Définitions de base en traitement de surface

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1 Définitions de base en traitement de surface Définitions Les définitions qui vont être données dans ce chapitre sont issues de la norme NF A Cette norme a pour objet de fixer, entre autres, la terminologie propre aux traitements de surface. Revêtement métallique Terme général désignant toute couche de métal sur une surface obtenue par un procédé de recouvrement, tel que la surface du métal d apport soit assez homogène et les modifications du matériau de base à l interface négligeable pour que la qualité de la couche soit définie par son épaisseur. Exemples Chromage des pièces métalliques étamage des conserves "plaqué or" en bijouterie Par analogie on peut définir les revêtement organiques (absents de la norme). Traitement de surface Terme général désignant une modification structurelle superficielle des surfaces ; la modification de structure n étant pas, en général, homogène suivant l épaisseur et étant caractérisée par : Un effet thermique : traitement thermique de surface Diffusion d un métal ou d un métalloïde : traitement d apport Formation d un composé nouveau : traitement de conversion Exemples Trempe au chalumeau Cémentation Phosphatation

2 Les revêtements Dans les procédés de revêtement, LE PRODUIT D APPORT NE RÉAGIT PAS AVEC LE SUBSTRAT REVÊTEMENTS PAR VOIE HUMIDE DÉPÔTS ÉLECTROLYTIQUES Un courant électrique réduit le métal d apport M (qui est sous forme ionique Mn+ en solution) à la surface d un substrat S. Les revêtements sont classés en couches minces (quelques µm) ou en couches épaisse quelques centaines de µm. DÉPÔTS CHIMIQUES

3 La réduction du métal d apport se fait sans apport de courant (le métal est sous forme ionique). La réduction peut avoir 3 origine possible : Oxydation du métal de base (double zingage). Oxydation spontanée d une espèce en solution. Oxydation d un ion en présence d un catalyseur. DÉPÔTS PAR IMMERSION DANS DES MÉTAUX FONDUS Le substrat est immergé dans le métal d apport fondu. REVÊTEMENTS PAR VOIE SÈCHE DÉPÔTS PAR PROJECTION THERMIQUE

4 Le matériau d apport est fondu et pulvérisé sur le substrat dans un courant gazeux. DÉPÔTS PVD (évaporation sous vide) Le matériau d apport A est évaporé par chauffage sous vide. Le métal s évapore puis vient se condenser sur le substrat. DÉPÔTS PVD (dépôt ionique)

5 Le matériau d apport A est évaporé par chauffage sous vide. Le métal s évapore puis vient se condenser sur le substrat dans un plasma de gaz neutre argon.(le plasma est obtenu en chargeant la pièce a un potentiel négatif en haute tension DÉPÔTS PVD (pulvérisation cathodique) Le matériau d apport A est est bombardé par un plasma de gaz neutre (argon).(le plasma est obtenu en chargeant le matériau a un potentiel négatif en haute tension). Le métal vaporisé se condense sur le substrat S DÉPÔTS CVD Les procédés sont voisins des procédés PVD, mais les gaz utilisés ne sont plus neutre et réagissent

6 Les traitements Dans les procédés de revêtement, LE PRODUIT D APPORT NE RÉAGIT PAS AVEC LE SUBSTRAT TRAITEMENTS DE CONVERSION CONVERSIONS ÉLECTROLYTIQUES Un courant électrique décompose l électrolyte et la pièce est en anode. La décomposition de cet électrolyte va pouvoir donner des composés avec le substrat : Dans le cas des alliages de titane de magnésium ou de titane, on va décomposer de l eau pour donner naissance à une couche d oxydes (oxydation anodique). Dans le cas des aciers, un composé de soufre en fusion est amené à réagir pour donner des sulfures de fer : c est la sulfuration. CONVERSIONS CHIMIQUES

7 Une solution contient des ions X capable d interagir avec le substrat, après attaque de la surface. Ces ions X peuvent être : * Des phosphates dans les cas des phosphatations * Des chromates pour les chromatations TRAITEMENTS THERMOCHIMIQUES DE DIFFUSION Un composé gazeux (parfois liquide, rarement solide) à base produit à diffuser va être mis en présence du substrat à température élevée. Dans le cas d un composé gazeux, celui-ci va se réduire à la surface de la pièce. Puis composé va diffuser dans la pièce grâce à la chaleur. * DIFFUSION DE MÉTAUX * ALUMINISATION (ALUMINIUM) * CHROMISATION (CHROME)

8 * DIFFUSIONS DE MÉTALLOÏDES * CÉMENTATION (CARBONE) * NITRURATION (AZOTE) * CARBONITRURATION (CARBONE + AZOTE) * BORURATION (BORE) TRAITEMENTS DE TRANSFORMATION STRUCTURALE Le traitements de transformations structurales n utilisent pas de matériaux d apports,mais modifient l arrangement de la matière en surface. On rencontre deux familles de cas : Les transformations engendrées par de la chaleur Les transformation générées par des efforts localisés FUSION ET TREMPE SUPERFICIELLE On va échauffer très rapidement la surface de la pièce, et, ainsi, ne pas modifier les propriétés au coeur de la pièce. La trempe (ou la fusion ) ne sera effective que sur une petite profondeur de la pièce à traiter. On fait donc appel à des procédés qui sont capable de produire beaucoup d énergie : * INDUCTION ET CHALUMEAU * LASER * BOMBARDEMENT ELECTRONIQUE TRAITEMENTS MECANIQUES

9 Le traitement va créer des modifications des propriétés de la surface grâce à des chocs de projectiles (grenaillage) ou d outils (martelage), ou des écrasements entre des galets (galetage).