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Flame-plating

Le flame-plating (placage à la flamme) est un procédé de projection thermique qui permet d’obtenir, en surface, pour n’importe quel métal, les propriétés du carbure de tungstène massif grâce à une projection à vitesse supersonique de particules sur la surface à revêtir. La force de projection est obtenue par une explosion.

Le carbure de tungstène n’est pas le seul revêtement applicable par ce procédé, des mélanges de carbures, des oxydes peuvent aussi être utilisés.

Appareil utilisé

C’est un canon, refroidi par une circulation d’eau dans la culasse où sont injectés :

  • le produit Ă  projeter sous forme de poudre, portĂ© par un courant d’azote ;
  • un mĂ©lange dĂ©tonant oxygène-acĂ©tylène ;
  • une bougie d’allumage sert Ă  faire dĂ©toner le mĂ©lange.

En synchronisant l’arrivée d’azote, celle du mélange détonant et le fonctionnement de la bougie, on tire à raison de 500 coups par minute sur la pièce qui se trouve placée à 7 cm du canon. Chaque coup de canon y dépose l’équivalent d’un petit disque de 19mm de rayon. Des pièces cylindriques peuvent aussi être revêtues par combinaison d’un mouvement de translation et de rotation

Préparation des pièces

Elles n’ont pratiquement besoin d’aucune préparation mécanique, les surfaces doivent seulement être dégraissées et propres. Cependant, un léger sablage est préféré aux procédés chimiques de dégraissage.

Les parties de pièces ne devant pas être revêtues doivent être protégées. L’extrême vitesse des particules (800 m/s) pose des problèmes de cache n’existant pas en métallisation classique où un morceau de clinquant constitue une protection suffisante. Dans le cas du flame-plating, une particule rebondissant sur le cache aura une vitesse résiduelle suffisante pour aller se coller sur une surface voisine et y adhérer.

Intérêt du procédé

  • Il permet de lutter efficacement contre la corrosion de contact ;
  • il confère aux pièces en mĂ©tal quelconque une duretĂ© de surface très intĂ©ressante ;
  • il prĂ©sente un net progrès par rapport aux procĂ©dĂ©s classiques, en particulier en ce qui concerne l’adhĂ©rence et la porositĂ© du revĂŞtement obtenu.

L’adhérence est seulement mécanique, c’est-à-dire que sauf cas exceptionnels il n’y a pas de liaison chimique ou métallurgique entre le dépôt et le support, mais seulement un accrochage mécanique extrêmement fort.

Des surfaces extrêmement minces peuvent être revêtues sans détérioration. Des systèmes de refroidissement permettent d’éviter que le support ne s’échauffe outre mesure, sans précautions spéciales la température ne dépasse pas 200° en général, avec un refroidissement par CO2, on peut obtenir que certaines pièces ne dépassent pas 100°.

Usinage

  • Les revĂŞtements peuvent se rectifier, on met 15/100 Ă  20/100mm brut de projection pour obtenir 5/100 Ă  1/10 mm finis.
  • La rectification est faite Ă  la meule diamant (les carbures ne s’usinent pas autrement) Ă  liant rĂ©sinoĂŻde ne provoquant pas d’échauffement, car le problème principal est d’éviter que le dĂ©pĂ´t ne chauffe, ce qui provoquerait des altĂ©rations physico-chimiques particulièrement graves pour le carbure et la dĂ©gradation de leurs qualitĂ©s.

Produits projetés

  • Carbure de tungstène Ă  liant cobalt : selon la proportion en cobalt on obtient diffĂ©rentes qualitĂ©s de revĂŞtement. Le cobalt permet la liaison des particules avec des proportions variant de 9 Ă  15 % et dĂ©termine la souplesse du revĂŞtement. Le taux maximum de cobalt fournit des revĂŞtements dont la duretĂ© Vickers est de 1300 Ă  1400 sous une pression de 300 grammes. Si la teneur en cobalt est supĂ©rieure, le revĂŞtement sera plus souple, rĂ©sistera mieux aux chocs rĂ©pĂ©tĂ©s, sa duretĂ© se situera aux environs de 1100°.

Le carbure de tungstène peut être utilisé jusqu’à 500° sans détérioration, au-delà il a tendance à se décomposer et on utilise le carbure de chrome, qui a des caractéristiques très bonnes tant au point de vue frottement qu’au point de vue résistance à l’usure notamment dans la zone de 500 à 1000°.

En général le carbure de chrome est mélangé à un liant nickel-chrome.

Oxydes :

Quelques applications

  • Industrie aĂ©ronautique : aubes, pièces de rĂ©acteurs. Le carbure de tungstène est utilisĂ© dans les parties froides et le carbure de chrome dans les parties chaudes pour lutter contre l’usure, notamment sur des parties d’aubes de compresseurs oĂą l’usure est provoquĂ©e par des micro-dĂ©placements sous vibrations Ă  frĂ©quences Ă©levĂ©es.
  • Industrie automobile et autres : banc de pliage, traitement des tarauds machine, rouleaux de textile, rouleaux d’impression, guides.

Sources

  • ConfĂ©rence sur les techniques nouvelles en mĂ©tallurgie (CNRS), .

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