FR2839729A1 - Procede de protection d'un substrat en acier ou alliage d'aluminium contre la corrosion permettant de lui conferer des proprietes tribologiques, et substrat obtenu - Google Patents
Procede de protection d'un substrat en acier ou alliage d'aluminium contre la corrosion permettant de lui conferer des proprietes tribologiques, et substrat obtenu Download PDFInfo
- Publication number
- FR2839729A1 FR2839729A1 FR0206042A FR0206042A FR2839729A1 FR 2839729 A1 FR2839729 A1 FR 2839729A1 FR 0206042 A FR0206042 A FR 0206042A FR 0206042 A FR0206042 A FR 0206042A FR 2839729 A1 FR2839729 A1 FR 2839729A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- sep
- particles
- matrix
- substrate
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 title description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 112
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 22
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 15
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 13
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 61
- 229910007567 Zn-Ni Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 229910007614 Zn—Ni Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 26
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- PTISTKLWEJDJID-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemolybdenum Chemical compound [Mo]=S PTISTKLWEJDJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 10
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 229910018104 Ni-P Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910018536 Ni—P Inorganic materials 0.000 description 8
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 5
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000920340 Pion Species 0.000 description 2
- 229910003923 SiC 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- UDHXJZHVNHGCEC-UHFFFAOYSA-N Chlorophacinone Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C(=O)C1C(=O)C2=CC=CC=C2C1=O UDHXJZHVNHGCEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035126 Facies Diseases 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000005557 antagonist Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
- C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de protection d'un substrat en acier ou alliage d'aluminium contre la corrosion, permettant de conférer audit substrat des propriétés tribologiques prédéterminées. Ce procédé est du type dans lequel on dépose sur le substrat un revêtement composite d'épaisseur supérieure à 3 microns formé, d'une part, d'au moins une matrice en alliage de zinc-nickel Zn-Ni adhérant audit substrat, d'autre part, de particules dispersées dans la matrice. Le procédé de l'invention se caractérise en ce que le revêtement composite est réalisé avec au moins une matrice en un alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est sensiblement comprise entre 12% et 20%, les particules dispersées dans ladite matrice étant choisies de nature adaptée aux propriétés tribologiques recherchées.
Description
<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE PROTECTION D'UN SUBSTRAT EN ACIER OU
ALLIAGE D'ALUMINIUM CONTRE LA CORROSION PERMETTANT
DE LUI CONFERER DES PROPRIETES TRIBOLOGIQUES,
ET SUBSTRAT OBTENU
L'invention concerne un procédé pour protéger contre la corrosion un substrat en acier ou en alliage d'aluminium et lui conférer des propriétés tribologiques prédéterminées (propriétés de surface telles que dureté, résistance à l'abrasion, ajustement du coefficient de frottement). L'invention s'étend aux substrats protégés conformément au procédé précité.
ALLIAGE D'ALUMINIUM CONTRE LA CORROSION PERMETTANT
DE LUI CONFERER DES PROPRIETES TRIBOLOGIQUES,
ET SUBSTRAT OBTENU
L'invention concerne un procédé pour protéger contre la corrosion un substrat en acier ou en alliage d'aluminium et lui conférer des propriétés tribologiques prédéterminées (propriétés de surface telles que dureté, résistance à l'abrasion, ajustement du coefficient de frottement). L'invention s'étend aux substrats protégés conformément au procédé précité.
Dans de nombreux secteurs de la technique, on cherche à réaliser des pièces ayant à la fois de bonnes résistances à la corrosion et des propriétés de surface prédéterminées fonction de l'application, en particulier dureté élevée, bonne résistance à l'abrasion et à l'usure ou propriétés lubrifiantes de surface. Pour obtenir une protection contre la corrosion, une des solutions actuelles consiste à réaliser sur le substrat en acier ou en alliage d'aluminium le dépôt d'un revêtement métallique, en particulier un revêtement en alliage standard Zinc/Nickel. On sait que cet alliage, qui est très utilisé notamment dans l'industrie mécanique, est un alliage biphasé comportant une teneur massique en nickel comprise entre 6 et 8 %. Un tel revêtement joue le rôle de couche sacrificielle subissant la corrosion à la place du substrat.
Il convient de noter que les métallurgistes ont mis en évidence un autre alliage de Zinc/Nickel qui peut également servir de couche sacrificielle : cet alliage est un alliage monophasé présentant une proportion de nickel de l'ordre de 14%, mais il est très peu utilisé à l'heure actuelle pour la protection de pièces mécaniques, l'alliage standard biphasé à 6 - 8% de Nickel correspondant à 99% des utilisations.
Par ailleurs, le brevet JP-5 033 162 propose d'inclure des particules non métalliques dures dans un revêtement en vue d'en améliorer les propriétés de résistance mécanique. Ce brevet préconise l'utilisation d'un revêtement en un alliage de Zinc et de Fer, et de particules en oxydes de silicium Si02 ou nitrure de titane TiN.
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention se propose de fournir un procédé de protection d'un substrat en acier ou en alliage d'aluminium permettant d'obtenir une protection du substrat contre la corrosion plus efficace que les procédés connus, et de lui conférer des propriétés tribologiques prédéterminées, en particulier des propriétés de dureté et de résistance à l'abrasion et à l'usure ou des propriétés lubrifiantes.
Un objectif de l'invention est en particulier de fournir des revêtements ayant des performances anti-corrosion et des propriétés mécaniques (dureté, résistance à l'abrasion et à l'usure) du même ordre que celles des revêtements de chrome sur acier en vue de permettre une substitution de ce dernier composé aux fins de protection de l'environnement, ou très supérieure à celles des couches d'oxydation anodique dure sur alliage d'aluminium.
Un autre objectif de l'invention, dans le cas où l'on recherche des propriétés tribologiques de lubrification en surface du substrat, est de fournir des revêtements ayant des performances anti-corrosion et des propriétés lubrifiantes (faible coefficient de frottement) équivalentes à faibles charges à celles des revêtements de cadmium, en vue de permettre une substitution de ce dernier composé aux fins de protection de l'environnement, et très supérieures à celles de ces revêtements de cadmium à charges élevées (on sait en effet que le coefficient de frottement du cadmium croît rapidement avec la charge appliquée, en raison de la ductilité de ce métal).
A cet effet, le procédé visé par l'invention est du type dans lequel on dépose sur le substrat en acier ou en alliage d'aluminium, un revêtement composite d'épaisseur supérieure à 3 microns formé, d'une part, d'au moins une matrice en alliage de zinc/nickel Zn-Ni adhérant audit substrat, d'autre part, de particules dispersées dans ladite matrice. Selon la présente invention, le revêtement composite est réalisé avec au moins une matrice en un alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est sensiblement comprise entre 12% et 20%, les particules dispersées dans ladite matrice étant choisies de nature adaptée aux propriétés tribologiques recherchées.
Dans le cas où l'on recherche pour le substrat des propriétés de surface de dureté et de résistance à l'abrasion et à l'usure, les
<Desc/Clms Page number 3>
particules dispersées dans la matrice en alliage monophasé Zn-Ni sont avantageusement des particules céramiques de dureté supérieure à celle de ladite matrice, en particulier : carbures, notamment carbure de silicium SiC, ou oxydes, notamment alumine A1203 ou zircone Zr02. On choisit de préférence pour lesdites particules une granulométrie telle que la dimension moyenne Dso desdites particules soit sensiblement comprise entre 0,01et 5 microns.
Les expérimentations ont permis de constater qu'un tel revêtement joue le rôle de couche sacrificielle donnant une protection exceptionnelle contre la corrosion : placé dans les mêmes conditions de corrosion (conditions de tests accélérés de corrosion), le revêtement conforme à l'invention assure au substrat une durée de vie plus de trois fois plus longue que celle obtenue par un revêtement de type connu réalisé au moyen d'un alliage standard biphasé Zn-Ni de même épaisseur. De plus, la résistance à l'abrasion du revêtement composite conforme à l'invention est de l'ordre de 5 à 7 fois supérieure à celle d'un revêtement standard biphasé Zn-Ni comportant les mêmes particules céramiques dures. Ce saut inattendu de performances est difficilement explicable à l'heure actuelle ; on peut penser que, dans le cas de l'invention, les particules dures enchâssées dans la matrice monophasée de Zinc/Nickel sont bloquées de façon plus rigide, alors qu'elles peuvent subir des déplacements dans la matrice en alliage standard dont la déformation plastique est plus importante.
Dans le cas où l'on recherche pour le substrat des propriétés tribologiques de lubrification, les particules dispersées dans la matrice en alliage monophasé de Zn-Ni sont avantageusement des particules de polymères organiques, en particulier des particules de polytétrafluoroéthylène PTFE, ou des particules minérales possédant des propriétés lubrifiantes, en particulier d'un ou des composés du groupe suivant : sulfures, oxydes, nitrures, notamment sulfure de molybdène MoS2, nitrure de bore BN. Ces particules ont de préférence une granulométrie telle que la dimension moyenne D50 desdites particules soit sensiblement comprise entre 0,01 et 0,5 microns pour les particules de polymères organiques, et sensiblement comprise entre 0,01 et 5 microns pour les particules minérales.
<Desc/Clms Page number 4>
Les expérimentations ont permis de constater que les performances anti-corrosion du revêtement conforme à l'invention étaient, comme précédemment, très supérieures à celles obtenues avec un revêtement de type connu (alliage standard biphasé Zn-Ni de même épaisseur). En outre, des essais comparatifs ont mis en évidence que le coefficient de frottement d'un substrat doté du revêtement composite conforme à l'invention était abaissé à des valeurs de l'ordre de 0,1, alors que le coefficient de frottement de l'alliage monophasé seul est de l'ordre de 0,4. (De façon habituelle, le coefficient de frottement est défini par le rapport entre la force tangentielle mesurée qui s'oppose au déplacement, et une force appliquée de 5 Newtons normale à la surface, la vitesse de déplacement étant égale à 3,5 cm/s). Dans le cas d'un revêtement en alliage standard biphasé, ce coefficient n'est abaissé par l'incorporation des particules qu'à des valeurs de l'ordre de 0,2 à 0,25 (le coefficient de l'alliage biphasé seul étant de l'ordre de 0,3). Là aussi, une explication est difficile à donner à l'heure actuelle. On peut penser que, dans le revêtement conforme à l'invention, les particules lubrifiantes, généralement de forme lamellaire, sont libérées au fur et à mesure de l'usure de façon continue et homogène, alors que dans le revêtement au Zi-Ni standard, ces particules sont refoulées à l'intérieur de la matrice plus plastique sans libération aussi marquée en surface.
Dans le cas où l'on recherche, à la fois, des propriétés de surface de dureté et de résistance à l'abrasion et à l'usure, et des propriétés tribologiques de lubrification, les particules dispersées dans la matrice comprennent, d'une part, des particules céramiques de dureté supérieure à celle de ladite matrice, d'autre part, des particules de polymères organiques ou des particules minérales possédant des propriétés lubrifiantes.
Le dépôt du revêtement composite sur le substrat peut être réalisé de façon connue en soi par voie électrolytique en utilisant un bain de zinc et de nickel contenant les particules en suspension, les teneurs des espèces métalliques dudit bain et les paramètres électriques étant ajustés pour obtenir un alliage monophasé contenant entre 12% et 20% de nickel, en particulier entre 14% et 17%. La matrice en alliage monophasé de Zn-Ni présente une épaisseur sensiblement comprise entre 5 et 30 microns. Dans un tel procédé électrolytique, la présence des particules
<Desc/Clms Page number 5>
présente l'avantage d'accroître la teneur en nickel de la matrice par rapport à celle obtenue à partir d'un bain sans particule : ceci est du au fait que les particules en suspension modifient la cinétique de réduction des espèces au voisinage des électrodes, le dépôt du nickel étant privilégié (il s'agit d'un constat difficile à expliquer).
Dans la plupart des applications, le pourcentage volumique de particules dispersées dans la matrice en alliage monophasé de Zn-Ni est choisi sensiblement compris entre 1% et 20%. Ce pourcentage sera ajusté en fonction des caractéristiques des particules (taille notamment) de façon à obtenir à la fois, d'une part, une efficace protection contre la corrosion et les propriétés tribologiques recherchées, d'autre part, une bonne cohésion du revêtement.
Dans le cas où l'on recherche un revêtement contenant un pourcentage volumique élevé de particules dispersées dans la matrice, en particulier un pourcentage sensiblement compris entre 10% et 20%, le revêtement peut être réalisé par le procédé électrolytique ci-dessus rappelé, en confinant les particules en suspension dans le bain électrolytique à proximité de la surface du substrat grâce à une membrane poreuse.
L'invention s'étend aux substrats en acier ou en alliage d'aluminium protégés par mise en #uvre du procédé précédemment défini. Selon un premier mode de réalisation, un tel substrat comprend en surface un revêtement composite d'épaisseur supérieure à 3 microns formé, d'une part, d'au moins une matrice en alliage de zinc-nickel Zn-Ni adhérant audit substrat, d'autre part, de particules dispersées dans ladite matrice, et est caractérisé en ce qu'au moins une matrice du revêtement est en alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est sensiblement comprise entre 12% et 20%, en particulier entre 14% et 17%, les particules dispersées dans ladite matrice étant des particules céramiques de dureté supérieure à celle de ladite matrice, en particulier des particules en carbure de silicium SiC.
Selon un autre mode de réalisation, ce substrat comprend en surface un revêtement composite d'épaisseur supérieure à 3 microns formé, d'une part, d'au moins une matrice en alliage de zinc-nickel Zn-Ni adhérant audit substrat, d'autre part, de particules dispersées dans ladite matrice et est
<Desc/Clms Page number 6>
caractérisé en ce qu'au moins une matrice du revêtement est en alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est sensiblement comprise entre 12% et 20%, en particulier entre 14% et 17%, les particules dispersées dans ladite matrice étant des particules de polymères organiques ou des particules minérales possédant des propriétés lubrifiantes, en particulier des particules de polytétrafluoroéthylène PTFE, de sulfure de molybdène MoS2 ou de nitrure de bore BN.
Selon un autre mode de réalisation, le substrat est pourvu d'un revêtement du type défini ci-dessus, comprenant à la fois des particules céramiques de dureté supérieure à celle de ladite matrice, et d'autre part, des particules de polymères organiques ou des particules minérales possédant des propriétés lubrifiantes.
Bien entendu le revêtement composite déposé sur le substrat conformément à l'invention peut subir toute opération courante de posttraitement ou de finition (conversion de l'alliage pour lui conférer une teinte donnée ou des propriétés améliorées notamment anti-corrosion...).
Les exemples comparatifs qui suivent, en référence aux dessins annexés, illustrent des modes de mise en #uvre du procédé de l'invention et les caractéristiques et performances des substrats revêtus obtenus ; sur le dessin, la figure unique schématise une installation pilote dans laquelle ont été réalisés les divers revêtements étudiés.
Les co-dépôts de zinc-nickel avec occlusion de particules ont été réalisés dans les exemples au moyen d'une cuve pilote d'une capacité de
14 litres de type de celle schématisée à la figure 1.
14 litres de type de celle schématisée à la figure 1.
La pièce ou substrat à recouvrir est fixée au centre de la cuve à un support d'éprouvette 1 et portée à un potentiel cathodique. Deux anodes de nickel 2 et 3 sont situées de part et d'autre et à équidistance de celle-ci.
La densité de courant cathodique est le paramètre contrôlé par l'opérateur, qui permet de contrôler la vitesse de croissance des dépôts. L'électrolyte thermorégulé dans un compartiment extérieur est introduit dans la partie supérieure de la cuve à l'aide d'une rampe de distribution 4. Pour limiter le phénomène de diffusion des espèces chargées en solution et optimiser la
<Desc/Clms Page number 7>
répartition des co-dépôts, la pièce est animée d'un mouvement périodique défini en fonction de sa forme. L'uniformité du flux de suspension à la surface de la pièce dont dépend la concentration locale en éléments électroactifs et en particules, peut nécessiter dans certains cas d'aménager en périphérie de celle-ci des cathodes ou anodes spécifiques ainsi que des distributeurs localisés de suspension.
Les exemples donnés ci-après en I et II sont relatifs à des dépôts obtenus à partir de suspensions de particules, respectivement de carbure de silicium (I) et de PTFE (II) dans des électrodes Zn-Ni alcalins.
I/ DÉPÔT DE Zn-Ni/SiC
Particules :
Le carbure de silicium est fourni par la société NEYCO (marque déposée). Sa pureté est de 99,9%, sa taille moyenne de 660 nm et la surface spécifique est de 10,4 m2/g. La teneur théorique en carbone est de 29,96% alors que la teneur mesurée est de 29,75%. Ce léger décalage traduisant un défaut en carbone est le reflet de la présence de Si02 en surface mis en évidence par diffraction des rayons X. Les principales impuretés sont le fer (0,03%), l'aluminium (0,02%) et le vanadium (0,02%).
Particules :
Le carbure de silicium est fourni par la société NEYCO (marque déposée). Sa pureté est de 99,9%, sa taille moyenne de 660 nm et la surface spécifique est de 10,4 m2/g. La teneur théorique en carbone est de 29,96% alors que la teneur mesurée est de 29,75%. Ce léger décalage traduisant un défaut en carbone est le reflet de la présence de Si02 en surface mis en évidence par diffraction des rayons X. Les principales impuretés sont le fer (0,03%), l'aluminium (0,02%) et le vanadium (0,02%).
Electrolytes :
Plusieurs électrolytes alcalins ont été testés pour constituer les suspensions de dépôt. Ces électrolytes alcalins sont constitués à partir d'oxyde de zinc et de solution concentrée de nickel complexé dans de la soude.
Plusieurs électrolytes alcalins ont été testés pour constituer les suspensions de dépôt. Ces électrolytes alcalins sont constitués à partir d'oxyde de zinc et de solution concentrée de nickel complexé dans de la soude.
Les surfaces anodiques sont des anodes de nickel. Afin d'établir des comparaisons entre les revêtements à matrice monophasée Zn-Ni 12-15% et à matrice biphasée 6-8%, des dépôts monophasés de zinc-nickel/SiC à 12-15% et des dépôts biphasés 6-8% en nickel ont été élaborés à partir des électrolytes commerciaux Enviralloy (marque déposée) Ni 12-15 et Reflectalloy (marque déposée) 200 Ni-J dont les compositions sont décrites dans les tableaux suivants :
<Desc/Clms Page number 8>
<tb>
<tb> Enviralloy <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> Réflectalloy <SEP> 200 <SEP> Ni-J
<tb> ZnO <SEP> 13g/1 <SEP> ZnO <SEP> 11g/l
<tb> NaOH <SEP> 145g/1 <SEP> NaOH <SEP> 120g/1
<tb> Sel <SEP> métallique <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> 12ml/l <SEP> Sel <SEP> métallique <SEP> Ni-S <SEP> 28ml/l <SEP>
<tb> Complexants <SEP> Ni <SEP> 12-15CX-Rack <SEP> 85ml/l <SEP> Complexant <SEP> Ni-T <SEP> 100ml/l
<tb>
<tb> Enviralloy <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> Réflectalloy <SEP> 200 <SEP> Ni-J
<tb> ZnO <SEP> 13g/1 <SEP> ZnO <SEP> 11g/l
<tb> NaOH <SEP> 145g/1 <SEP> NaOH <SEP> 120g/1
<tb> Sel <SEP> métallique <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> 12ml/l <SEP> Sel <SEP> métallique <SEP> Ni-S <SEP> 28ml/l <SEP>
<tb> Complexants <SEP> Ni <SEP> 12-15CX-Rack <SEP> 85ml/l <SEP> Complexant <SEP> Ni-T <SEP> 100ml/l
<tb>
<tb>
<tb> Brillanteur <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> base <SEP> 1ml/l <SEP> Additif <SEP> 75 <SEP> 2ml/1
<tb> Brillanteur <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> 1,7ml/1 <SEP> Ni2+ <SEP> 1,9 <SEP> g/l
<tb> Brillanteur <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> LCD <SEP> 1ml/l <SEP> Zn2+ <SEP> 9g/l
<tb> Mouillant <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> 0,1 <SEP> ml/1 <SEP>
<tb> Ni2+ <SEP> 1g/l
<tb> Zn2+ <SEP> 10g/l
<tb>
<tb> Brillanteur <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> base <SEP> 1ml/l <SEP> Additif <SEP> 75 <SEP> 2ml/1
<tb> Brillanteur <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> 1,7ml/1 <SEP> Ni2+ <SEP> 1,9 <SEP> g/l
<tb> Brillanteur <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> LCD <SEP> 1ml/l <SEP> Zn2+ <SEP> 9g/l
<tb> Mouillant <SEP> Ni <SEP> 12-15 <SEP> 0,1 <SEP> ml/1 <SEP>
<tb> Ni2+ <SEP> 1g/l
<tb> Zn2+ <SEP> 10g/l
<tb>
Préparation des substrats avant dépôt :
La préparation de surface comporte plusieurs phases dont les principales sont : - le dégraissage qui consiste à éliminer les huiles et les graisses de la surface des pièces, - le décapage qui consiste à dissoudre les composés chimiques formés entre les espèces métalliques constituant le substrat et l'environnement de celui-ci (oxydes, carbures, ...), - le pré-dépôt, nécessaire dans certains cas pour favoriser l'adhérence, consiste à déposer une ou plusieurs couches intermédiaires par des procédés chimiques. Cette étape permet de limiter la réactivité des substrats pendant l'étape de dépôt du composite et d'établir un gradient d'accommodation des propriétés mécaniques entre le substrat et le revêtement.
La préparation de surface comporte plusieurs phases dont les principales sont : - le dégraissage qui consiste à éliminer les huiles et les graisses de la surface des pièces, - le décapage qui consiste à dissoudre les composés chimiques formés entre les espèces métalliques constituant le substrat et l'environnement de celui-ci (oxydes, carbures, ...), - le pré-dépôt, nécessaire dans certains cas pour favoriser l'adhérence, consiste à déposer une ou plusieurs couches intermédiaires par des procédés chimiques. Cette étape permet de limiter la réactivité des substrats pendant l'étape de dépôt du composite et d'établir un gradient d'accommodation des propriétés mécaniques entre le substrat et le revêtement.
Alliages d'aluminium :
Quatre types d'alliages définis par la norme AFNOR A 02- 104 ont été utilisés : - 2024T3 (Al/Cu) utilisé dans les applications aéronautiques,
Quatre types d'alliages définis par la norme AFNOR A 02- 104 ont été utilisés : - 2024T3 (Al/Cu) utilisé dans les applications aéronautiques,
<Desc/Clms Page number 9>
- AS9U3 (Al/Si/Cu), alliage de fonderie sous pression utilisé dans l'automobile, l'électroménager, les pièces mécaniques complexes, - AS7G06 (Al/Si/Mg), alliage de fonderie coulé en coquille à haute résistance mécanique utilisé dans l'automobile, l'armement, l'aéronautique et le spatial, - AU5NKZr (Al/Cu/Ni/Co/Zr), alliage utilisé à des températures de l'ordre de 250 C (moteurs diesels).
Aciers :
Deux familles d'acier ont été utilisées, des aciers non alliés comme l'acier de nuance XC 10 ou des aciers alliés comme 35 NCD16 et 15 CDV6 (selon la norme NF EN 10 020).
Deux familles d'acier ont été utilisées, des aciers non alliés comme l'acier de nuance XC 10 ou des aciers alliés comme 35 NCD16 et 15 CDV6 (selon la norme NF EN 10 020).
Elaboration de revêtements composites ZnNi/SiC :
Les conditions d'élaboration du revêtement sont fournies ci-dessous :
Les conditions d'élaboration du revêtement sont fournies ci-dessous :
<tb>
<tb> Electrolyte <SEP> [SiC] <SEP> bain <SEP> (g/1) <SEP> pH <SEP> T( C) <SEP> Q <SEP> pompe <SEP> (1/h) <SEP> V <SEP> (tr/min) <SEP> J(A/dm2)
<tb> Zn-Ni <SEP> 12-15 <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 120 <SEP> 13,5 <SEP> 30 <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> à <SEP> 400 <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5
<tb>
<tb> Electrolyte <SEP> [SiC] <SEP> bain <SEP> (g/1) <SEP> pH <SEP> T( C) <SEP> Q <SEP> pompe <SEP> (1/h) <SEP> V <SEP> (tr/min) <SEP> J(A/dm2)
<tb> Zn-Ni <SEP> 12-15 <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 120 <SEP> 13,5 <SEP> 30 <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> à <SEP> 400 <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5
<tb>
Le taux d'incorporation des particules dépend des conditions hydrodynamiques, de la densité de courant et de la concentration en particules dans le bain.
Caractéristiques des revêtements zinc-nickel/carbure de silicium obtenues :
Sont données dans le tableau ci-dessous, les caractéristiques des revêtements zinc-nickel/carbure de silicium obtenues :
Sont données dans le tableau ci-dessous, les caractéristiques des revêtements zinc-nickel/carbure de silicium obtenues :
<Desc/Clms Page number 10>
Durée 74 mn 148 mn 222 mn
50rpm 125rpm 50rpm 75rpm 100rpm 125rpm 150rpm 75rpm 100rpm
2024T3 15/lm 9Îïm 40m 20/lm 17/lm l3um 38m 37um 3,5%SiC / 0%SiC 4,3%SiC 2,9%SiC 3,1%SiC 3,2%SiC 3%SiC AS9U3 40m 38m 35m 37um 35m 50nm 55/lm 0%SiC 4,9%SiC 3,2%SiC 5,l%SiC 5,9%SiC 4,6%SiC 4%SiC AS7G06 40 m 38 m 35 m 0%SiC 4,4%SiC 6,9%SiC
AU5NKZ 40/lm 35/lm 33/lm r 0%SiC 6,4%SiC 6,1%SiC 14%Si 40 m 45 m 0%SiC 7,3%SiC
Il convient de noter que la nature du substrat a peu d'influence sur les caractéristiques macroscopiques du revêtement. Comme déjà indiqué, la présence de particules dans l'électrolyte entraîne, quel que soit le dépôt, un enrichissement en nickel de la matrice de 1 à 2%.
50rpm 125rpm 50rpm 75rpm 100rpm 125rpm 150rpm 75rpm 100rpm
2024T3 15/lm 9Îïm 40m 20/lm 17/lm l3um 38m 37um 3,5%SiC / 0%SiC 4,3%SiC 2,9%SiC 3,1%SiC 3,2%SiC 3%SiC AS9U3 40m 38m 35m 37um 35m 50nm 55/lm 0%SiC 4,9%SiC 3,2%SiC 5,l%SiC 5,9%SiC 4,6%SiC 4%SiC AS7G06 40 m 38 m 35 m 0%SiC 4,4%SiC 6,9%SiC
AU5NKZ 40/lm 35/lm 33/lm r 0%SiC 6,4%SiC 6,1%SiC 14%Si 40 m 45 m 0%SiC 7,3%SiC
Il convient de noter que la nature du substrat a peu d'influence sur les caractéristiques macroscopiques du revêtement. Comme déjà indiqué, la présence de particules dans l'électrolyte entraîne, quel que soit le dépôt, un enrichissement en nickel de la matrice de 1 à 2%.
Les variations structurales des revêtements composites à matrice zinc-nickel dépendent essentiellement de la teneur en nickel de l'alliage. Si on fait varier la teneur en ions nickel de la suspension, on obtient un diagramme de phase des alliages électrodéposés, différent de celui obtenu à l'équilibre thermodynamique, où apparaissent des phases métastables. Jusqu'à une teneur en nickel de 6%, l'alliage est constitué uniquement de la phase hexagonale 'Il sursaturée et déformée du zinc. Au-delà, la proportion de phase 'Il diminue alors que la phase cubique centrée y commence à cristalliser, puis devient rapidement importante. Au-delà de 12%, l'alliage est monophasé y.
Dans le domaine d'existence de la phase 'Il, on observe des faciès de grains géométriques de forme quasi-hexagonale, alors que dans celui de la phase y les dépôts sont lisses (Ra<0,3), uniformes et présentent un aspect brillant.
<Desc/Clms Page number 11>
PROPRIETES DES REVÊTEMENTS Zn-Ni/SiC OBTENUS
Les caractéristiques en corrosion et tribologiques des dépôts composites ZnNi/SiC monophasé à 12-16% en nickel sont fournies ciaprès et comparées à celles des dépôts biphasés à 6-8% en nickel dans la matrice. a - propriétés anticorrosion
Les dépôts étudiés sont de 10 m d'épaisseur sur un substrat en acier XC10. Ces revêtements ont subit un traitement de finition chromique et un traitement thermique de 8 heures à 190 C.
Les caractéristiques en corrosion et tribologiques des dépôts composites ZnNi/SiC monophasé à 12-16% en nickel sont fournies ciaprès et comparées à celles des dépôts biphasés à 6-8% en nickel dans la matrice. a - propriétés anticorrosion
Les dépôts étudiés sont de 10 m d'épaisseur sur un substrat en acier XC10. Ces revêtements ont subit un traitement de finition chromique et un traitement thermique de 8 heures à 190 C.
Le tableau ci-après met en évidence une grande différence en terme de résistance à la corrosion (temps d'apparition de la rouille rouge) pour les deux types de dépôts. (Caractérisations en brouillard salin selon la norme NFX41-002). Les dépôts monophasés, dont la teneur en nickel est comprise entre 12 et 16%, possèdent une résistance à la corrosion nettement supérieure à ceux biphasés contenant 6-8% en nickel. Il faut souligner que la présence d'une rayure ne modifie en rien le temps d'apparition de la rouille rouge dans le cas des revêtements à 12-15% de nickel.
<tb>
<tb>
<tb>
Dépôt <SEP> ZnNi/SiC <SEP> Apparition <SEP> de <SEP> la <SEP> Apparition <SEP> de <SEP> la
<tb> rouille <SEP> blanche <SEP> rouille <SEP> rouge
<tb> 12-16% <SEP> Ni <SEP> avec <SEP> rayure <SEP> 48h <SEP> >750h
<tb> sans <SEP> rayure <SEP> 96h <SEP> >750h
<tb> 6-8% <SEP> Ni <SEP> avec <SEP> rayure <SEP> 24h <SEP> 200h
<tb> sans <SEP> rayure <SEP> 48h <SEP> 264h
<tb>
b - Propriétés tribologiques :
Le tableau ci-après met bien en évidence l'augmentation de dureté avec la teneur en nickel du dépôt et la présence de particules. Pour comparer les propriétés tribologiques des deux revêtements Zn-Ni/SiC, l'étude a été limitée à celle de la résistance à l'abrasion. Les essais ont été réalisés sur des éprouvettes circulaires en acier 35 NCD 16 revêtues de dépôts zinc-nickel/SiC de 20 m d'épaisseur.
<tb> rouille <SEP> blanche <SEP> rouille <SEP> rouge
<tb> 12-16% <SEP> Ni <SEP> avec <SEP> rayure <SEP> 48h <SEP> >750h
<tb> sans <SEP> rayure <SEP> 96h <SEP> >750h
<tb> 6-8% <SEP> Ni <SEP> avec <SEP> rayure <SEP> 24h <SEP> 200h
<tb> sans <SEP> rayure <SEP> 48h <SEP> 264h
<tb>
b - Propriétés tribologiques :
Le tableau ci-après met bien en évidence l'augmentation de dureté avec la teneur en nickel du dépôt et la présence de particules. Pour comparer les propriétés tribologiques des deux revêtements Zn-Ni/SiC, l'étude a été limitée à celle de la résistance à l'abrasion. Les essais ont été réalisés sur des éprouvettes circulaires en acier 35 NCD 16 revêtues de dépôts zinc-nickel/SiC de 20 m d'épaisseur.
<Desc/Clms Page number 12>
<tb>
<tb>
<tb>
Dureté <SEP> Zinc-nickel(Hv) <SEP> Dureté <SEP> Zinc-Nickel/SiC <SEP> (Hv)
<tb> Epaisseur <SEP> ( m) <SEP> 6-8% <SEP> 12-16% <SEP> 6-8% <SEP> 12-16%
<tb> 20 <SEP> 150 <SEP> à <SEP> 200 <SEP> 400 <SEP> à <SEP> 500 <SEP> 250 <SEP> à <SEP> 300 <SEP> 650 <SEP> à <SEP> 800
<tb>
(Mesure de la micro-dureté Vickers des dépôts zinc-nickel et zinc-nickel/SiC).
<tb> Epaisseur <SEP> ( m) <SEP> 6-8% <SEP> 12-16% <SEP> 6-8% <SEP> 12-16%
<tb> 20 <SEP> 150 <SEP> à <SEP> 200 <SEP> 400 <SEP> à <SEP> 500 <SEP> 250 <SEP> à <SEP> 300 <SEP> 650 <SEP> à <SEP> 800
<tb>
(Mesure de la micro-dureté Vickers des dépôts zinc-nickel et zinc-nickel/SiC).
Le tableau ci-après donne les indices TABER des différents revêtements pour 10000 cycles d'abrasion sous une charge de lkg. Ces essais montrent une grande différence de résistance à l'abrasion des deux revêtements. Le dépôt composite biphasé à faible teneur en nickel possède un indice TABER de 15,5 alors que celui monophasé à haute teneur en nickel est de 2,5 et présente donc une résistance à l'abrasion très supérieure.
<tb>
<tb>
<tb>
Indice <SEP> TABER <SEP> Amélioration <SEP> de <SEP> l'indice
<tb> Dépôt <SEP> (10000 <SEP> cycles) <SEP> TABER <SEP> par <SEP> la <SEP> présence
<tb> de <SEP> SiC
<tb> ZnNi <SEP> 12-16% <SEP> Ni <SEP> 6
<tb> ZnNi/SiC <SEP> 12-16% <SEP> Ni <SEP> 2,5 <SEP> 58%
<tb> ZnNi <SEP> 6-8% <SEP> Ni <SEP> 18
<tb> ZnNi/SiC <SEP> 6-8% <SEP> Ni <SEP> 15,5 <SEP> 14%
<tb>
<tb> Dépôt <SEP> (10000 <SEP> cycles) <SEP> TABER <SEP> par <SEP> la <SEP> présence
<tb> de <SEP> SiC
<tb> ZnNi <SEP> 12-16% <SEP> Ni <SEP> 6
<tb> ZnNi/SiC <SEP> 12-16% <SEP> Ni <SEP> 2,5 <SEP> 58%
<tb> ZnNi <SEP> 6-8% <SEP> Ni <SEP> 18
<tb> ZnNi/SiC <SEP> 6-8% <SEP> Ni <SEP> 15,5 <SEP> 14%
<tb>
COMPARAISON DES PROPRIETES DES REVÊTEMENTS COMPOSITES MONOPHASES ZnNi/SiC 12-16% EN Ni AVEC CELLES D'AUTRES REVÊTEMENTS a - Anticorrosion :
Ces essais ont pour objectif de comparer la résistance à la corrosion accélérée en atmosphère saline du revêtement conforme à l'invention à des revêtements obtenus par différents traitements connus, à épaisseurs égales correspondant aux épaisseurs couramment exigées par les normes aéronautiques.
Ces essais ont pour objectif de comparer la résistance à la corrosion accélérée en atmosphère saline du revêtement conforme à l'invention à des revêtements obtenus par différents traitements connus, à épaisseurs égales correspondant aux épaisseurs couramment exigées par les normes aéronautiques.
Les éprouvettes ont été retirées du brouillard salin dès l'apparition des première piqûres, à une distance de plus de 5mm des bords.
<Desc/Clms Page number 13>
<tb>
<tb>
<tb>
Substrats <SEP> Traitements <SEP> Epaisseur <SEP> mesurée <SEP> Apparition <SEP> de <SEP> la
<tb> ( m) <SEP> rouille <SEP> rouge
<tb> 9,9 <SEP> 24h
<tb> Ni-P <SEP> 20,4 <SEP> 24h <SEP>
<tb> 27 <SEP> 48h <SEP>
<tb> 10 <SEP> 24h <SEP>
<tb> Ni-P <SEP> traité <SEP> 400 C <SEP> 19,5 <SEP> 24h <SEP>
<tb>
<tb> 29,5 <SEP> 48h <SEP>
<tb> Acier <SEP> Nickel <SEP> électro <SEP> 32 <SEP> 96h <SEP>
<tb> 40 <SEP> 96h <SEP>
<tb> Chrome <SEP> dur <SEP> 80 <SEP> 750h
<tb> 10 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> 1000h <SEP>
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 1500h <SEP>
<tb> (invention) <SEP> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 2000h <SEP>
<tb> 26 <SEP> à <SEP> 32 <SEP> 336h <SEP>
<tb> OAD <SEP> 32 <SEP> à <SEP> 41 <SEP> 336h <SEP>
<tb> 54 <SEP> à <SEP> 66 <SEP> 336h <SEP>
<tb> Aluminium <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> 1000h <SEP>
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 1500h <SEP>
<tb> (invention) <SEP> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 2000h <SEP>
<tb>
(durée de tenue en brouillard salin des revêtements selon la norme NF X 41-002)
On peut observer sur le tableau ci-dessus que les durées d'exposition en brouillard salin avant apparition de l'attaque du substrat sont très largement supérieures pour les revêtements conformes à l'invention. b - Résistance à la rayure :
Chacun des dépôts a été rayé sur une machine d'essai spécifique. Les paramètres de l'essai sont : - longueur de la rayure 2mm, - charge 500g, - vitesse de rayage 20 m/s, - indentateur de type micro-dureté Vickers.
<tb> ( m) <SEP> rouille <SEP> rouge
<tb> 9,9 <SEP> 24h
<tb> Ni-P <SEP> 20,4 <SEP> 24h <SEP>
<tb> 27 <SEP> 48h <SEP>
<tb> 10 <SEP> 24h <SEP>
<tb> Ni-P <SEP> traité <SEP> 400 C <SEP> 19,5 <SEP> 24h <SEP>
<tb>
<tb> 29,5 <SEP> 48h <SEP>
<tb> Acier <SEP> Nickel <SEP> électro <SEP> 32 <SEP> 96h <SEP>
<tb> 40 <SEP> 96h <SEP>
<tb> Chrome <SEP> dur <SEP> 80 <SEP> 750h
<tb> 10 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> 1000h <SEP>
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 1500h <SEP>
<tb> (invention) <SEP> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 2000h <SEP>
<tb> 26 <SEP> à <SEP> 32 <SEP> 336h <SEP>
<tb> OAD <SEP> 32 <SEP> à <SEP> 41 <SEP> 336h <SEP>
<tb> 54 <SEP> à <SEP> 66 <SEP> 336h <SEP>
<tb> Aluminium <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> 1000h <SEP>
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 1500h <SEP>
<tb> (invention) <SEP> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 2000h <SEP>
<tb>
(durée de tenue en brouillard salin des revêtements selon la norme NF X 41-002)
On peut observer sur le tableau ci-dessus que les durées d'exposition en brouillard salin avant apparition de l'attaque du substrat sont très largement supérieures pour les revêtements conformes à l'invention. b - Résistance à la rayure :
Chacun des dépôts a été rayé sur une machine d'essai spécifique. Les paramètres de l'essai sont : - longueur de la rayure 2mm, - charge 500g, - vitesse de rayage 20 m/s, - indentateur de type micro-dureté Vickers.
<Desc/Clms Page number 14>
On a ensuite mesuré avec un rugosimètre 3D les profondeurs et largeurs de rayures effectuées dans les mêmes conditions sur les différents traitements. Il suffit dès lors de calculer leur aire et l'on obtient une indication sur la capacité de résistance à la rayure des dépôts (aire = largeur*hauteur* 1/2). Les résultats sont reportés dans le tableau ci-après.
<tb>
<tb>
<tb>
Epaisseur <SEP> Profondeur <SEP> Largeur <SEP> de <SEP> Surface <SEP> de
<tb> Substrats <SEP> Traitements <SEP> mesurée <SEP> de <SEP> la <SEP> rayure <SEP> la <SEP> rayure <SEP> la <SEP> rayure
<tb> ( m) <SEP> ( m) <SEP> ( m) <SEP> ( m2)
<tb> 9,9 <SEP> 6 <SEP> 60 <SEP> 180
<tb> Ni-P <SEP> 27 <SEP> 3,5 <SEP> 40 <SEP> 70 <SEP>
<tb> Ni-P <SEP> traité <SEP> 10 <SEP> 4 <SEP> 40 <SEP> 80 <SEP>
<tb> 400 C <SEP> 29,5 <SEP> 2 <SEP> 30 <SEP> 40
<tb> Nickel <SEP> électro <SEP> 32 <SEP> 3 <SEP> 30 <SEP> 45 <SEP>
<tb> Acier <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> 7 <SEP> 50 <SEP> 175 <SEP>
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 4,5 <SEP> 60 <SEP> 143
<tb> (invention) <SEP> ~~~~~~~ <SEP> @ <SEP> ~~~~~~ <SEP> ~~~~~~
<tb> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 6 <SEP> 60 <SEP> 151 <SEP>
<tb> 26 <SEP> à <SEP> 32 <SEP> 9 <SEP> 80 <SEP> 300
<tb> OAD <SEP> 32 <SEP> à <SEP> 41 <SEP> 8 <SEP> 80 <SEP> 320 <SEP>
<tb> 54 <SEP> à <SEP> 66 <SEP> il <SEP> 90 <SEP> 495 <SEP>
<tb> Aluminium <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> 7 <SEP> 60 <SEP> 210
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 5 <SEP> 55 <SEP> 137
<tb> (invention) <SEP> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 4,5 <SEP> 55 <SEP> 124
<tb>
<tb> Substrats <SEP> Traitements <SEP> mesurée <SEP> de <SEP> la <SEP> rayure <SEP> la <SEP> rayure <SEP> la <SEP> rayure
<tb> ( m) <SEP> ( m) <SEP> ( m) <SEP> ( m2)
<tb> 9,9 <SEP> 6 <SEP> 60 <SEP> 180
<tb> Ni-P <SEP> 27 <SEP> 3,5 <SEP> 40 <SEP> 70 <SEP>
<tb> Ni-P <SEP> traité <SEP> 10 <SEP> 4 <SEP> 40 <SEP> 80 <SEP>
<tb> 400 C <SEP> 29,5 <SEP> 2 <SEP> 30 <SEP> 40
<tb> Nickel <SEP> électro <SEP> 32 <SEP> 3 <SEP> 30 <SEP> 45 <SEP>
<tb> Acier <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> 7 <SEP> 50 <SEP> 175 <SEP>
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 4,5 <SEP> 60 <SEP> 143
<tb> (invention) <SEP> ~~~~~~~ <SEP> @ <SEP> ~~~~~~ <SEP> ~~~~~~
<tb> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 6 <SEP> 60 <SEP> 151 <SEP>
<tb> 26 <SEP> à <SEP> 32 <SEP> 9 <SEP> 80 <SEP> 300
<tb> OAD <SEP> 32 <SEP> à <SEP> 41 <SEP> 8 <SEP> 80 <SEP> 320 <SEP>
<tb> 54 <SEP> à <SEP> 66 <SEP> il <SEP> 90 <SEP> 495 <SEP>
<tb> Aluminium <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> 7 <SEP> 60 <SEP> 210
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 5 <SEP> 55 <SEP> 137
<tb> (invention) <SEP> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 4,5 <SEP> 55 <SEP> 124
<tb>
Il faut d'abord noter que les moyennes des valeurs obtenues sur les revêtements conformes à l'invention, qu'ils soient élaborés sur acier ou sur aluminium, respectivement 156 m2 et 157 m2, sont identiques, ce qui permet de penser que le substrat a peu d'influence. Avec une surface de rayure moyenne de 156m2, le revêtement conforme à l'invention a mieux supporté cette sollicitation que l'OAD (370 m2). Par contre, si le nickel chimique n'a pas des performances très supérieures avec 125m2, le nickel chimique traité et le nickel sulfate sont bien plus résistants, respectivement 60 et 45 m2.
<Desc/Clms Page number 15>
c - Essais pion-disque
Quand un corps glisse sur un autre, il oppose une résistance au mouvement appelée frottement, caractérisée par un coefficient de frottement et un taux d'usure (mesuré notamment par une perte de masse). Dans l'objectif de comparer les performances des revêtements de Zn-Ni/SiC avec celui des autres revêtements retenus, une série de tests a été réalisée sur les différents échantillons à l'aide d'un tribomètre pion-disque en mesurant les pertes de masse. Les essais ont été réalisés sans lubrification sous une charge de lkg, et une vitesse de rotation du disque de 2m/s à température ambiante, avec comme antagoniste des pions hémisphériques en acier 30 CD nitruré. La perte de masse est mesurée après 1000 et 10000 cycles. Les paramètres de l'essai ont été fixés par une pré-série de tests permettant d'obtenir un résultat représentatif sur l'ensemble des couples pion/revêtement. Les résultats des caractérisations sont reportés dans le tableau suivant :
Quand un corps glisse sur un autre, il oppose une résistance au mouvement appelée frottement, caractérisée par un coefficient de frottement et un taux d'usure (mesuré notamment par une perte de masse). Dans l'objectif de comparer les performances des revêtements de Zn-Ni/SiC avec celui des autres revêtements retenus, une série de tests a été réalisée sur les différents échantillons à l'aide d'un tribomètre pion-disque en mesurant les pertes de masse. Les essais ont été réalisés sans lubrification sous une charge de lkg, et une vitesse de rotation du disque de 2m/s à température ambiante, avec comme antagoniste des pions hémisphériques en acier 30 CD nitruré. La perte de masse est mesurée après 1000 et 10000 cycles. Les paramètres de l'essai ont été fixés par une pré-série de tests permettant d'obtenir un résultat représentatif sur l'ensemble des couples pion/revêtement. Les résultats des caractérisations sont reportés dans le tableau suivant :
<Desc/Clms Page number 16>
<tb>
<tb> Epaisseur <SEP> Perte <SEP> de <SEP> masse <SEP> Perte <SEP> de
<tb> Substrats <SEP> Traitements <SEP> mesurée <SEP> ( m) <SEP> après <SEP> 1000 <SEP> masse <SEP> après
<tb> cycles <SEP> (mg) <SEP> 10000 <SEP> cycles
<tb> (mg)
<tb> 20,4 <SEP> 65,7 <SEP> 81
<tb> Ni-P <SEP> 27 <SEP> 148,8 <SEP> 179,5 <SEP>
<tb> Ni-P <SEP> traité <SEP> 19,5 <SEP> 0,3 <SEP> -0,4
<tb> 400 C <SEP> 29,5 <SEP> -1 <SEP> -1,3
<tb> Nickel <SEP> électro <SEP> 32 <SEP> 2 <SEP> -0,9
<tb> 15 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> / <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Acier <SEP> Chrome <SEP> dur <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> / <SEP> 1,2
<tb> 80 <SEP> à <SEP> 100 <SEP> / <SEP> 3
<tb> 10 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> 5,4 <SEP> 14,6
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 1 <SEP> 13,8 <SEP>
<tb> (invention) <SEP> @
<tb> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 15,2 <SEP> 15,2
<tb> 26 <SEP> à <SEP> 32 <SEP> 37,5 <SEP> 82,2
<tb> OAD <SEP> 32 <SEP> à <SEP> 41 <SEP> 38,6 <SEP> 66,58
<tb> 54 <SEP> à <SEP> 66 <SEP> 20,1 <SEP> 120,9 <SEP>
<tb> Aluminium <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> 3,6 <SEP> 11,3
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 3,8 <SEP> 1 <SEP> 2,6
<tb> (invention) <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 3,8 <SEP> 12,6
<tb> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 6,6 <SEP> 28,9
<tb>
(Le signe - correspond à un transfert de matière)
Si l'on observe les valeurs obtenues après 10000 cycles, sur aluminium tout d'abord, la perte de masse moyenne du Zn-Ni/SiC de l'invention est de 17,6mg, contre plus de 89mg pour l'oxydation anodique dure. La résistance à l'usure du Zn-Ni/SiC conforme à l'invention est donc la plus élevée. Sur acier, la résistance à l'usure du nickel électrolytique, du chrome dur et du nickel chimique traité thermiquement apparaît très élevée. Au cours du test et surtout après 10000 cycles, la perte de masse est négligeable, les dépôts sont très peu altérés (pour ces revêtements, il se produit un transfert de masse, et c'est le pion qui subit le phénomène d'usure).
<tb> Epaisseur <SEP> Perte <SEP> de <SEP> masse <SEP> Perte <SEP> de
<tb> Substrats <SEP> Traitements <SEP> mesurée <SEP> ( m) <SEP> après <SEP> 1000 <SEP> masse <SEP> après
<tb> cycles <SEP> (mg) <SEP> 10000 <SEP> cycles
<tb> (mg)
<tb> 20,4 <SEP> 65,7 <SEP> 81
<tb> Ni-P <SEP> 27 <SEP> 148,8 <SEP> 179,5 <SEP>
<tb> Ni-P <SEP> traité <SEP> 19,5 <SEP> 0,3 <SEP> -0,4
<tb> 400 C <SEP> 29,5 <SEP> -1 <SEP> -1,3
<tb> Nickel <SEP> électro <SEP> 32 <SEP> 2 <SEP> -0,9
<tb> 15 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> / <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Acier <SEP> Chrome <SEP> dur <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> / <SEP> 1,2
<tb> 80 <SEP> à <SEP> 100 <SEP> / <SEP> 3
<tb> 10 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> 5,4 <SEP> 14,6
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 1 <SEP> 13,8 <SEP>
<tb> (invention) <SEP> @
<tb> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 15,2 <SEP> 15,2
<tb> 26 <SEP> à <SEP> 32 <SEP> 37,5 <SEP> 82,2
<tb> OAD <SEP> 32 <SEP> à <SEP> 41 <SEP> 38,6 <SEP> 66,58
<tb> 54 <SEP> à <SEP> 66 <SEP> 20,1 <SEP> 120,9 <SEP>
<tb> Aluminium <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> 3,6 <SEP> 11,3
<tb> Zn-Ni/SiC <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 3,8 <SEP> 1 <SEP> 2,6
<tb> (invention) <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 22 <SEP> 3,8 <SEP> 12,6
<tb> 27 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> 6,6 <SEP> 28,9
<tb>
(Le signe - correspond à un transfert de matière)
Si l'on observe les valeurs obtenues après 10000 cycles, sur aluminium tout d'abord, la perte de masse moyenne du Zn-Ni/SiC de l'invention est de 17,6mg, contre plus de 89mg pour l'oxydation anodique dure. La résistance à l'usure du Zn-Ni/SiC conforme à l'invention est donc la plus élevée. Sur acier, la résistance à l'usure du nickel électrolytique, du chrome dur et du nickel chimique traité thermiquement apparaît très élevée. Au cours du test et surtout après 10000 cycles, la perte de masse est négligeable, les dépôts sont très peu altérés (pour ces revêtements, il se produit un transfert de masse, et c'est le pion qui subit le phénomène d'usure).
<Desc/Clms Page number 17>
d - Caractérisation des propriétés anti-corrosion sur pièces mécaniquement dégradées.
Ces essais ont pour but de caractériser les performances en corrosion après une dégradation mécanique des revêtements. Il a donc été effectué sur chacune des éprouvettes deux sollicitations mécaniques : une rayure jusqu'au substrat, technique qui présente l'avantage de correspondre à un mode d'usure fréquemment rencontré, mais qui a l'inconvénient de ne pas être reproductible, et des dégradations mécaniques contrôlées effectuées par indentation en macro-dureté HRC sous 150kg sur acier et 45kg sur aluminium.
Deux résultats par éprouvette ont ainsi été obtenus : le nombre d'heures avant apparition de la rouille rouge (acier) ou blanche (aluminium) dans la rayure et au niveau de l'indentation.
Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau cidessous.
@
<Desc/Clms Page number 18>
Epaisseur Apparition de Apparition de
Substrats Traitements mesurée (m) la rouille sur la rouille sur rayure indentation
9,9 24h 24h
Ni-P 20,4 24h 24h
27 24h 24h
10 24h 24h
Ni-P traité 19,5 24h 24h
400 C 29,5 24h 24h
Acier Nickel électro 32 24h 24h
Chrome dur 80 à 100 24h 24h
8 à 12 864h 336h Zn-Ni 17 1500h 336h (12-16% de 17 à 22 1500h 336h
Nickel) 28 à 35 2000h 700h
10 à 14 792h 648h
Zn-Ni/SiC 17 à 22 3500h 1000h (invention) 27 à 33 4500h 1500h
26 à 32 24h 24h
OAD 32 à 41 24h 336h
54 à 66 24h 168h
Aluminium 8 à 12 864h 600h
Zn-Ni/SiC 17 à 22 864h 1000h (invention) 27 à 33 3500h 1500h
De la rouille rouge apparaît en moins de 24h sur les rayures quel que soit le revêtement, à l'exception des Zn-Ni et Zn-Ni/SiC conformes à l'invention (l'anomalie du nickel électrolytique pour lequel les piqûres dans la rayure sont apparues après celles dans les indentations est à attribuer au fait que le substrat n'était très certainement pas atteint par le sillon). De façon surprenante, l'apparition des piqûres dans les indentations relevées sur les revêtements Zn-Ni/SiC conformes à l'invention se sont produites systématiquement bien après celles du zinc-nickel seul. Le mode de sollicitation
Substrats Traitements mesurée (m) la rouille sur la rouille sur rayure indentation
9,9 24h 24h
Ni-P 20,4 24h 24h
27 24h 24h
10 24h 24h
Ni-P traité 19,5 24h 24h
400 C 29,5 24h 24h
Acier Nickel électro 32 24h 24h
Chrome dur 80 à 100 24h 24h
8 à 12 864h 336h Zn-Ni 17 1500h 336h (12-16% de 17 à 22 1500h 336h
Nickel) 28 à 35 2000h 700h
10 à 14 792h 648h
Zn-Ni/SiC 17 à 22 3500h 1000h (invention) 27 à 33 4500h 1500h
26 à 32 24h 24h
OAD 32 à 41 24h 336h
54 à 66 24h 168h
Aluminium 8 à 12 864h 600h
Zn-Ni/SiC 17 à 22 864h 1000h (invention) 27 à 33 3500h 1500h
De la rouille rouge apparaît en moins de 24h sur les rayures quel que soit le revêtement, à l'exception des Zn-Ni et Zn-Ni/SiC conformes à l'invention (l'anomalie du nickel électrolytique pour lequel les piqûres dans la rayure sont apparues après celles dans les indentations est à attribuer au fait que le substrat n'était très certainement pas atteint par le sillon). De façon surprenante, l'apparition des piqûres dans les indentations relevées sur les revêtements Zn-Ni/SiC conformes à l'invention se sont produites systématiquement bien après celles du zinc-nickel seul. Le mode de sollicitation
<Desc/Clms Page number 19>
étant ici parfaitement reproductible, on a ainsi mis en évidence l'amélioration des propriétés de résistance à la corrosion de revêtements conformes à l'invention lorsqu'ils sont dégradés.
II - DÉPÔT DE Zn-Ni/PTFE
Les caractéristiques en corrosion et tribologiques de dépôts composites zinc-nickel/PTFE à matrice monophasée 12-16% en nickel sont comparées à celles de dépôts à matrice biphasée 6-8% en nickel. Les paramètres d'élaboration identiques à ceux précédemment utilisés conduisent à des compositions, structures et performances en corrosion identiques.
Les caractéristiques en corrosion et tribologiques de dépôts composites zinc-nickel/PTFE à matrice monophasée 12-16% en nickel sont comparées à celles de dépôts à matrice biphasée 6-8% en nickel. Les paramètres d'élaboration identiques à ceux précédemment utilisés conduisent à des compositions, structures et performances en corrosion identiques.
<tb>
<tb>
<tb>
Dépôts <SEP> Epaisseurs <SEP> ( m) <SEP> Coef. <SEP> de <SEP> frottement
<tb> ZnNi/PTFE <SEP> 12-16% <SEP> Ni <SEP> 20 <SEP> 0,15
<tb> (invention)
<tb> ZnNi <SEP> 12-16% <SEP> en <SEP> Ni <SEP> 20 <SEP> 0,35
<tb>
<tb> ZnNi/PTFE <SEP> 12-16% <SEP> Ni <SEP> 20 <SEP> 0,15
<tb> (invention)
<tb> ZnNi <SEP> 12-16% <SEP> en <SEP> Ni <SEP> 20 <SEP> 0,35
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Dépôts <SEP> Epaisseurs <SEP> ( m) <SEP> Coef. <SEP> de <SEP> frottement
<tb> ZnNi/PTFE <SEP> 12-16% <SEP> Ni <SEP> 20 <SEP> 0,15
<tb> (invention)
<tb> Chrome <SEP> 90 <SEP> 0,10
<tb> Cadmium <SEP> 20 <SEP> proche <SEP> de <SEP> 1
<tb>
<tb> ZnNi/PTFE <SEP> 12-16% <SEP> Ni <SEP> 20 <SEP> 0,15
<tb> (invention)
<tb> Chrome <SEP> 90 <SEP> 0,10
<tb> Cadmium <SEP> 20 <SEP> proche <SEP> de <SEP> 1
<tb>
Les coefficients de frottement ont été mesurés dans les conditions déjà définies (force appliquée : 5 Newtons, vitesse de déplacement : 3,5 cm/s).
Ainsi, on obtient dans le cas de l'invention un coefficient de frottement du même ordre de grandeur que celui d'un revêtement au chrome quatre fois plus épais (en-dessous de 90 m d'épaisseur, le revêtement au chrome perd ses propriétés protectrices contre la corrosion en raison de sa fissuration).
Pour le revêtement au cadmium, le coefficient de frottement est proche de 1 en raison de la force élevée appliquée lors des essais et mesures.
La résistance à la corrosion était similaire pour les trois revêtements du dernier tableau.
Claims (18)
1/ - Procédé de protection d'un substrat en acier ou alliage d'aluminium contre la corrosion, permettant de conférer audit substrat des propriétés tribologiques prédéterminées, dans lequel on dépose sur le substrat un revêtement composite d'épaisseur supérieure à 3 microns formé, d'une part, d'au moins une matrice en alliage de zinc-nickel Zn-Ni adhérant audit substrat, d'autre part, de particules dispersées dans la matrice, ledit procédé étant caractérisé en ce que le revêtement composite est réalisé avec au moins une matrice en un alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est sensiblement comprise entre 12% et 20%, les particules dispersées dans ladite matrice étant choisies de nature adaptée aux propriétés tribologiques recherchées.
2/ - Procédé de protection selon la revendication 1, permettant de conférer au substrat des propriétés tribologiques de dureté et de résistance à l'abrasion et à l'usure, caractérisé en ce que les particules dispersées dans la matrice en alliage monophasé de Zn-Ni sont des particules céramiques de dureté supérieure à celle de ladite matrice.
3/ - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules céramiques dispersées dans la matrice présentent une granulométrie telle que la dimension moyenne D50 desdites particules soit sensiblement comprise entre 0,01 et 5 microns.
4/ - Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel les particules céramiques sont réalisées à partir d'un composé du groupe suivant : carbures, en particulier carbure de silicium SiC, oxydes, en particulier alumine A1203 ou zircone Zr02.
5/- Procédé de protection selon la revendication 1, permettant de conférer au substrat des propriétés tribologiques de lubrification, caractérisé en ce que les particules dispersées dans la matrice en alliage monophasé de Zn-Ni sont des particules de polymères organiques ou des particules minérales possédant des propriétés lubrifiantes.
6/ - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les particules dispersées dans la matrice sont des particules de polymères
<Desc/Clms Page number 21>
organiques de granulométrie telle que la dimension moyenne D50 desdites particules soit sensiblement comprise entre 0,01 et 0,5 microns.
7/ - Procédé selon la revendication 6, dans lequel les particules sont des particules de polytétrafluoroéthylène PTFE.
8/ - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les particules dispersées dans la matrice sont des particules minérales de granulométrie telle que la dimension moyenne Dso desdites particules soit sensiblement comprise entre 0,01et 5 microns.
9/ - Procédé selon la revendication 8, dans lequel les particules sont des particules minérales d'un ou de composés du groupe suivant : sulfures, oxydes, nitrures, en particulier sulfure de molybdène MoS2, nitrure de bore BN.
10/ - Procédé selon l'une des revendications 2 à 9 permettant de conférer au substrat à la fois des propriétés tribologiques de dureté et de résistance à l'abrasion et à l'usure et des propriétés de lubrification, caractérisé en ce que les particules dispersées dans la matrice en alliage monophasé de Zn-Ni comprennent, d'une part, des particules céramiques de dureté supérieure à celle de ladite matrice, d'autre part, des particules de polymères organiques ou des particules minérales possédant des propriétés lubrifiantes.
11/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le revêtement composite est réalisé avec une matrice en alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est comprise entre 14% et 17%.
12/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la matrice en alliage monophasé de Zn-Ni présente une épaisseur sensiblement comprise entre 5 et 30 microns.
13/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le pourcentage volumique de particules dispersées dans la matrice en alliage monophasé de Zn-Ni est sensiblement compris entre 1% et 20%.
<Desc/Clms Page number 22>
14/ - Procédé de protection selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel on dépose le revêtement sur le substrat par voie électrolytique en utilisant un bain de zinc et de nickel contenant les particules en suspension, les teneurs des espèces métalliques dudit bain et les paramètres électriques étant ajustés pour obtenir un alliage monophasé contenant entre 12% et 20% de nickel, en particulier entre 14% et 17%.
15/ - Procédé selon la revendication 14, pour réaliser un revêtement contenant un pourcentage volumique élevé de particules dispersées dans la matrice, en particulier sensiblement compris entre 10% et 20%, dans lequel les particules en suspension dans le bain électrolytique sont confinées par une membrane poreuse à proximité de la surface du substrat.
16/ - Substrat en acier ou alliage d'aluminium, comprenant en surface un revêtement composite d'épaisseur supérieure à 3 microns formé, d'une part, d'au moins une matrice en alliage de zinc-nickel Zn-Ni adhérant audit substrat, d'autre part, de particules dispersées dans la matrice, caractérisé en ce qu'au moins une matrice du revêtement est en alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est sensiblement comprise entre 12% et 20%, en particulier entre 14% et 17%, les particules dispersées dans ladite matrice étant des particules céramiques de dureté supérieure à celle de ladite matrice, en particulier en carbure de silicium SiC.
17/ - Substrat en acier ou alliage d'aluminium, comprenant en surface un revêtement composite d'épaisseur supérieure à 3 microns formé, d'une part, d'au moins une matrice en alliage de zinc-nickel Zn-Ni adhérant audit substrat, d'autre part, de particules dispersées dans la matrice, caractérisé en ce qu'au moins une matrice du revêtement est en alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est sensiblement comprise entre 12% et 20%, en particulier entre 14% et 17%, les particules dispersées dans ladite matrice étant des particules de polymères organiques ou des particules minérales possédant des propriétés lubrifiantes, en particulier des particules de polytétrafluoroéthylène PTFE, de sulfure de molybdène MoS2 ou de nitrure de bore BN.
<Desc/Clms Page number 23>
18/ - Substrat en acier ou alliage d'aluminium, comprenant en surface un revêtement composite d'épaisseur supérieure à 3 microns formé, d'une part, d'au moins une matrice en alliage de zinc-nickel Zn-Ni adhérant audit substrat, d'autre part, de particules dispersées dans la matrice, caractérisé en ce qu'au moins une matrice du revêtement est en alliage monophasé Zn-Ni dans lequel la teneur massique en nickel est sensiblement comprise entre 12% et 20%, en particulier entre 14% et 17%, les particules dispersées dans ladite matrice comprenant, d'une part, des particules céramiques de dureté supérieure à celle de ladite matrice, en particulier en carbure de silicium SiC, d'autre part, des particules de polymères organiques ou des particules minérales possédant des propriétés lubrifiantes, en particulier des particules de polytétrafluoroéthylène PTFE, de sulfure de molybdène MoS2 ou de nitrure de bore BN.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0206042A FR2839729B1 (fr) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Procede de protection d'un substrat en acier ou alliage d'aluminium contre la corrosion permettant de lui conferer des proprietes tribologiques, et substrat obtenu |
EP03352010A EP1365046A1 (fr) | 2002-05-16 | 2003-05-14 | Procédé de protection d'un substrat en acier ou alliage d'alumium contre la corrosion permettant de lui conferer des propriétés tribologiques, et substrat obtenu |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0206042A FR2839729B1 (fr) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Procede de protection d'un substrat en acier ou alliage d'aluminium contre la corrosion permettant de lui conferer des proprietes tribologiques, et substrat obtenu |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2839729A1 true FR2839729A1 (fr) | 2003-11-21 |
FR2839729B1 FR2839729B1 (fr) | 2005-02-11 |
Family
ID=29286550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR0206042A Expired - Fee Related FR2839729B1 (fr) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Procede de protection d'un substrat en acier ou alliage d'aluminium contre la corrosion permettant de lui conferer des proprietes tribologiques, et substrat obtenu |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1365046A1 (fr) |
FR (1) | FR2839729B1 (fr) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007002321B4 (de) | 2007-01-16 | 2018-07-05 | Volkswagen Ag | Schraubenfeder mit Korrosionsschutz |
CN113477941A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-10-08 | 南京航空航天大学 | 一种增材制造铝合金零件自润滑涂层电沉积工艺 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2574158T3 (es) * | 2005-04-26 | 2016-06-15 | Atotech Deutschland Gmbh | Baño galvánico alcalino con una membrana de filtración |
CN101314865B (zh) * | 2007-12-28 | 2010-06-09 | 中国兵器工业第五二研究所 | 铝合金硬质润滑膜层的制备方法 |
CZ302895B6 (cs) * | 2010-03-23 | 2012-01-11 | Ceské vysoké ucení technické v Praze | Zpusob vytvorení kompozitní povrchové úpravy na povrchu materiálu |
CN102605402A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 东南大学 | 铝合金制品表面耐磨增韧型复合陶瓷层的制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3333121A1 (de) * | 1983-09-14 | 1985-03-28 | AHC-Oberflächentechnik, Friebe & Reininghaus GmbH & Co KG, 5014 Kerpen | Dispersionsschichten |
EP0174019A1 (fr) * | 1984-09-06 | 1986-03-12 | Nippon Steel Corporation | Bande d'acier munie d'un revêtement composite à base de zinc et de particules minérales |
JPS61235600A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Zn−Ni系複合メツキ鋼板 |
US4908279A (en) * | 1986-12-06 | 1990-03-13 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Multilayer electroplated steel sheet |
JPH05287595A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-02 | Nippon Steel Corp | 抵抗溶接性に優れたZn系分散めっきAl合金板 |
GB2273109A (en) * | 1992-12-07 | 1994-06-08 | Ford Motor Co | Composite metalising wire containing lubricant and/or wear resistant particle method for producing said wire |
JPH07207496A (ja) * | 1994-01-18 | 1995-08-08 | Nippon Parkerizing Co Ltd | 摺動性および耐摩耗性に優れた複合めっき金属材料の製造方法 |
-
2002
- 2002-05-16 FR FR0206042A patent/FR2839729B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-05-14 EP EP03352010A patent/EP1365046A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3333121A1 (de) * | 1983-09-14 | 1985-03-28 | AHC-Oberflächentechnik, Friebe & Reininghaus GmbH & Co KG, 5014 Kerpen | Dispersionsschichten |
EP0174019A1 (fr) * | 1984-09-06 | 1986-03-12 | Nippon Steel Corporation | Bande d'acier munie d'un revêtement composite à base de zinc et de particules minérales |
JPS61235600A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Zn−Ni系複合メツキ鋼板 |
US4908279A (en) * | 1986-12-06 | 1990-03-13 | Nisshin Steel Co., Ltd. | Multilayer electroplated steel sheet |
JPH05287595A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-02 | Nippon Steel Corp | 抵抗溶接性に優れたZn系分散めっきAl合金板 |
GB2273109A (en) * | 1992-12-07 | 1994-06-08 | Ford Motor Co | Composite metalising wire containing lubricant and/or wear resistant particle method for producing said wire |
JPH07207496A (ja) * | 1994-01-18 | 1995-08-08 | Nippon Parkerizing Co Ltd | 摺動性および耐摩耗性に優れた複合めっき金属材料の製造方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
DATABASE WPI Section Ch Week 198648, Derwent World Patents Index; Class M14, AN 1986-316392, XP002228114 * |
DATABASE WPI Section Ch Week 199348, Derwent World Patents Index; Class M14, AN 1993-383577, XP002228115 * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 11 26 December 1995 (1995-12-26) * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007002321B4 (de) | 2007-01-16 | 2018-07-05 | Volkswagen Ag | Schraubenfeder mit Korrosionsschutz |
CN113477941A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-10-08 | 南京航空航天大学 | 一种增材制造铝合金零件自润滑涂层电沉积工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1365046A1 (fr) | 2003-11-26 |
FR2839729B1 (fr) | 2005-02-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0368753B1 (fr) | Dépôt électrophorétique anti-usure du type métallo-céramique consolidé par nickelage électrolytique | |
Ye et al. | An analysis on tribological performance of CrCN coatings with different carbon contents in seawater | |
Correa et al. | Tribological behavior of electroless Ni–B coatings on magnesium and AZ91D alloy | |
JP6346972B6 (ja) | Zn−Mg合金めっき鋼板及びその製造方法 | |
KR940009673B1 (ko) | 음극분산법(스퍼터링법)에 의해서 생성된 적어도 하나의 마찰면을 함유하는 결합 합성물질 재료 및 이의 제조 방법 | |
EP0297982B1 (fr) | Procédé de codéposition électrolytique d'une matrice nickel-cobalt et de particules céramiques et revêtement obtenu | |
FR2730245A1 (fr) | Procede de revetement de pieces de vehicules automobiles en aluminium ou alliage d'aluminium | |
CN104797738A (zh) | 合金涂层的工件 | |
Vijayanand et al. | Effect of different pretreatments and heat treatment on wear properties of electroless Ni-B coatings on 7075-T6 aluminum alloy | |
FR3035476A1 (fr) | Joint filete tubulaire dote d'un revetement metallique sur le filetage et la portee d'etancheite | |
FR2839729A1 (fr) | Procede de protection d'un substrat en acier ou alliage d'aluminium contre la corrosion permettant de lui conferer des proprietes tribologiques, et substrat obtenu | |
EP2768932B1 (fr) | Système comprenant deux pièces de frottement et un milieu lubrifié | |
CN111485197A (zh) | 一种γ-TiAl基合金表面抗高温腐蚀冲蚀涂层及其制备方法 | |
Kumar et al. | Self-lubricating composite coatings: A review of deposition techniques and material advancement | |
CN107699859A (zh) | 轴瓦用全金属自润滑减摩涂层及其制备方法 | |
Hui et al. | Structure and wear resistance of TiN and TiAlN coatings on AZ91 alloy deposited by multi-arc ion plating | |
Lesnevskiy et al. | Tribological properties of TiN-Pb system solid lubricant coatings with various morphologies | |
Bhansali et al. | Quality evaluation of coatings by automatic scratch testing | |
Jędrusik et al. | Characterisation of oxide coatings produced on aluminum alloys by MAO and chemical methods | |
Moon et al. | Surface hardness measurement of NiP-plated AA7050 | |
Kumar et al. | Friction and wear properties of rapid solidified H-Al-17Si alloys processed by UV assisted stir-squeeze casting with DLC-star (CrN+ ac: H) coating under HFRR | |
Bestetti et al. | Electroless and Electrochemical Deposition of Metallic Coatings on Magnesium Alloys Critical Literature Review | |
Smith | Surface modification of iron and aluminum by electrolytic plasma processing | |
Wasserbauer et al. | Investigation of Ni-P coatings on AZ91 cast magnesium alloy | |
Yürektürk | Modification of Cold-Sprayed Aluminum Coating on Nickel-Aluminum Bronze by Micro-Arc Oxidation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20080131 |