faisant partie des traitements thermiques superficiels. Ils concernent les diffusions de métaux (cémentation par le chrome, par le zinc, par l’aluminium…), également assimilables aux CVD.
La diffusion de non-métaux ou métalloïdes (carbonitruration, nitruration, nitrocarburation…) comprend des procédés par voie liquide (bains de sels), par voie gazeuse (atmosphère), en milieu raréfié (basse pression), assistés au plasma (ionique), par application de pâtes (slurry coating), par voie solide, en lit fluidisé.
 
Les traitements par transformation structurale
Les traitements par transformation structurale se déclinent en traitements de durcissement par trempe après chauffage superficiel. Le chauffage est effectué à la flamme, par induction ou par faisceau haute énergie (laser, faisceau d’électron)- Ils font également partie des traitements thermiques superficiels: opérations de refusions (soudage à l’arc des fontes grises ou refusion laser de différents alliages), traitements mécaniques destinés à développer des contraintes de compression et de l’écrouissage, grenaillage de précontrainte, choc laser, galetage. Les opérations d’amélioration des états de surface ou tribofinitions se classent également dans cette catégorie.
Certains de ces traitements font l’objet de co-déposition ou de co-réalisation appelés traitements multiplex ou composites, comme les duplex (traitement thermochimique plus revêtement PVD) ou ion-mixing (dépôt plus implantation d’ions), ou encore les multicouches (macro, micro, nanocouches).
 
Source:
Association de Traitement Thermique et de Traitement de Surface
75009 Paris
Tél. +33 (0)1 45 26 22 35


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