Procédé d`anodisation et réglementation - Cetim

Anodisation
procédé couche mince
CETIM : les rendez-vous technologiques
Les traitements de surface des alliages légers (aluminium)
BOURGES le jeudi 27 juin 2013
ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMS
ZODIAC HYDRAULICS
Sommaire
Zodiac Aerospace / ZH / DEC
Contexte
OAS et fatigue thermique
OAC, OAS et réglementation REACH
Plan de développement
Cahier des charges
REACH, alternatives identifiées
Solution technique retenue
Paramètres techniques de réalisation
Caractéristiques / performances
Conclusions / Perspectives / Questions
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Zodiac Aerospace / ZH / DEC
Zodiac Aerospace
Leader mondial des équipements et systèmes aéronautiques montés à bord des
avions commerciaux et hélicoptères
98 sociétés réparties sur les différents continents.
Environ 26 000 collaborateurs
Zodiac Hydraulics (ZH)
Conception et fabrication d’équipements et de sous-systèmes hydrauliques
aéronautiques (civil et militaire)
CHATEAUDUN (28)
Environ 300 collaborateurs
DEC
Traitement de surface
CORMENON (41)
Environ 100 collaborateurs
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Contexte
Pourquoi ce développement ?
Répondre à deux forts enjeux imposés par les exigences techniques et écologiques
auxquelles doivent répondre les produits aéronautiques :
OAS et tenue aux cycles de température (fatigue thermique).
OAC et réglementation européenne Reach.
Collaboration DEC / ZH
DEC est partenaire industriel de ZH pour le traitement de composants stratégiques
(corps de servovalves)
Contribution de DEC : Apporter son expertise technique, ses moyens de production
et son réseau de partenaires (chimistes).
Contribution de ZH : apporter sa connaissance des conditions d’exploitation, ses
moyens d’essais, de caractérisation et assurer le pilotage du développement.
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OAS et fatigue thermique
Constat
L'anodisation sulfurique, lorsqu'elle est
employée sur des alliages d'aluminium
contenant du cuivre, présente la
caractéristique de se faïencer lorsqu'elle
est soumise à des variations cycliques de
températures.
Ce phénomène, évolutif, peut conduire à
une décohésion de l'alumine par rupture
de la couche barrière.
Effets sur les équipements
Perte des qualités de la couche (protection contre la corrosion, isolement
électrique …).
Création d’un réseau de stries propice aux fuites hydrauliques sous les joints
d’étanchéité.
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OAC, OAS et réglementation Reach
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Plan de développement
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Cahier des charges
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REACH, alternatives identifiées
Process actuel
Substance
concernée
par REACH
Alternatives
Dégraissage chimique
Borate
Dégraissage chimique sans borate
Décapage sulfo chromique
Chrome
hexavalent
Décapage sans chrome
Alcalin : soude diluée
Acide : Sulfonitro ferritique
Anodisation chromique
Chrome
hexavalent
Anodisation sulfo tartrique (TSA)
Sol gel
Anaphorèse
Anodisation sulfurique couche mince
Colmatge au bichromate de
potassium
Chrome
hexavalent
Pré colmatage avec chrome trivalent
Pré colmatage au molybdate
Suivi colmatage eau chaude
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Solution technique retenue
Dégraissage sans borate
Décapage sans acide sulfochromique
Anodisation en milieu sulfurique mince avec paramètres
adaptés
Imprégnation de la couche avec inhibiteur de corrosion (Cr+3)
Colmatage complet
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Paramètres techniques de réalisation
Préparation de
surface
Préparation de surface
Mise en propreté
Dégraissage alcalin (Lumia clean 111 ®)
Dégraissage acide (Lumia clean 130 ®)
Anodisation
Activation de surface
Surtec 495L ®
Paramètre important :
Finition
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Taux d’attaque global (gamme complète) : 0.7 à 1.2 µm /
face.
Paramètres techniques de réalisation
Préparation de
surface
Anodisation
Electrolyte
Acide sulfurique xx
Température d’anodisation
Anodisation
xx
Cycle de courant
Montée : 0 à xx V en 15 minutes
Palier : xx V pendant 12 minutes
Finition
Épaisseur de couche
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2 à 6 µm
Paramètres techniques de réalisation
Préparation de
surface
Coloration de la couche
Coloration par absorption
Anodisation
Durée : 5 à 8 minutes
Imprégnation de la couche
Inhibiteur de corrosion (Cr+3)
Lanthane 613.3 ®
Durée avec coloration : 15 à 20 minutes
Durée sans coloration : 20 à 30 minutes
Finition
Colmatage
Colmatage hydrothermal complet
Eau déionisée
Température : 97 à 100 °C
Durée : 30 minutes
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Caractéristiques / Performances
Les études de fatigue thermique sont réalisées par cyclage
thermique avec 3 classes de températures :
+85 °C
+135 °C
+170 °C
La caractérisation est réalisée avec un modèle mathématique
de « plaques équivalentes » construit à partir de mesures
réalisée sous microscopie optique (x 1000).
Nombre de plaques totalement incluses : Ni
Nombre de plaques partiellement incluses : Ne
Largeur de fissure : Lf (en µm)
Nombre de micro porosités dans la zone de comptage : Nc
La caractérisation porte sur :
Le niveau d’endommagement de la couche : D (en %)
La section de fuite par fissure : Sf (en µm²)
L’absence de décohésion
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Résultats : fatigue thermique
EN AW-2024 T351, dégradation après 10 cycles à 135 °C
Caractéristique
OAS colorée
Anodisation
couche mince
D
15 %
5%
Sf
45 µm²
5 µm²
Décohésion
Oui, dès cycle 6
Non
Anodisation couche mince
OAS 8 à 12 µm colorée
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Caractéristiques / Performances
EN AW-2024 T351, comparaison entre OAC BP30 et OAS couche mince
Caractéristique
OAC BP 30 mg/l
(NF EN 2101)
OAS mince + CR3 + H2O
Aspect
Uniforme - Continu - Lisse
pas de tache - pas de poudrage
Uniforme - Continu - Lisse
pas de tache - pas de poudrage
Épaisseur
> à 1.5 µm
2 à 6 µm
Rigidité diéléctrique
Uc ≥ 150 V
Uc ≥ 150 V
Perte du pouvoir
absorbant
(NF A 91-408)
Indice 0 à 1
Indice 0 à 1
Continuité de couche
(ISO 2085)
Pas de point noir
Pas de point noir
Tenue brouillard salin
(NF EN 9227)
> 300 h
Sans CR3 > 200 h
Avec CR3 > 500 h
Coloration
Limitée
Possible
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Conclusions/ Perspectives/ Questions
Processus de substitution (Reach)
Aujourd’hui : pas de substitution universelle.
Repenser les fonctions et besoins au cas par cas et identifier la réponse
technique la plus adaptée.
Réponse au phénomène de fatigue thermique
L’anodisation couche mince propose une alternative acceptable même si elle est
encore en deçà des performances obtenues sur les OAC.
Appropriation
Déploiement de la solution anodisation couche mince au sein du groupe Zodiac
Aerospace.
Et vous?
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