Hexa-plasma

Dans les pièces soumises au frottement ou au roulement, l’état de surface est d’une importance primordiale.

• deux surfaces rugueuses en contact s’useront rapidement ;
• deux surfaces lisses, résisteront d’autant plus longtemps que le « fini » sera poussé, gardant ainsi les tolérances fonctionnelles imposées pour leurs fonctions mécaniques.

Dans tous les cas, la lubrification diminue le frottement, mais le film d’huile ne peut subsister que si les surfaces présentent de minuscules aspérités. En effet, deux surfaces polies ne peuvent retenir le film d’huile ou d’air, et la pression de contact jointe au frottement provoquent une rapide détérioration par échauffement ou/et grippage (cas des cales étalons qui adhèrent entre elles parce que les surfaces en contact étant polies, il se produit une attraction inter-moléculaire).

Traitement de protection de pièces métalliques par plasma pour la NASA.

Il s'agit d’un traitement de surface par apport de bioxyde de chrome, molybdène, nickel ou encore de dioxyde de carbone, à l’aide d’une torche à plasma. Le bioxyde étant un oxyde dont la molécule renferme deux atomes d’oxygène.

• la structure moléculaire se trouve modifiée par liaison inter-atomique entre les atomes de fer et les atomes des différents composants.

• les couches de surface perdent leur structure cubique centrée pour la structure hexagonale compacte ; cette dernière étant difficilement déformable et usinable (structure du titane, magnésium, zirconium, zinc, cadmium).

D’après des essais de traitements effectués au CNRS :

• Dureté superficielle : 1800 Vickers (Hv), à titre ce comparaison la carbonitruration = 941 Hv et les carbures pour métaux durs = 1116 Hv.

• Couche inoxydable : puisque la structure obtenue est stable, c’est-à-dire qu’elle possède des atomes avec 8 électrons sur sa périphérie externe, et ne se combine plus avec l’oxygène de l’air, l’azote ou autres produits qui, habituellement oxydent les métaux.

• Traitement des pièces déjà usinées à la cote, sans déformation de cette celle-ci ou des pièces.

• Traitement sur matière plastique (coussinet, galet, etc.)

• Excellent rapport qualité/prix.

• dans l’aérospatiale : articulation de certaines pièces de satellites, dont la lubrification devient impossible dans l’ultra-vide.

• Dans l’industrie : corps de pompes utilisées dans la raffinerie de sucre (durée avant traitement = 2 mois, après traitement = 2 ans). Pièces mobiles soumises à l’usure du sable dans les sableries des fonderies.

La torche se présente comme une grosse buse de chalumeau dont l’orifice de sortie fait environ 20 mm. Dans cette buse est injecté un gaz d’hélium, d’hydrogène ou d’argon à un débit d’environ 100 litres par minute. Autour de cette buse, un champ magnétique à haute fréquence génère, à l’intérieur de celle-ci, un plasma (gaz ionisé non stable) très chaud formant une pointe très fine dont la température atteint de 10 à 15 000 °C. Cette pointe est protégée de l’ambiance extérieure (oxydation) par le gaz.

Malgré la très haute température, le point de contact flamme-pièce est si ponctuel, que le traitement peut se faire sur des matières, telles que le plastique, sans aucune déformation.