Traitements de surface et modification

Les surfaces recouvrent tout. L'attrait et les fonctions que nous offrent les surfaces des matériaux sont de la plus haute importance. Par conséquent SURFACE TREATMENT et SURFACE MODIFICATION_cc781905-5cde-3bbad_cf sont nos opérations quotidiennes5industrielles. Le traitement et la modification de surface améliorent les propriétés de surface et peuvent être effectués soit en tant qu'opération de finition finale, soit avant une opération de revêtement ou d'assemblage. , adaptez les surfaces des matériaux et des produits pour :

 

 

 

- Contrôler les frottements et l'usure

 

- Améliorer la résistance à la corrosion

 

- Améliorer l'adhérence des revêtements ultérieurs ou des pièces jointes

 

- Modifier les propriétés physiques conductivité, résistivité, énergie de surface et réflexion

 

- Modifier les propriétés chimiques des surfaces en introduisant des groupes fonctionnels

 

- Modifier les dimensions

 

- Changer l'apparence, par exemple, la couleur, la rugosité…etc.

 

- Nettoyer et/ou désinfecter les surfaces

 

 

 

Grâce au traitement et à la modification de surface, les fonctions et la durée de vie des matériaux peuvent être améliorées. Nos méthodes courantes de traitement et de modification de surface peuvent être divisées en deux grandes catégories :

 

 

 

Traitement de surface et modification couvrant les surfaces :

 

Revêtements organiques : Les revêtements organiques appliquent des peintures, des ciments, des stratifiés, des poudres fondues et des lubrifiants sur les surfaces des matériaux.

 

Revêtements inorganiques : nos revêtements inorganiques populaires sont la galvanoplastie, le placage autocatalytique (placages autocatalytiques), les revêtements de conversion, les pulvérisations thermiques, le trempage à chaud, le rechargement dur, la fusion au four, les revêtements en couches minces tels que SiO2, SiN sur métal, verre, céramique, etc. Le traitement de surface et la modification impliquant des revêtements sont expliqués en détail dans le sous-menu correspondant, veuillezcliquez ici Revêtements fonctionnels / Revêtements décoratifs / Couche mince / Couche épaisse

 

 

 

Traitement de surface et modification qui altèrent les surfaces : Ici, sur cette page, nous nous concentrerons sur ceux-ci. Toutes les techniques de traitement et de modification de surface que nous décrivons ci-dessous ne sont pas à l'échelle micro ou nano, mais nous les mentionnerons néanmoins brièvement car les objectifs et les méthodes de base sont similaires dans une large mesure à ceux qui sont à l'échelle de la microfabrication.

 

 

 

Trempe : Trempe superficielle sélective par laser, flamme, induction et faisceau d'électrons.

 

 

 

Traitements à haute énergie : certains de nos traitements à haute énergie comprennent l'implantation ionique, le vitrage et la fusion au laser et le traitement par faisceau d'électrons.

 

 

 

Traitements de diffusion mince : Les processus de diffusion mince comprennent la nitrocarburation ferritique, la boruration, d'autres processus de réaction à haute température tels que TiC, VC.

 

 

 

Traitements de diffusion lourde : Nos procédés de diffusion lourde comprennent la carburation, la nitruration et la carbonitruration.

 

 

 

Traitements de surface spéciaux : les traitements spéciaux tels que les traitements cryogéniques, magnétiques et soniques affectent à la fois les surfaces et les matériaux en vrac.

 

 

 

Les procédés de trempe sélective peuvent être réalisés par flamme, induction, faisceau d'électrons, faisceau laser. Les grands substrats sont durcis en profondeur à l'aide d'un durcissement à la flamme. La trempe par induction, quant à elle, est utilisée pour les petites pièces. Le durcissement par laser et par faisceau d'électrons ne se distingue parfois pas de ceux des rechargements durs ou des traitements à haute énergie. Ces procédés de traitement et de modification de surface ne s'appliquent qu'aux aciers ayant une teneur en carbone et en alliage suffisante pour permettre la trempe. Les fontes, les aciers au carbone, les aciers à outils et les aciers alliés conviennent à cette méthode de traitement et de modification de surface. Les dimensions des pièces ne sont pas significativement modifiées par ces traitements de surface de durcissement. La profondeur de durcissement peut varier de 250 microns à toute la profondeur de la section. Cependant, dans le cas de la section entière, la section doit être mince, inférieure à 25 mm (1 po), ou petite, car les processus de durcissement nécessitent un refroidissement rapide des matériaux, parfois en une seconde. Ceci est difficile à réaliser dans les grandes pièces, et donc dans les grandes sections, seules les surfaces peuvent être durcies. En tant que processus de traitement et de modification de surface populaire, nous durcissons les ressorts, les lames de couteau et les lames chirurgicales parmi de nombreux autres produits.

 

 

 

Les procédés à haute énergie sont des méthodes de traitement et de modification de surface relativement nouvelles. Les propriétés des surfaces sont modifiées sans modifier les dimensions. Nos processus populaires de traitement de surface à haute énergie sont le traitement par faisceau d'électrons, l'implantation d'ions et le traitement par faisceau laser.

 

 

 

Traitement par faisceau d'électrons : le traitement de surface par faisceau d'électrons modifie les propriétés de surface par un chauffage et un refroidissement rapides - de l'ordre de 10Exp6 Centigrade/sec (10exp6 Fahrenheit/sec) dans une région très peu profonde d'environ 100 microns près de la surface du matériau. Le traitement par faisceau d'électrons peut également être utilisé dans le rechargement dur pour produire des alliages de surface.

 

 

 

Implantation ionique : cette méthode de traitement et de modification de surface utilise un faisceau d'électrons ou un plasma pour convertir les atomes de gaz en ions avec une énergie suffisante, et implanter/insérer les ions dans le réseau atomique du substrat, accélérés par des bobines magnétiques dans une chambre à vide. Le vide facilite la libre circulation des ions dans la chambre. Le décalage entre les ions implantés et la surface du métal crée des défauts atomiques qui durcissent la surface.

 

 

 

Traitement par faisceau laser : Comme le traitement et la modification de surface par faisceau d'électrons, le traitement par faisceau laser modifie les propriétés de la surface par un chauffage et un refroidissement rapides dans une région très peu profonde près de la surface. Cette méthode de traitement et de modification de surface peut également être utilisée dans le rechargement dur pour produire des alliages de surface.

 

 

 

Un savoir-faire dans les dosages d'implants et les paramètres de traitement nous permet d'utiliser ces techniques de traitement de surface à haute énergie dans nos usines de fabrication.

 

 

 

Traitements de surface à diffusion mince :

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La nitrocarburation ferritique est un procédé de cémentation qui diffuse de l'azote et du carbone dans les métaux ferreux à des températures sous-critiques. La température de traitement est généralement de 565 degrés centigrades (1049 degrés Fahrenheit). A cette température, les aciers et autres alliages ferreux sont encore dans une phase ferritique, ce qui est avantageux par rapport aux autres procédés de cémentation qui se produisent dans la phase austénitique. Le procédé est utilisé pour améliorer :

 

• résistance aux éraflures

 

• propriétés de fatigue

 

•résistance à la corrosion

 

Très peu de déformation de forme se produit pendant le processus de durcissement grâce aux basses températures de traitement.

 

 

 

La boronisation est le processus par lequel le bore est introduit dans un métal ou un alliage. Il s'agit d'un processus de durcissement et de modification de surface par lequel des atomes de bore sont diffusés à la surface d'un composant métallique. En conséquence, la surface contient des borures métalliques, tels que des borures de fer et des borures de nickel. A l'état pur, ces borures ont une dureté et une résistance à l'usure extrêmement élevées. Les pièces métalliques au bore sont extrêmement résistantes à l'usure et durent souvent jusqu'à cinq fois plus longtemps que les composants traités par des traitements thermiques conventionnels tels que la trempe, la carburation, la nitruration, la nitrocarburation ou la trempe par induction.

 

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Traitement et modification de surface à forte diffusion : Si la teneur en carbone est faible (moins de 0,25 % par exemple) alors nous pouvons augmenter la teneur en carbone de la surface pour le durcissement. La pièce peut être soit traitée thermiquement par trempe dans un liquide, soit refroidie à l'air calme selon les propriétés recherchées. Cette méthode ne permettra qu'un durcissement local en surface, mais pas à cœur. Ceci est parfois très souhaitable car cela permet d'obtenir une surface dure avec de bonnes propriétés d'usure comme dans les engrenages, mais a un noyau interne résistant qui fonctionnera bien sous une charge d'impact.

 

 

 

Dans l'une des techniques de traitement et de modification de surface, à savoir la carburation, nous ajoutons du carbone à la surface. Nous exposons la pièce à une atmosphère riche en carbone à une température élevée et permettons à la diffusion de transférer les atomes de carbone dans l'acier. La diffusion ne se produira que si l'acier a une faible teneur en carbone, car la diffusion fonctionne selon le principe différentiel des concentrations.

 

 

 

Carburation du pack : les pièces sont emballées dans un milieu à haute teneur en carbone tel que de la poudre de carbone et chauffées dans un four pendant 12 à 72 heures à 900 centigrades (1 652 Fahrenheit). A ces températures, du gaz CO est produit, qui est un agent réducteur puissant. La réaction de réduction se produit à la surface de l'acier libérant du carbone. Le carbone est alors diffusé dans la surface grâce à la haute température. Le carbone à la surface est de 0,7 % à 1,2 % selon les conditions du procédé. La dureté obtenue est de 60 - 65 RC. La profondeur du boîtier cémenté varie d'environ 0,1 mm à 1,5 mm. La cémentation en pack nécessite une bonne maîtrise de l'homogénéité de la température et de la régularité de la chauffe.

 

 

 

Carburation au gaz : Dans cette variante de traitement de surface, le gaz de monoxyde de carbone (CO) est fourni à un four chauffé et la réaction de réduction du dépôt de carbone a lieu à la surface des pièces. Ce procédé surmonte la plupart des problèmes de carburation du pack. Une préoccupation cependant est le confinement sûr du gaz CO.

 

 

 

Carburation liquide : Les pièces en acier sont immergées dans un bain riche en carbone fondu.

 

 

 

La nitruration est un procédé de traitement et de modification de surface impliquant la diffusion d'azote à la surface de l'acier. L'azote forme des nitrures avec des éléments tels que l'aluminium, le chrome et le molybdène. Les pièces sont traitées thermiquement et trempées avant nitruration. Les pièces sont ensuite nettoyées et chauffées dans un four sous atmosphère d'Ammoniac dissocié (contenant N et H) pendant 10 à 40 heures à 500-625 Centigrade (932 - 1157 Fahrenheit). L'azote se diffuse dans l'acier et forme des alliages nitrurés. Celui-ci pénètre jusqu'à une profondeur de 0,65 mm. Le boîtier est très dur et la distorsion est faible. Étant donné que le boîtier est mince, le meulage de surface n'est pas recommandé et, par conséquent, le traitement de surface par nitruration peut ne pas être une option pour les surfaces avec des exigences de finition très lisses.

 

 

 

Le procédé de traitement et de modification de surface par carbonitruration convient le mieux aux aciers alliés à faible teneur en carbone. Dans le processus de carbonitruration, le carbone et l'azote sont diffusés dans la surface. Les pièces sont chauffées dans une atmosphère d'hydrocarbure (comme le méthane ou le propane) mélangé à de l'ammoniac (NH3). En termes simples, le processus est un mélange de carburation et de nitruration. Le traitement de surface par carbonitruration est effectué à des températures de 760 à 870 degrés centigrades (1400 à 1598 degrés Fahrenheit). Il est ensuite trempé dans une atmosphère de gaz naturel (sans oxygène). Le procédé de carbonitruration n'est pas adapté aux pièces de haute précision en raison des distorsions inhérentes. La dureté obtenue est similaire à la carburation (60 - 65 RC) mais pas aussi élevée que la nitruration (70 RC). La profondeur du boîtier est comprise entre 0,1 et 0,75 mm. Le boîtier est riche en nitrures ainsi qu'en martensite. Un revenu ultérieur est nécessaire pour réduire la fragilité.

 

 

 

Les procédés spéciaux de traitement et de modification de surface en sont aux premiers stades de développement et leur efficacité n'a pas encore été prouvée. Elles sont:

 

 

 

Traitement cryogénique : généralement appliqué sur les aciers trempés, refroidissez lentement le substrat à environ -166 degrés centigrades (-300 degrés Fahrenheit) pour augmenter la densité du matériau et ainsi augmenter la résistance à l'usure et la stabilité dimensionnelle.

 

 

 

Traitement des vibrations : Ceux-ci ont pour but de soulager les contraintes thermiques accumulées lors des traitements thermiques par les vibrations et d'augmenter la durée de vie.

 

 

 

Traitement magnétique : Ceux-ci visent à modifier l'alignement des atomes dans les matériaux par le biais de champs magnétiques et, espérons-le, à améliorer la durée de vie.

 

 

 

L'efficacité de ces techniques particulières de traitement et de modification de surface reste encore à prouver. De plus, ces trois techniques ci-dessus affectent le matériau en vrac en plus des surfaces.