Projection thermique
Les procédés de projection thermique certifiés EN ISO 14917 offrent de multiples possibilités des technologies de revêtement. Les composants fabriqués à partir d’une large gamme de matériaux de base peuvent être revêtus de couches de métaux ou de céramiques réfractaires pour les protéger contre l’usure et la corrosion. D’autre part, des couches thermiquement conductrices ou isolantes peuvent être 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.
La projection thermique est une technique de dépôts dans laquelle 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), permet de fondre et d’accélérer vers un substrat les particules d'un matériau. Les particules fondues sont accélérées en
direction de la pièce et y entrent en collision à grande vitesse (40 – 600 m/s). Elles solidifient et se figent sur le matériau de base et forment une couche. Le mouvement répétitif de la torche à projection permet d’obtenir l’épaisseur désirée.
Matériaux de base de la projection thermique
Presque tous les matériaux 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 étant le substrat à revêtir et de revêtement.
Épaisseur de couche de revêtement
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 être entre 10 m et plusieurs millimètres.
Température du composant pendant le revêtement
Les pièces de travail sont chauffées généralement la température de 150 °C maximum pendant le revêtement et leur température de surface est contrôlée. Les transformations dans le matériau de base sont, par conséquent, exclues, à l’exception des alliages auto-coulants, qui sont refusionnés à des températures supérieures à 1˙000 °C.
Pré- et post-traitement à partir d'une source unique
Le post-traitement des couches projetées et des finitions de surface exigées nécessite, au moins, la même attention que celle portée à la qualité des couches et au choix du matériau optimal. Nova Werke sont équipées des plus récentes installations de tournage, meulage, rodage, affûtage et affûtageet polissage.
L' assurance qualité des matériaux, des systèmes, des méthodes de mesure (normes) et du personnel
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.
Projection thermique de Nova Swiss
Projection à la flamme, pulvérisation à l'arc, pulvérisation à la flamme à grande vitesse (HVOF)
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] | Adhésion des dépôts [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 pour la projection thermique et leurs caractéristiques d'application
| 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 | Couches conductrices par ex. sur des isolants | |
| 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 | 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 | |
| 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-chrome / 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.
