Lors de la fabrication de pièces en métal, l’aspect de surface des pièces est un paramètre très important car il peut définir l’aspect cosmétique, la résistance aux agressions externes ou encore les frottement éventuels avec d’autres composants. L’optimisation des surfaces est appelée traitement de surface, ce traitement peut être mécanique, chimique ou encore effectué par dépôt de matière externe.
Traitement de surface par action mécanique
Dans cette catégorie on retrouve les procédé de reprise des surfaces des pièces métalliques par contact mécanique.
Microbillage / Sablage / Grenaillage
Ces trois procédés sont assez semblables et consistent en la propulsion à grande vitesse de particules plus ou moins petites (microbilles / grains de sable / grenailles en acier dur) sur toute une partie de la surface des pièces. L’impact des ces particules va renforcer de manière superficielle la dureté de la surface (par compression locale), permettre de retirer les impuretés et taches de corrosion et de créer un aspect homogène avec un grain plus ou moins fin selon la taille des particules. Ces techniques sont également utilisées en préparation de pièces pour l’application de peinture en en améliorant l’accroche.
Aspect microbillage – AGC IS
Tribofinition
Egalement appelé tonnelage, consiste à la mise en contact dans une machine des pièces à traiter et d’un mélange abrasif. La machine de tribofinition va émettre un mouvement répétitif dans l’objectif de créer des vibrations et donc des frottements entre les pièces et le mélange abrasifs. Ces frottement permettrons un lissage de l’aspect des pièces avec notamment la cassure des arrêtes coupantes, un nettoyage des impuretés présentes sur les pièces et un aspect de surface homogène.
Polissage / Brossage
Le brossage et le polissage sont des procédés de friction entre un abrasif et la surface du métal afin d’homogénéiser la surface des pièces. Le brossage laisse des marques en longueurs caractéristiques alors que l’objectif du polissage est lui de ne pas laisser de marque visible. Le polissage sur le métal peut avoir un aspect fonctionnel de réflexion de la lumière. Le brossage est utilisé principalement dans un objectif esthétique.
Métal brossé – AGC IS
Traitement de surface par action chimique
Le traitement chimique permet la modification des surfaces au niveau moléculaire par action d’agents chimiques et de catalyseurs externes.
Anodisation
L’anodisation est un process réservé au traitement de surface de l’aluminium qui consiste à une oxydation contrôlée de la surface des pièces en aluminium. Cette oxydation s’effectue dans un bain catalytique où les ion O2- vont interagir avec l’aluminium pour créer une couche d’alumine. Cette couche très dure permet une bonne protection des pièces tant au niveau mécanique, chimique ou contre la corrosion.
Ce procédé très efficace, améliore l’aspect des pièces et peut permettre une coloration sur demande par ajout de colorants chimiques dans les bains d’anodisation. Finalement l’anodisation permet également l’isolation électrique des pièces, alors que l’aluminium pur est un très bon conducteur.
Anodisation rouge de pièces usinées en aluminium – AGC IS
Passivation
L’acier INOX est peu sujet à la corrosion, mais pas tout à fait exempt du risque notamment du fait de certaines impuretés qui peuvent s’y incruster en surface. Afin de bien nettoyer la surface de pièces en INOX, la passivation consiste en une trempe dans une solution acide chauffée où les pièces restent immergées pendant plusieurs dizaines de minutes, puis sont rincées pour retirer la solution acide. Les pièces en sortent renforcées contre la corrosion du fait de la disparition des impuretés et la création d’une très fine couche d’oxide de chrome en surface.
Brunissage
Le procédé consiste à tremper des pièces en acier, cuivre ou laiton dans des bains chimiques acides dopés au Cuivre (Cu) et Sélénium (Se). Cette opération permet l’apparition d’une couche homogène de couleur noire permettant une meilleure résistance à la corrosion, un aspect agréable et une moindre réflexion de la lumière (utile pour les applications optiques).
Pièce métallique brunie – AGC IS
Traitement de surface par dépôt de couches de matière
La plupart des métaux étant sujets à la corrosion leur enrobage par d’autres matières/ alliages permet d’améliorer leur résistance aux éléments externes.
Peinture
L’application de couche de peinture pour protéger des pièces métalliques est la méthode la moins couteuse et donc la plus appliquée, notamment pour les constructions. Elle peut être appliquée au pinceau, par trempe ou au pistolet notamment sur des lignes de peintures.
Outre ses qualités de rapidité de mise en place et de faible coût, la peinture permet également l’accès à une large gamme de couleurs et la réalisation de retouches. Cependant, la peinture aura tendance à s’écailler avec le temps, il faut donc régulièrement la refaire.
Peinture sur du métal : la tour Eiffel
Cataphorèse
La cataphorèse est un procédé de peinture avancé qui consiste en l’immersion des pièces dans un bain de peinture hydrosoluble, le dépôt de la couche de peinture étant contrôlé par un champ électrique. Ce procédé permet une meilleure tenue de la peinture par rapport aux méthodes d’application listées ci-dessus avec notamment une tenue au brouillard salin de 720h et plus.
En outre la répartition de la peinture se fait de manière très homogène sur toutes les parties de la pièce à traiter, le contrôle de la durée de bain permet une très bonne maîtrise de l’épaisseur de la couche de peinture qui peut donc être appliquée jusque sur les filetages. On fait également référence à cette technique sous le nom d’électrodéposition.
La cataphorèse permet en outre de limiter les pertes de peinture car la quasi totalité de la peinture dissoute dans le bain de traitement sera utilisée.
L’aspect courant est un beau noir (existe également en blanc) d’une épaisseur de quelques dizaines de µm.
Galvanisation
La galvanisation à chaud ou zingage à chaud, est le procédé de protection de l’acier par l’application d’une couche protectrice de zinc dont l’utilité est avant tout la protection contre la corrosion. Cette application s’effectue par le passage des pièces en acier à traiter dans un bain de zinc liquide (450°C). La liaison qui s’effectue entre l’acier et le zinc est une liaison moléculaire forte qui offre une accroche très résistante aux frictions mécaniques.
La couche de zinc déposée est d’une épaisseur de plusieurs dizaines de micron à plus de 100 microns selon le niveau de protection voulu. Une couche de galvanisation à chaud protège efficacement l’acier sur des dizaines d’années. Les poteaux de signalisation sur les routes sont notamment protégés par une galvanisation à chaud, ce traitement est particulièrement prisé pour les pièces de structures.
L’intérêt de la galvanisation à chaud est que la couche de zinc offre une capacité de « cicatrisation », si la surface est rayée, la couche de protection se recréera d’elle même et évitera la corrosion de l’acier.
Nickelage / Chromage
Dépôt par électrolyse d’une couche de Nickel et/ou de Chrome. Ces deux traitements de surface permettent une amélioration d’aspect en en augmentant la brillance et une bonne protection contre la corrosion des métaux.
Les couches sont habituellement épaisses de quelques microns (utilisation cosmétique uniquement) à quelques centaines de micron (chromage dur) pour la protection contre la corrosion et le renforcement mécanique des pièces métalliques traitées.
Les métaux traités sont les aciers, le cuivre et le laiton. Pour une meilleure accroche et une meilleure protection contre la corrosion l’application de chrome est souvent précédé par le dépôt d’une couche de nickel. Le chromage dur par sa forte résistance à la friction est tout particulièrement apprécié dans la réalisation des pistons.
Il est à noté que le procédé de chromage ne doit plus être effectué avec du chrome hexavalent, mais du chrome trivalent afin de pouvoir respecter la directive européenne RoHS visant à une meilleure protection de l’environnement.
Structure acier nickelée – AGC IS
Etamage
L’étamage est un procédé de dépose d’une couche de quelques microns d’étain sur des métaux. Ce procédé de traitement de surface très ancien (antiquité) est actuellement principalement utilisé en Electronique/Electricité pour la protection contre l’oxydation des connections cuivrée tout en offrant une très bonne soudabilité (brasure).
