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Traitement de surface Un traitement de surface est une opération mécanique, chi

Traitement de surface Un traitement de surface est une opération mécanique, chimique, électrochimique ou physique qui a pour conséquence de modifier l'aspect ou la fonction de la surface des matériaux afin de l'adapter à des conditions d'utilisation données. Les traitements de surface jouent un rôle éminent dans le domaine de la tribologie • Sommaire • - 1 Traitements mécaniques • - 2 Revêtements métalliques • - 2.1 Dépôt par voie humide • - 2.2 Dépôt par voie sèche • - 3 Traitements de conversion • - 4 Traitements thermochimiques de diffusion • - 5 Traitements par transformation structurale • - 6 Divers • - 7 Contexte industriel • - 8 Voir aussi • Traitements mécaniques • - Ébavurage • - Brunissage • - Galetage • - Grenaillage • - Sablage • - Polissage • Revêtements métalliques • Dépôt par voie humide • - Dépôt électrolytique • - Dépôt chimique • - Immersion en métal fondu • Dépôt par voie sèche • - Projection thermique • - Phase vapeur • - Faisceaux énergétiques • - Rechargement métallique • Traitements de conversion • - Électrolytique (anodisation, sulfuration) • - Chimique (phosphatation, chromatation) • Traitements thermochimiques de diffusion • - Diffusion d'éléments non métalliques carbonitruration (dont la cémentation et la nitruration sont des cas particuliers), boruration, sulfurations, bleuissage. • - Diffusion d'éléments métalliques (chromisation, aluminisation) • Traitements par transformation structurale • - Voie thermique (fusion et trempe superficielles) • - Voie mécanique (grenaillage, galetage) • Divers • - Anodisation dure • - Étamage • - Nickelage • - Peintures • - Sulfinisation • - Zingage • Contexte industriel • Les opérations de traitements de surfaces sont effectuées de nos jours par un multitude de petites entreprises sous-traitantes pour le compte de grands groupes industriels dans les domaines de l'automobile, des « produits blancs », de l'aérospatiale… • Ce contexte induit des conditions de travail généralement pénibles et des salaires très modestes. L'exposition aux vapeurs de différents acides utilisés (acides sulfurique, chlorhydrique, cyanhydrique, fluorhydrique…) présente de graves dangers pour la santé, et les mesures de sécurité en œuvre dans les petites entreprises du secteur sont généralement insuffisantes • Dans les ateliers de traitements de surface n'est pas liée à l'utilisation des produits chimiques mais principalement à la manipulation des pièces • Tribologie - Traitements anti-usure • Sommaire • * 1 Traitements mécaniques • * 1.1 Grenaillage de précontrainte • * 1.2 Moletage et galetage • * 1.3 Polissage mécanique • * 2 Finitions électrochimiques • 3 Traitements des métaux ferreux • * 3.1 Traitements mécaniques • * 3.2 Traitements thermiques proprement dits • * 3.3 Traitements thermochimiques de diffusion • * 3.3.1 Cémentation • * 3.3.2 Nitruration • * 3.3.3 Nitruration ionique • * 3.3.4 Carbonitruration • * 3.3.5 Boruration • * 3.3.6 Chromisation • * 3.3.7 Stanal • * 3.3.8 Forez • * 3.3.9 Manganisation • * 3.3.10 Chromaz • * 3.3.11 Traitements de diffusion divers • * 3.4 Traitements de conversion • * 3.4.1 Tenifer • * 3.4.2 Sulfurations en général • * 3.4.3 Sulfinuz • * 3.4.4 Sulficad • * 3.4.5 Sursulf • * 3.4.6 Sulfurations à basse température • * 3.4.7 Phosphatation • * 3.4.7.1 Historique • * 3.4.7.2 La Parkérisation • * 3.4.8 Pentratage • 4 Traitements des alliages d'aluminium et de magnésium • * 4.1 Oxydation anodique • * 4.2 Le Zinal, un exemple de traitement anti- grippage pour l'aluminium • * 4.3 Traitement Keronite • * 4.4 Liens externes • * 5 Traitement des alliages cuivreux • * 5.1 Delsun • * 6 Traitements divers • * 6.1 Chromaluminisation • * 6.2 Tifran • * 6.3 Magnadise • * 6.4 Molynuz ( pour divers métaux ) • Traitements mécaniques • Ils s'appliquent aux métaux susceptibles d'être améliorés par écrouissage. Le but est d'augmenter la dureté et de créer des contraintes résiduelles de compression : • Grenaillage de précontrainte • Peu utilisé en frottement, le grenaillage de précontrainte élève la résistance à la fatigue de pièces de toutes sortes : ressorts, arbres ... • Moletage et galetage • Le moletage et le galetage améliorent le poli, l'exactitude des cotes, la dureté et la résistance (galetages dits de surface, dimensionnel, de renforcement). On peut atteindre 45 HRC et l'on traite ainsi les aciers, surtout dans l'industrie automobile, les superalliages, les alliages de titane, ... Les surfaces galetées résistent davantage à la fatigue et portent mieux que les surfaces rectifiées, se comportant comme si elles étaient déjà rodées. Elles s'usent parfois moins que les surfaces trempées. Il ne faut jamais galeter les aciers étirés à froid car ils sont déjà écrouis. • Polissage mécanique • On sait depuis les travaux de Beilby (1921) que le polissage mécanique provoque une fusion ou au moins un ramollissement des points hauts de la surface des pièces et que la matière de ces derniers vient combler les vallées. • Finitions électrochimiques • L'électropolissage, ou polissage électrolytique, est le processus inverse de la galvanoplastie : il dissout les couches superficielles.. Les pointes sont enlevées les premières, mais la rugosité initiale n'est pas réduite à zéro car une fois les plus gros reliefs détruits, l'attaque est uniforme. L'enlèvement des couches externes révèle la structure du métal et les défauts éventuels, contrairement aux actions mécaniques qui créent un écrouissage plus ou moins fort. • L'élimination des rayures élève la résistance à la fatigue mais, en même temps, l'absence de contraintes résiduelles de compression la diminue. Les surfaces sont remarquablement propres et ne présentent pas les inclusions provoquées par le polissage mécanique. • Traitements des métaux ferreux • Traitements mécaniques • Rappelés pour mémoire, ils concernent surtout les aciers. • Traitements thermiques proprement dits • On ne doit jamais faire frotter une pièce d'acier qui n'a pas subi les traitements thermiques normalisés de trempe et revenu, éliminant au maximum les structures austénitiques et ferritiques. • Le traitement Laser Peeling proposé par la société MIC France peut être utilisé lorsque le grenaillage de précontrainte se révèle insuffisant. Il crée des contraintes résiduelles de compression atteignant au moins 60 % de la limite d'élasticité du matériau. La profondeur affectée est bien plus importante, jusqu'à 8 mm. Sur des pièces en titane, par exemple, il a permis d'obtenir une augmentation de charge admissible de 25 % contre 14 % pour le grenaillage de précontrainte. • Traitements thermochimiques de diffusion • Des atomes étrangers, formant des solutions solides le plus souvent interstitielles, distordent les réseaux cristallins et augmentent la dureté superficielle en créant des contraintes résiduelles de compression, ce qui améliore la résistance à la corrosion et à l'oxydation. On distingue : • • La diffusion de métalloïdes, carbone, azote, soufre, bore, par voie liquide (bains de sels) ou gazeuse et plus récemment, par bombardement ionique. Elle concerne 60 000 tonnes de pignonnerie par an dans l'industrie automobile. Le carbone est à la base de presque tous les traitements de l'acier. • • La diffusion de métaux, aluminium et chrome notamment, améliore la résistance à l'oxydation à haute température. • Cémentation • La cémentation est un cas particulier de la carbonitruration. On carbonitrure en général des pièces peu massives en acier mi- dur sur une profondeur voisine de 0,3 mm, puis on trempe en huile chaude. La cémentation convient plutôt à des pièces massives en acier doux traitées vers 0,8 mm, puis trempées en huile froide. • On peut cémenter sur une profondeur de plusieurs millimètres. Les atomes de carbone, dont le diamètre vaut 0,63 fois celui des atomes de fer, provoquent de grandes distorsions des réseaux cristallins et s'insèrent mieux dans les structures cubiques que dans les cubiques à face centrée. La diffusion de carbone doit toujours être suivie d'une trempe. • Dans le cas de contacts ponctuels ou linéiques, la profondeur du traitement doit atteindre environ deux fois celle du cisaillement hertzien maximal. La résistance à cœur des pièces est optimale vers 850 - 1080 N/mm2. On dispose de programmes de calcul définissant les caractéristiques des couches cémentées en fonction de l'usage prévu. • La cémentation n'est pas un traitement spécifique de l'usure adhésive, mais on peut la faire suivre d'une sulfuration à basse température. Il est toujours dommage de rectifier les pièces cémentées trempées à cause du relâchement des contraintes résiduelles de compression. La fragilisation des pièces cémentées par l'hydrogène peut être telle que des ruptures fragiles différées se produisent sous des contraintes anormalement basses. Une déshydrogénation aussi complète que possible est obtenue par un revenu sous vide ou dans un gaz inerte. • La cémentation sous vide présente des avantages importants de temps et de coût, tout en diminuant les distorsions des pièces par suite d'un maintien à température moins long. On note comme exemple d'application le traitement d'engrenages de réducteurs de vitesse d'hélicoptères. • Nitruration • La nitruration fut découverte en 1923 par un technicien de la firme Krupp qui, ayant chauffé un acier dans une atmosphère d'ammoniac, observa une dureté superficielle anormalement élevée. • La nitruration nécessite des aciers contenant un peu d'aluminium, 1,2 % par exemple. L'azote s'intercale dans le fer pour former une solution uploads/Sante/ traitement-de-surface.pdf