DOSSIER Vrally 4L

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LES TRAITEMENTS
DE SURFACE
Yoyolichalu pour Vrally 4L
Site : http://assos.efrei.fr/vrally4l
Forum : http://assos.efrei.fr/vrally4l/forum
DOSSIER : Traitements de Surface
Sommaire
Sablage grenaillage :................................................................................................................... 3
Phosphatation zinc...................................................................................................................... 4
Phosphatation manganèse........................................................................................................... 5
Zinc nickel électro.+ Chromatation............................................................................................ 7
Nickel Chimique ........................................................................................................................ 9
Chrome dur électrolytique avec sous-couche nickel ............................................................... 10
Cataphorèse .............................................................................................................................. 11
Chromatation............................................................................................................................ 13
Micro billage ............................................................................................................................ 14
Phosphatation fer amorphe....................................................................................................... 15
Décapage CO2 Cleanblast........................................................................................................ 16
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Dossier également disponible sur le Forum Vrally 4L
Sablage grenaillage :
Le sablage ou le grenaillage est un procédé de décapage par projection de particules
(silice pour le sablage et métallique pour le grenaillage) au moyen d'une lance dirigée
manuellement ou automatiquement par un robot.
Les particules sont propulsées sur la pièce par un jet d'air comprimé sec et déshuilé
pour garantir la propreté de la pièce décapée. Procédé très bruyant et polluant. Il doit être
exécuté dans une cabine fermée. L'opérateur étant protégé par un scaphandre générant une
gène importante. Cette activité est considérée comme pénible et travaux insalubres pour les
opérateurs.
Cette préparation de surface doit être suivie d'une peinture dans un délai maximum de 4
heures
TYPE DE TRAITEMENT
NATURE DU TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
APPLICATIONS USUELLES
Préparation de surface
Projection de particules ANGULAIRES calibrées ( acier,
corindon, alumine)
épaisseur de peinture reommandée par le fabricant de
peinture et qualifiée
- Nettoyage des surfaces oxydées ou calaminées avant
traitement de surface
- Préparation avant peinture sur acier
LE SABLAGE N'EST PAS UN TRAITEMENT EN SOI, MAIS UNE PREPARATION DE SURFACE
AVANT TRAITEMENT DE SURFACE
PRECAUTIONS ET LIMITATIONS
D’EMPLOI
•
Augmentation sensible de la rugosité
•
Dépoussiérage indispensable avant peinture
•
Peinture ou TS a faire dans « la foulée » sous peine
de corrosion rapide de l’acier
•
Sélection de la nature et de la granulométrie des
particules en fonction de la dureté du substrat
PROPRIETES
Tenue en corrosion
Tenue en humidité
Tenue aux fluides chars
Tenue en usure
Aptitude au frottement
Durcissement de la surface
Tenue au fretting
Amélioration de la tenue en fatigue
Conduction électrique
Conduction thermique
Aptitude à la lubrification
Aptitude à être peint
--
-
Neutre
+
++
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
CopyRight Vrally 4L
X
Phosphatation zinc
Traitement de conversion chimique : phosphatation au zinc ou zinc-fer.
Ce traitement est réalisé par immersion dans un bain et création d'une couche de phosphates
mixtes de fer et zinc.
La phosphatation zinc ou zinc-fer est réservée aux pièces dont la fonction prioritaire est la
tenue
à
la
corrosion
et
qui
sont
peintes
intégralement
La structure cristallographique du dépôt permet un bon accrochage des peintures.
Dans le cas où la fonction prioritaire est le frottement ou le glissement, on utilisera la
phosphatation manganèse grasse.
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
Conversion chimique sur acier
Création d’une couche de phosphates mixtes de zinc et
de fer par immersion dans un bain
Sans objet . Définie en g/m2 (10 g/m2 usuel)
Couche d’accrochage peinture sur acier
!!!!! Aucune tenue en corrosion sans peinture
D’EMPLOI
Augmentation sensible de la rugosité
Dépoussiérage indispensable avant peinture
Peinture ou TS à faire dans « la foulée » sous peine de
corrosion rapide de l’acier
PROPRIETES
--
-
NEUTRE
+
Tenue en corrosion
X
Tenue en humidité
X
Tenue aux fluides char
X
++
X
Tenue en usure
X
Tenue au fretting
X
X
X
X
X
X
CopyRight Vrally 4L
X
Phosphatation manganèse
Traitement de conversion chimique : phosphatation manganèse ou manganèse-fer. Ce
traitement est réalisé par immersion dans un bain et création d'une couche de phosphates
mixtes de fer et manganèse. La structure cristallographique du dépôt permet une bonne
rétention des lubrifiants et est utilisée pour des frottements sous faibles charges.
Accessoirement, elle peut servir de couche d'accrochage peinture pour les zones hors
frottement. La phosphatation manganèse ou manganèse-fer est réservée aux pièces dont
l'application prioritaire est le frottement ou le glissement sous faible charge. Dans ce cas, il est
indispensable d'avoir une finition grasse par huilage ou graissage afin d'assurer la lubrification
et la tenue en corrosion. Pour les zones non concernées par le frottement, une peinture doit
être appliquée pour assurer la protection contre la corrosion Dans le cas où la fonction
prioritaire est la protection contre la corrosion, sans application de frottement, on utilisera la
phosphatation zinc avec peinture. La phosphatation manganèse est couramment utilisée pour
la protection des pièces d'armes car elle permet :
- La protection des surfaces non peintes assez nombreuses sur les tubes et culasses de canons
- La rétention de graisse pour permettre le frottement des pièces métal contre métal sous
charge faible ou moyenne (effet de rodage)
- L'accrochage de la peinture pour les zones peintes
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
D’EMPLOI
Attaque de l'acier en milieu acide et précipitation de
phosphates mixtes de fer et de manganèse
2
<= 5 à 10 µm (poids de couche 10 à 20 g/m )
- Protection contre la corrosion en ambiance peu
agressive
- Lubrification de parties mobiles faiblement à
moyennement chargées
- Base accrochage peinture pour pièces combinant une
fonction mécanique et devant être peintes
- A réserver à des applications où l'on a besoin d'une
lubrification locale ou totale. Si la pièce doit être peinte
intégralement, on préférera une phosphatation zinc
- Résistance à l'usure faible et perte progressive de sa
capacité à stocker le lubrifiant
- Sans lubrification, tenue à la corrosion faible
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PROPRIETES
--
-
NEUTRE
Tenue en corrosion
X
Tenue en humidité
X
X
Tenue en usure
X
+
X
X
X
Tenue au fretting
X
X
X
++
X
X
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Zinc nickel électro. + Chromatation
Traitements de surface par dépôt électrolytique de zinc et de nickel (bain avec passage de
courant électrique) Le dépôt de zinc est sacrificiel par rapport à l'acier. Son efficacité va donc
dépendre de son épaisseur. C'est un revêtement électrolytique, donc l'épaisseur de la couche
obtenue est très sensible aux facteurs de forme de la pièce. Ce traitement est mal adapté aux
pièces de forme complexe (perçage, taraudage, alésages, angles intérieurs) Le dépôt de zincnickel étant électrolytique, il est fragilisant par l'hydrogène pour les aciers à Rm > 1000 Mpa.
Il convient donc d'effectuer un dégazage de défragilisation. Les conditions de dégazage sont
précisées dans la norme ISO 6158 et la fiche TS. La nature du revêtement est un alliage ZnNi
à 6-8% en poids de nickel. L'épaisseur de revêtement préconisée est 10 microns avec finition
bichromatée jaune irisé
NOTA : L'expérience a montré que sous une même appellation Zinc Nickel, les performances
obtenues sont très différentes. Nous ne garantissons les performances ci dessous que pour le
Zinc Nickel: ZELTEC 2.1 de chez ELECTROPOLI
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
D’EMPLOI
Dépôt électrolytique
- Co-dépôt électrolytique de zinc et de nickel (teneur en
nickel 6-8%). Amélioration de la tenue à la corrosion avec
une finition à base de CrVI. Il existe des finitions sans
CrVI.
- Autre famille de ZnNi, les zinc-nickel à 10-12% de nickel
10 µm avec finition bic
Une épaisseur de 25µm est préférable pour des tenues en
corrosion forte (milieu très agressif type marine)
- Anti-corrosion
- Remplacement du cadmium
- Le dépôt est sacrificiel, son efficacité dépend de son
épaisseur
- Fragilisation par l’hydrogène des aciers à Rm > 1000
Mpa
- Diminution de la protection pour T>70°C. Ne pas
dépasser 350°C.
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PROPRIETES
--
-
NEUTRE
+
Tenue en corrosion
X
Tenue en humidité
X
X
Tenue en usure
X
X
X
Tenue au fretting
X
X
X
X
X
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X
++
Nickel Chimique
Dépôt de nickel chimique dit "nickel kanigen". Il ne faut pas le confondre avec les dépôts de
nickel électrolytiques utilisés en sous-couche avant chromage ou en décoration.
Ce dépôt est préconisé sur acier lorsque l'on doit concilier une dureté de surface (pour résister
à l'usure ou pour améliorer un frottement) avec une tenue à la corrosion.
Le revêtement est un dépôt chimique obtenu par catalyse en surface. Il contient du phosphore.
La teneur en phosphore est comprise entre 5 et 13%.Généralement elle se situe autour de 8%.
On peut obtenir un durcissement contrôlé de la couche par traitement thermique post
nickelage. Celui-ci conduit à la précipitation de phosphure de nickel qui augmente la dureté
du dépôt.
Ce revêtement n'est pas destiné à être peint
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
D’EMPLOI
PROPRIETES
Dépôt chimique autocatalytique
Revêtement de nickel phosphore (précipitation de
phosphures de nickel par traitement thermique amenant
un durcissement)
- 25 – 50 µm pour environnement à corrosion faible
- 50 à 75 µm pour environnement à corrosion faible
- Anti usure, anti grippage, durcissement des surfaces
- Accommodation des frottements
- Anti corrosion
- Ne pas dépasser 500°C
- Très bonne répartition en épaisseur dans les corps
creux et formes complexes
- Fragilisant par hydrogène pour aciers à Rm > 1000
Mpa si préparation de surface en bain acide
--
-
NEUTRE
+
Tenue en corrosion
X
Tenue en humidité
X
X
Tenue en usure
X
X
X
Tenue au fretting
X
X
X
X
X
X
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++
Chrome dur électrolytique avec sous-couche nickel
Traitements de surface par dépôt électrolytique de chrome (bain avec passage de courant
électrique)
C'est un traitement électrolytique donc l'épaisseur de la couche obtenue est sensible aux
facteurs de forme de la pièce. Ce traitement est destiné aux applications anti-usure est n'est
pas destiné à être peint
Le dépôt doit présenter une dureté minimale. Elle doit être supérieure à 750 HV, mesurés
suivant la norme ISO 4516
Une sous-couche de nickel est obligatoire pour obtenir une bonne résistance à la corrosion du
traitement. Le chrome dur seul ne peut pas être utilisé en milieu corrosif même leger
(environnement extérieur par exemple)
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
D’EMPLOI
PROPRIETES
Tenue en corrosion
Tenue en humidité
Dépôt électrolytique
Revêtement de chrome dit « chrome dur » ou « chrome
pour usages industriels »
10 – 50 µm sans reprise d’usinage
50 – 200 µm si reprise d’usinage
- Anti –usure
- Durcissement des surfaces (HV > 750)
- Ne pas confondre avec le « chrome décor »
- Doit avoir une sous-couche nickel pour des applications
en milieu où la corrosion est probable
- Fragilisant à l’hydrogène pour les aciers à
Rm>1000MPa
-Dépôt rectifiable par usinage ou rodage
- N’a aucune tenue à la corrosion sans sous-couche
nickel
--
-
NEUTRE
+
++
X
X
X
Tenue en usure
X
X
X
Tenue au fretting
X
X
X
X
X
X
CopyRight Vrally 4L
Cataphorèse
La cataphorèse est un procédé apparenté aux peintures électrophorétiques
Le traitement est effectué au trempé (en bain) et précédé d'une phosphatation pour garantir son
adhérence. Généralement il s'agit d'une phosphatation tri-cations. Cette étape est intégrée au
process
La cataphorèse est une protection très utilisée par l'industrie automobile comme protection
primaire avant peinture La cataphorèse présente un très bon pouvoir couvrant, même sur des
pièces à géométries complexes. Cependant, La cataphorèse est limitée en pénétration et en
régularité d'épaisseur dans les corps creux (de façon similaire aux dépôts électrolytiques). La
cataphorèse n'a aucun pouvoir sacrificiel. Le traitement doit être intégral et sans épargne (sauf
à utiliser après cataphorèse un autre TS sur les zones épargnées).
Le traitement préconisé par GIAT Industries est une cataphorèse Epoxy.
Il existe d'autres types de peintures cataphorétiques, mais elles n'ont pas été évaluées
La cataphorèse est suivie d'une peinture dans la majorité des cas car, la cataphorèse seule n'a
pas une bonne tenue aux UV (farinage) il faut la recouvrir d'une couche de peinture de finition
(polyuréthanne de préférence)
Excellente tenue à la corrosion : données fournisseur 400 à 700 heures de tenue au brouillard
salin
Les résultats des tests dépendent de la qualité de la mise en œuvre du traitement, ils peuvent
donc varier d'un fournisseur à l'autre dans des proportions importantes.
DESCRIPTION SOMMAIRE DU PROCEDE
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
Peinture électrolytique
Peinture
15 – 30 µm
- Sous couche avant peinture de finition
- Remplacement des phosphatations
PRECAUTIONS ET LIMITATIONS - Traitement utilisé pour la protection primaire des caisses
D’EMPLOI
automobiles
- Bon pouvoir couvrant car piloté par la conduction
électrique de l’acier
- Pas de pouvoir sacrificiel
- Préparation de surface à soigner
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PROPRIETES
--
-
NEUTRE
+
++
Tenue en corrosion
X
Tenue en humidité
X
X
Tenue en usure
X
X
X
Tenue au fretting
X
X
X
X
X
CopyRight Vrally 4L
X
Chromatation
La chromatation est le traitement de conversion chimique des alliages d'aluminium (la
chromatation peut cependant être utilisée également sur des alliages de magnésium et de zinc.
Ces
applications
ne
sont
pas
traitées
dans
cette
spécification).
Ce traitement est réalisé par immersion dans un bain et création d'une couche de chromates et
d'hydroxydes de chrome. La désignation commerciale la plus connue et la plus usitée est
Alodine 1200™. La pérennité de ce traitement est menacée car la formulation du produit
contient du "chromeVI", reconnu cancérigène.Il n'existe pas de produits aux performances
équivalente sans "chrome VI". Les industriels des traitements de surface et de l'aéronautique
travaillent sur des solutions de substitution.
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
D’EMPLOI
PROPRIETES
Conversion chimique sur alliages d’aluminium (de zinc et
de magnésium)
Formation d’une couche de chromates et d’hydroxydes de
chrome
! Contient du CrVI
Exprimée en g/m2
* 0.4 – 1 g/m2 pour l’application peinture
* 1-3 g/m2 pour la tenue à la corrosion sans peinture
- Protection anti-corrosion (168H BS) sans peinture
- Sous-couche d’accrochage peinture
- Diminution de la protection pour T>65°C
- Applications locales possibles
--
-
NEUTRE
+
Tenue en corrosion
X
Tenue en humidité
X
X
Tenue en usure
X
X
X
Tenue au fretting
X
X
X
X
++
X
X
Application locale
Pour réaliser des retouches locales où la couche de chromatation a été endommagée où
volontairement retirée il existe des tampons d'application utilisables comme des crayons
feutres.
Référence : Alodine 1132 Touch-n-prep . Disponible en standard chez les revendeurs
HENKEL
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Micro billage
Le micro billage (appelé également "grenaillage de précontrainte" ou "shot penning"
le traitement de micro billage consiste à projeter des billes de verre ou d'acier avec de l'air
comprimé dans une lance spéciale pour mettre en compression la surface de la pièce et ainsi
augmenter sa durée de vie en fatigue en retardant l'initiation de fissures .
La mise en oeuvre de ce traitement doit être parfaitement maîtrisé et son automatisation est
souhaitable car le niveau de contrainte de compression de surface obtenu dépend des
paramètres opératoires du procédé (taille des billes, pression d'air, durée de projection, angle
d'incidence...)
Traitement assez coûteux qu'il faut limiter aux cas extrêmes de tenue en fatigue critique .
Le but de ce traitement n'est pas de décaper la surface de la pièce
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
Traitement mécanique
Projection de billes d'acier (sur aciers) ou de verre (sur
aluminium) par pistolet à air comprimé pour écrouir la
surface
Sans objet
- Amélioration de la tenue en fatigue
- Amélioration de la tenue en fretting
- Anticipation de la chute de tenue en fatigue avant
anodisation des alliages d'aluminium 2000 et 7000
PRECAUTIONS ET LIMITATIONS - Ne pas confondre avec le sablage. Le micro billage ne
D’EMPLOI
décape pas la surface mais la met en contraintes de
compression
- Un dégraissage soigné doit être fait avant micro billage si
il y a un traitement de surface après le micro billage
PROPRIETES
--
-
NEUTRE
Tenue en corrosion
X
Tenue en humidité
X
X
Tenue en usure
X
X
+
++
X
Tenue au fretting
X
X
X
X
X
X
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Phosphatation fer amorphe
Traitement de conversion chimique: phosphatation au fer. Ce traitement est réalisé par
aspersion (plus rarement par immersion en bain) et création d'une couche de phosphates et
d'oxydes de fer. La structure cristallographique du dépôt permet un bon accrochage des
peintures.
La phosphatation au fer ou phosphatation amorphe est appliquée sur des bases acier. Parmi
les différentes phosphatations existantes (Fe amorphe, Mn, Zn, tri-cation), la phosphatation fer
est préconisée pour l'accrochage peinture pour pièces peintes en intégralité et dont les volumes
ne sont pas compatibles avec un traitement en bain. Généralement, cette phosphatation est
réalisée par aspersion. Dans tous les cas, la phosphatation fer doit être suivie d'une peinture
pour avoir une tenue à la corrosion acceptable.
Le traitement est plus délicat sur les aciers alliés avec une teneur en éléments d'alliages >5%.
Les caisses de véhicules blindés sont traitées par phosphatation Fer Amorphe avant peinture
(installation de CRO au CPPS)
TYPE DE TRAITEMENT
EPAISSEUR USUELLE
D’EMPLOI
PROPRIETES
Création d’une couche de phosphates de fer
Finition passivante à base de CrVI (il existe des
alternatives sans CrVI)
Définie en g/m2 (0.3 et 1 g/m2 usuel) couche très mince
- Couche d’accrochage peinture sur acier
- !!!!! Aucune tenue en corrosion sans peinture
Pour structures mécano soudées de grandes dimensions
- Traitement réservé aux pièces aciers peintes
intégralement et ne pouvant entrer dans les bains de
traitement.
- Ne convient pas pour des applications en frottement
--
-
NEUTRE
+
Tenue en corrosion
X
Tenue en humidité
X
++
X
Tenue en usure
X
X
Tenue au fretting
X
X
X
X
X
X
CopyRight Vrally 4L
X
Décapage CO2 Cleanblast
- Nettoyage par projection de particules solides de CO2
- Applicable au dégraissage , dépoussiérage , enlèvement peinture ....
- La pièce nettoyée reste sèche et le support n'est pas altéré par le décapage.
PRINCIPE DU PROCEDE
- Les particules de CO2 solide sont à - 78°C . A l'impact , l'énergie de sublimation du CO2 (
passage de l'état solide à l'état gazeux ) fragilise par refroidissement rapide la pollution à
nettoyer et permet son décollement .
PROCEDES ALTERNATIFS
- Sablage ou grenaillage
- Nettoyage à eau sous haute pression
CONTACT POUR INFORMATIONS
- Procédé développé et commercialisé par la société CARBOXYQUE .
Le contact est Mr JC Delhaye tel : 01.41.60.84.73 ou 06.03.40.00.66
AVANTAGES
INCONVENIENTS
- Pas de rejets ou de produits à recycler
- Pas de pollution
- Installation légère , pas d'enceinte close
- Procédé prometteur à fiabiliser
- Bruyant en décapage ( air à 20 bars )
DETAILS TECHNIQUES SUR LE PROCEDE
Ce décapage ne génère pas de phase humide car le CO2 solide projeté passe directement en
phase gazeuse . ceci permet par exemple :
- De dégraisser un moteur thermique chaud sans attaquer la peinture
- De dégraisser un moteur électrique sous tension
- De dépoussiérer des cartes électroniques
- Projection avec air comprimé de 2 à 20 bars
- Pas de pollution ni d'enrichissement de l'atmosphère en CO2 car le CO2 utilisé est capté
dans l'atmosphère
- Investissement :
- Palet de CO2 solide :
- Consommation :
100 à 200 kF en matériel
5 à 10 Frs / kg
30 kg / hr en dégraissage
50 à 60 kg / hr en décapage
OBSERVATIONS
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Ce procédé est commercialisé sous le nom de " CLEANBLAST " pour le nettoyage et sous le
nom " CLEANJET " pour le dépoussiérage des composants électroniques
Ce procédé peut être envisagé pour
- Décaper :
- Les caisses de char à CRO ( Antidérapant , Peintures , Mastics polysulfurs ....)
- Les machines ou équipements , moteurs ( ateliers de maintenance ) ,
- Moteurs et boites de vitesses pour expertises ( DSL , CRO/TM , ...) .
- Dépoussiérer :
- Cartes et boîtiers électroniques( CTO et SLI ) procédé " clean jet "
- Cartes électroniques des CNC sur machines ( maintenance )
INDICATEUR DE TENDANCES
Productivité
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Coût
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Qualité
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Facilité de mise en œuvre
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Peu ou pas
Beaucoup ou très
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