Projection thermique

Les procédés de projection thermique (certifiés EN 657 et ISO 14917) offrent de multiples possibilités au sein des technologies de revêtement par projection thermique modernes. Pour les protéger contre l’usure et la corrosion, les pièces réalisées à partir de différents matériaux de base sont revêtues de couches de métaux et céramiques réfractaires. D’autre part, des couches isolantes de la chaleur ou thermo-conductrices sont appliquées sur les pièces soumises à de fortes contraintes thermiques. Ce traitement peut être appliqué sur presque tous les matériaux de revêtement fabriqués sous forme de poudre ou de fil.

Dans le cadre de la projection thermique d’une source de chaleur à haute énergie (flammes de gaz combustible-oxygène, arcs électriques ou plasmas à base de gaz inerte comme l’argon, l’hydrogène, l’azote, l’hélium), les matériaux de revêtement sont introduits puis fondus. Les particules fondues sont accélérées en direction de la pièce et y entrent en collision à grande vitesse (40-600 m/s). Après le transfert thermique, elles se figent sur le matériau de base et forment une couche. L’écrasement répété au brûleur permet d’obtenir l’épaisseur désirée.

Projection thermique

Matériaux de base

Presque tous les matériaux de base peuvent être revêtus, qu’il s’agisse de métaux, céramiques, plastiques, composites fibreux ou matériaux naturels, tels que la pierre, le bois, etc. Pour cela, la projection thermique offre une grande souplesse dans l’association des matériaux de base et de revêtement.

Matériaux de base revêtus

Épaisseur de couche

Pour une utilisation efficace, il est nécessaire que les épaisseurs de couche, très variables selon les applications, soient optimales. Selon le matériau et le procédé utilisé, les épaisseurs de couche peuvent atteindre entre 10 μm et plusieurs millimètres. Sur les pièces usées, pour lesquelles l’épaisseur totale de la couche ne peut pas être déterminée librement, des couches constitutives peuvent être appliquées au préalable.

Métallographie

Température du composant

Les pièces de travail chauffent généralement à 150 C maximum pendant le revêtement et leur température de surface est contrôlée. Les transformations dans le matériau de base sont amplement exclues, à l’exception des alliages auto-coulants, fondus ou refusionnés à des températures supérieures à 1 000°C.

Température du composant chez NovaSwiss

Post-traitement

Le post-traitement rationnel des couches de projection et des finitions de surface exigées nécessite, au moins, la même immense attention que celle apportée à la qualité et au choix du matériau optimal. Les usines Nova sont équipées des plus récentes installations de tournage, affûtage, rodage, pierrage et polissage.

Post-traitement des couches de projection

Assurance qualité

La projection thermique n’est pas seulement une affaire de confiance, mais repose également sur une conscience de qualité mise en œuvre systématiquement, sur quatre niveaux ; la règle des 4 M : matériau, machine, manuel/humain, mesure/contrôle. Pour un contrôle qualité complet, les usines Nova disposent d’un moyen de contrôle moderne dédié au contrôle de tolérance tridimensionnel ainsi que d’un laboratoire de métallographie, dans lequel des mesures de rugosité avec marquage du profil de rugosité peuvent être réalisées, en plus des micro-coupes, des mesures de dureté et des tests d’adhérence. À chaque commande, les mesures d’assurance qualité sont coordonnées avec le client en s’appuyant sur les normes correspondantes.

Assurance qualité

Projection thermique de Nova Swiss®

Le choix du procédé utilisé dépend de l’application concrète. Les considérations économiques jouent toujours un rôle important.

  Température du gaz [°C] Vitesse particules [m/s] Résistance de traction [MPa] Porosité [Vol. %]
Projection à l’arc 4 000 100 10-15 10
Project à la flamme 3 100 40 10 10-15
Projection à la flamme haute vitesse 3 100 800 > 70 1-2
Projection plasma 15 000 200 > 50 2-5

Matériaux de revêtement

Groupes
de matériaux
Matériau Temp. de fusion
[°C]
Dureté Vickers
[HV 0,3]*
Caractéristiques types Applications
Métaux
purs
Aluminium / Al 660 80 Mou Protection contre la corrosion
contre l’environnement marin et industriel
  Cuivre / cu 1080 120 Bonnes conductivités thermique et électrique Surfaces glissantes gén. Vilebrequins, segments de piston et bagues de synchronisation, pièces de pompes, guides, composants moteurs diesel, ajustements presse et serre, réduction de l’oxydation par frottement
  Molybdène / Mo 2600 700 Bonnes propriétés de glissement et de fonctionnement dans des conditions exceptionnelles, dur, solide, bonne résistance à l’usure, convient aussi comme protection contre la corrosion. Possibilité de couches extrêmement denses, bonne résistance à la compression Couches conductrices
par ex. sur des isolants
  Zinc / Zn 420 30 Faible point de fusion, bonne protection contre la corrosion Protection contre la corrosion comme l’aluminium (souvent aussi comme alliage Al/Zn), notamment pour les constructions de ponts et de grues, mais sur les conteneurs, etc.
  Tungstène / W 3400 300 Élément à haut point de fusion Contacts électriques, électrodes
Groupes
de matériaux
Matériau Temp. de fusion
[°C]
Dureté Vickers
[HV 0,3]*
Caractéristiques types Applications
Aciers Divers alliages 1 325 - 1 536 160 - 600 Selon l’alliage : pivotant jusqu’à très dur, très résistant à l’abrasion, résistant à la rouille et aux acides Réparations générales des éléments très usés
  Alliage NiCr 1400 350 Résistant à la corrosion, très bonne adhérence, résistant aux chocs thermiques. Couches de base
et intermédiaires
  MCrAlY
M = Ni, Co, Fe,
1360 - 1410 400 - 500 Résistant aux fortes températures et à la corrosion Couches de base et sous-couches
  Stellite jusqu’à 1 400 jusqu’à 700 Résistant à la corrosion, résistant à l’usure Protection contre l’usure générale, éléments de turbine à vapeur
  Tribaloy
(base cobalt ou nickel)
jusqu’à 1600 jusqu’à 650 Résistant à l’usure et à la corrosion.
Bonne dureté à chaud
Protection contre l’abrasion avec de bonnes propriétés de glissement
Groupes
de matériaux
Matériau Temp. de fusion
[°C]
Dureté Vickers
[HV 0,3]*
Caractéristiques types Applications
Alliages autocoulants NiCrBSi,
NiCoBSi,
CoCrNiMoBSi,
CoCrNiWBSi
1000 - 1100 jusqu’à 800 Dur, solide, dense, très résistant à l’usure.
Possibilité de fusion. Bonne dureté à chaud
Protection contre l’usure générale, notamment le blindage de soupape. Utilisé également comme protection contre la corrosion. Les couches fusionnées sont très denses
Groupes
de matériaux
Matériau Temp. de fusion
[°C]
Dureté Vickers
[HV 0,3]*
Caractéristiques types Applications
Alliages en métaux
non ferreux
Alu-Bronze 1060 210 Dur, solide, résistant à la compression et à la corrosion, bonnes propriétés de fonctionnement dans des conditions exceptionnelles Protection contre l’abrasion
avec de très bonnes propriétés de fonctionnement dans des conditions exceptionnelles
  Nickel-Aluminium / NiAl 1400 230 Très dense et bonne adhérence, résistant aux chocs thermiques et à la corrosion Couches de base ou intermédiaires.
Paliers
Groupes
de matériaux
Matériau Temp. de fusion
[°C]
Dureté Vickers
[HV 0,3]*
Caractéristiques types Applications
Céramiques Alumine pure / Al203 2050 jusqu’à 1000 Très dur, résistant à l’abrasion, pourtant relativement fragile, bon isolant électrique Pièces de machines textiles, isolations thermiques et électriques, très bonne résistance à l’usure, par ex. utilisé comme ailettes de mélangeur
  Alumine + dioxyde de titane /Al2O3 -TiO2 1900 850 La pièce en oxyde de titane améliore la densité, les propriétés de glissement ainsi que le polissage. De plus, elle diminue la fragilité mais atteint une plus faible valeur de dureté. Garnitures mécaniques, protections d’arbres, pièces de machines textiles, pièces hydrauliques, rouleaux presseurs
  Oxyde de chrome / Cr2O3 2435 1200 Résistance exceptionnelle à la corrosion, dur, très résistant à l’abrasion, très dense, couches planes Pièces de pompes, pistons, protections d’arbres, sièges de joint, pièces de machines textiles
  Dioxyde de zirconium / ZrO2
- stab. Y2O3
- stab. MgO
- stab. CaO
jusqu’à 2680 jusqu’à 800 Couche calorifuge, difficilement mouillable par fusions métalliques, conducteur électrique à hautes températures Pièces de machines de coulée, lingotières, buses de haute température, chambres de combustion, éléments chauffant à haute température (>2 000°C)
Groupes
de matériaux
Matériau Temp. de fusion
[°C]
Dureté Vickers
[HV 0,3]*
Caractéristiques types Applications
Cermets Matériaux composites
à base de céramique
et de métaux ou
d’alliages de métaux
    Ces matériaux associent généralement deux ou plusieurs composants très différents. Applications spéciales
et convient aussi en couches intermédiaires
  Carbure de tungstène
+ cobalt /
WC-Co
(jusqu’à 1 500)* 1450 Dur, très résistant à l’abrasion, résistant à la corrosion, l’érosion et aux chocs thermiques. Couches très denses, très bonne adhérence Protection générale contre l’usure en cas d’abrasion et d’érosion
  Carbure de tungstène
+ cobalt /
WC-CoCr
(jusqu’à 1 500)* 1450 Propriétés voir Couches WC-Co Résistant à la corrosion dans les solutions aqueuses
  Carbure de tungstène
+ nickel /
WC-Ni
(jusqu’à 1 500)* 1450 Comme le carbure de tungstène, et très résistant à l’abrasion lors de températures très hautes et de fluides corrosifs Pièces pour usines chimiques, revêtements, vannes hydrauliques, machines et pièces d’outils de toutes sortes. Protection idéale contre l’usure des pièces aluminium.
Groupes
de matériaux
Matériau Temp. de fusion
[°C]
Dureté Vickers
[HV 0,3]*
Caractéristiques types Applications
Pseudo-alliages Nickel-Graphite (jusqu’à 1450)* 44 Autolubrifiant grâce au graphite libre Palier à glissement Selon l’application, convient également pour une marche à sec
  Céramique-métal
Céramique-plastique
Métal-plastique
- - Plus d’alliage homogène mais associe souvent les caractéristiques des deux partenaires Dur, protection contre l’usure (voir « Cermets »), dur, non mouillable (technologie alimentaire/procédé d’impression), par ex. polyester-Al-Si (couches fonctionnelles)

[ ]* Les données de dureté Vicker [HV 0,3] sont les valeurs indicatives des couches de revêtement par projection thermique.  

( )* Pour les matériaux composites, la température de frittage est indiquée ici à la place du point de fusion.

Matériaux de revêtement de NOVA SWISS®

Interlocuteurs

  • Dr. Stephan Siegmann (Manager Division Surface Technology / Sales, Member of the Executive Management)

    Dr. Stephan Siegmann
    Manager Division Surface Technology / Sales, Member of the Executive Management
    Tel: +41 52 354 16 07
    Fax: +41 52 354 16 91
    stephan.siegmann@novaswiss.com

  • Marco Schade (Chief Executive Officer)

    Marco Schade
    Chief Executive Officer
    Tel: +41 52 354 16 10
    Fax: +41 52 354 16 05
    marco.schade@novaswiss.com