Le traitement de surface modifie l’aspect de la surface d’une pièce. Cela peut être pour des raisons de protection, d’esthétique ou pour en modifier les propriétés mécaniques. Un traitement de surface peut être fait par une opération mécanique, chimique, électrochimique ou physique.
Consultez le feuillard technique sur les traitements de surface du CQRDA pour plus d’infos.
Types de traitements de surface
Anodisation
À l’instar de l’acier, l’aluminium se recouvre naturellement d’une couche d’oxyde protégeant ainsi l’aluminium et de ce fait, le rendant plus tenace.
Généralement utilisé dans le but d’améliorer l’aspect visuel d’une pièce, l’anodisation permet de contrôler la formation de la couche et son épaisseur, et ainsi de l’utiliser pour protéger le métal contre la corrosion. La couche anodique est transparente et il est possible d’y ajouter de la couleur. L’aluminium anodisé a une surface uniforme, propre et dure, tout en conservant son aspect métallique. [1]
Pour plus d'information et connaître les services d’anodisation au Québec, consultez notre feuillard Anodisation.
Brillantage
Opération préparatoire optionnelle, préalable à l’anodisation, qui consiste à créer une attaque chimique sur les pièces en aluminium en utilisant un mélange d’acides. L’effet consiste à obtenir une surface miroir de la pièce. [2]
Chromatage
Ce procédé est un traitement de conversion chimique, consistant à déposer un revêtement mince à la surface d’un matériau, lui conférant des fonctionnalités chimiques spécifiques. La méthode d’application peut être l’immersion, le brossage ou la vaporisation. Longtemps constitué de chrome hexavalent (Cr(IV)), une forme toxique dont l’usage tend à disparaître, le chromatage procure à l’aluminium une résistance exceptionnelle à la corrosion, et ce, même sans l’application d’un autre revêtement. Ces traitements assurent une bonne adhésion des peintures et des adhésifs. Les traitements faits à partir de la forme non toxique, soit le chrome trivalent (Cr(III), représentent aussi une base préalable à l’application de peinture ou d’adhésifs de même qu’une protection contre la corrosion. Toutefois, les performances sont généralement moindres que celles obtenues avec le chrome hexavalent. [12]
Dégraissage
Quelle que soit la nature de la préparation de surface envisagée pour un alliage d’aluminium, toutes les procédures débutent par une étape de dégraissage qui peut être faite à l’aide de solvants organiques, par solution alcaline, ou par projection cryogénique. [3] [12]
Décapage
Le décapage de l’aluminium consiste à retirer la couche d’oxyde dont la structure et les propriétés sont dépendantes des conditions dans lesquelles les alliages ont été mis en forme. Une fois éliminé, un nouveau film d’oxyde peut alors se former dans des conditions favorables. [3]
Le décapage peut être réalisé par des procédés mécaniques tels que le sablage au jet d’alumine, par ponçage ou par désoxydation chimique. [12]
Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
Ce procédé est utilisé pour produire des matériaux solides de haute performance, et de grande pureté. Il est souvent employé dans l'industrie du semi-conducteur pour produire des couches minces. L’aluminium peut ainsi être recouvert d’une couche mince d’un matériau doté de propriétés différentes.
Électroplacage
L’électroplacage désigne une technique de traitement de surface par procédé électrochimique qui a pour but d’appliquer une fine couche d’un métal différent sur une pièce. Dans le cas où le métal déposé est plus anodique que le métal de base, la couche de recouvrement agit alors comme protection galvanique.
Laminage
C’est un procédé où le métal passe entre deux cylindres lisses ou cannelés tournant à sens inverse. L’épaisseur initiale de la plaque ou de la tôle diminue par déformation plastique du métal. [4] Certaines techniques de laminage permettent d’obtenir des surfaces au fini quasi-miroir.
Consultez le feuillard technique sur le laminage de l’aluminium du CQRDA pour plus d’infos.
Martelage/Grenaillage
Le grenaillage consiste à projeter des microbilles d’acier, de verre ou de céramique sur la surface d’une pièce pour en modifier la structure superficielle et pour améliorer son aspect. La projection est faite en continu, à l’aide d’une grenailleuse et les billes frappent la surface à une vitesse pouvant aller jusqu’à 100 m/s. Avec le martelage causé par les billes, une déformation plastique se forme sur une très mince couche à la surface de la pièce. [5] Le grenaillage induit des contraintes de compression à la surface de la pièce, lesquelles contribuent, notamment, à en augmenter la résistance en fatigue.
Métallisation
Convenant aux grandes pièces, la métallisation au zinc ou zinc-aluminium (shoopage) confère une protection anticorrosion. Elle consiste à fondre le métal qui arrive sous forme de fil et à le projeter avec un pistolet à flamme ou arc électrique. [6] La métallisation sous vide consiste à évaporer l’aluminium avec une pureté de 99,5 % pour le déposer uniformément sur une surface et ainsi donner un effet métallique aux supports souples, dont les films plastiques et les textiles. [7]
Peinture
On utilise un fini organique (peinture) pour son esthétisme ou pour une protection additionnelle. En général, on retrouve sur le marché la pulvérisation de peintures liquides ou de poudres électrostatiques. Il est primordial d’effectuer une préparation des surfaces avant de les peindre afin d’assurer une bonne adhérence. Certaines peintures nécessitent une cuisson à la suite de l’application. Cette cuisson peut modifier le traitement thermique de l’aluminium et le rendre à l’état recuit. Le film de peinture constitue aussi une barrière de protection contre la corrosion galvanique en coupant le contact entre des métaux différents. [8]
Consultez le feuillard technique sur les finitions organiques de l’aluminium du CQRDA pour plus d’infos.
Polissage électrochimique
Le polissage électrochimique ou polissage électrolytique consiste à submerger la pièce d’aluminium dans un bain d’électrolyte et d’y induire un courant électrique. La pièce submergée doit agir à titre d’anode (+). Ce procédé consiste à enlever quelques microns à la surface de la pièce sans en modifier les propriétés mécaniques, thermiques et chimiques. Plusieurs aspects de la pièce sont améliorés avec ce type de polissage comme la résistance à l’usure et à la fatigue. [9]
Polissage mécanique
Le polissage mécanique englobe plusieurs types de polissage, dont le meulage ou le sablage et plus encore. L’étape de polissage est utilisée afin d'éliminer les défauts sur la surface de la pièce, comme des traces de corrosion, ou afin d’obtenir une rugosité voulue. En général, nous retrouvons du sable, des meules ou des granules de céramique abrasifs.
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Pulvérisation
La pulvérisation consiste à déposer une couche métallique ou de céramique sur la pièce. Il suffit d’évaporer l’élément d’apport pour ensuite le condenser sur la pièce. Cette technique est appelée PVD pour dépôt physique en phase vapeur. Plusieurs méthodes de chauffage peuvent être utilisées afin de rendre l’élément d’apport en vapeur : chauffage par effet Joule, par induction ou par bombardement ionique, laser ou électronique. [10] La pulvérisation sous vide peut améliorer la surface à la résistance à l’usure, la résistance à la corrosion, modifier les propriétés électriques (conducteur, isolant), etc. [11]
Références :
[1] Prévost. (2015). L’anodisation de l’aluminium. Document PDF. Repéré à https://www.cebq.org/wp-content/uploads/2015/09/Traitementanodique.pdf p.7-10
[2] Anorom. (2013). Brillantage chimique. En ligne. Repéré à http://www.anorom.ro/Services-Brillantage-chimique.aspx
[3] Eskandarian, Galant, Hamel, (2012) Assemblage de l’aluminium par adhésifs structuraux, Chicoutimi, Qc: Les presses de l’aluminium.
[4] Vecom. (2004). DECAPER, UN TRAITEMENT DE SURFACE EXTRA POUR L’ALUMINIUM. Document PDF. Repéré à http://www.vecom.be/BulletinTechnique/VecomBulletinTechnique-2004-17-Francais.pdf
[5] M. Duval. (2015). Le laminage de l’aluminium. Document PDF. Repéré à http://www.cqrda.ca/wp-content/uploads/2013/07/Feuillard32_Laminage.pdf p.1
[6] https://metallitech.qc.ca/procedes-metallisation/
[7] Rexor. (2012-2017). Métallisation. En ligne. Repéré à http://www.rexor.com/metiers/metallisation
[8] Beaulieu, D. (2033) Calcul des charpentes d’aluminium, Chicoutimi (Québec): Les presse de l’aluminium. p.62
[9] MFG. (2017). Polissage électrolytique. En ligne. Repéré à https://www.mfg.com/fr/manufacturing-knowledge-center/mechanical/polissage-electrolytique
[10] Centre d’ingénierie en traitements et revêtements de surface avancés. (2017). Dépôts PVD. En ligne. Repéré à http://www.citra-limousin.com/les-traitements-de-surface/les-depots-sous-vide/depots-pvd/
[11] Centre d’ingénierie en traitements et revêtements de surface avancés. (2017). Dépôts sous vide. En ligne. Repéré à http://www.citra-limousin.com/les-traitements-de-surface/les-depots-sous-vide/
[12] Eskandarian, Galant, Hamel, (2012) Assemblage de l’aluminium par adhésifs structuraux, Chicoutimi, Qc: Les presses de l’aluminium.