Méthodes traditionnelles de traitement de surface 

Le chromage dur consiste à appliquer, par électrodéposition, une fine couche de chrome sur des surfaces métalliques afin d’améliorer leur résistance à l’usure et à la corrosion. Ce procédé est couramment utilisé pour des applications telles que les vérins hydrauliques et les rouleaux. Cependant, malgré son utilisation répandue dans des secteurs comme l’industrie manufacturière ou l’offshore, le chromage dur présente plusieurs faiblesses majeures dans les environnements exigeants. La couche de chrome est mécaniquement liée au matériau de base, ce qui peut entraîner une mauvaise adhérence et des fissures sous de lourdes charges ou lors de fluctuations de température. Bien que le chromage dur crée une couche extérieure résistante, celle-ci est fragile et peut se décoller ou s’écailler lorsqu’elle est soumise à des impacts ou à un stress mécanique continu, ce qui limite sa durabilité dans des conditions extrêmes.

Le chromage dur est également vulnérable à la formation de piqûres et de rouille lorsqu’il est exposé à l’humidité, en particulier lorsque la couche protectrice d’huile sur les tiges de vérins est absente à cause d’un manque de mouvement, laissant ainsi la surface exposée aux éléments. De plus, ce procédé implique l’utilisation de chrome hexavalent (Cr6), un produit chimique couramment utilisé dans divers revêtements industriels, mais connu pour ses risques graves pour la santé. En conséquence, la Commission européenne en a considérablement restreint l’utilisation, et une interdiction complète est attendue dans le cadre des réglementations actuelles. Bien que le chromage dur puisse durer plusieurs années dans des conditions modérées, il nécessite souvent un entretien régulier, comme des réapplications et un polissage, pour maintenir ses propriétés protectrices dans des environnements plus agressifs.

La projection thermique regroupe une famille de procédés consistant à pulvériser des matériaux chauffés ou fondus sur une surface pour créer un revêtement protecteur. Utilisée dans des secteurs tels que l’aérospatiale et la production d’énergie, cette technologie permet d’appliquer des revêtements composés d’alliages, de céramiques et de composites. L’un des principaux avantages de la projection thermique réside dans sa polyvalence : elle peut recouvrir de grandes surfaces avec des couches relativement épaisses. Cependant, les revêtements issus de la projection thermique, comme ceux obtenus par pulvérisation plasma, sont généralement liés mécaniquement au substrat. Contrairement au rechargement laser, ou Laser Cladding, ils ne forment pas de liaison métallurgique, ce qui les rend plus sujets aux fissures, à l’écaillage et à la délamination, en particulier sous de fortes charges mécaniques ou lors de cycles thermiques.

Bien que ces revêtements puissent offrir une bonne résistance dans certaines conditions, leur porosité limite leur efficacité dans des environnements très corrosifs. L’humidité et les produits chimiques peuvent s’infiltrer, provoquant ainsi la corrosion du matériau sous-jacent. De plus, dans des applications où les composants sont exposés à des températures élevées et à des contraintes mécaniques, les revêtements thermiques peuvent se détériorer plus rapidement que prévu. Des inspections fréquentes sont nécessaires pour détecter toute usure ou dommage, car les revêtements abîmés doivent être réappliqués pour garantir une protection adéquate.

La pulvérisation plasma est un procédé de projection thermique utilisant un jet de plasma à haute température pour fondre et déposer des matériaux sur des surfaces. Cette technique est largement utilisée pour appliquer des revêtements en céramique, en métal ou en composite dans des secteurs comme l’aérospatiale, l’automobile et la production d’énergie. Bien qu’elle soit très polyvalente, la pulvérisation plasma, comme d’autres techniques de projection thermique, repose sur une liaison mécanique. Cela la rend sujette à la délamination en cas de contraintes mécaniques ou de cycles thermiques.

Dans des applications exigeantes, telles que les pales de turbines ou les composants de moteur, les revêtements obtenus par pulvérisation plasma peuvent se fissurer ou s’écailler avec le temps, en particulier lorsqu’ils sont soumis à des impacts, des vibrations ou des fluctuations de température. De plus, la porosité de nombreux revêtements plasma limite leur capacité à protéger efficacement contre la corrosion, rendant nécessaire un entretien régulier et des réapplications pour garantir leur efficacité dans des environnements agressifs.

L’arc plasma transféré (Plasma Transfer Arc, PTA) est une technique avancée d’amélioration des surfaces utilisée pour appliquer des revêtements durables et résistants à l’usure sur des surfaces métalliques. En utilisant un arc plasma à haute énergie, le procédé PTA fait fondre une poudre ou un fil métallique, créant ainsi une liaison métallurgique avec le substrat. Le résultat est une couche robuste et durable. Reconnu pour sa résistance et sa durabilité, le revêtement PTA est particulièrement adapté aux secteurs exigeants tels que le pétrole et le gaz, l’exploitation minière, et la machinerie lourde.

Ces environnements exposent les composants à une usure extrême, nécessitant une protection exceptionnelle. Cependant, bien que le PTA fournisse un revêtement résistant, la chaleur élevée générée par le procédé peut entraîner une zone thermiquement affectée plus large, susceptible de provoquer des contraintes thermiques ou des distorsions sur les matériaux plus fins. De plus, le PTA est généralement mieux adapté à la création de couches épaisses, ce qui peut augmenter la consommation de matériau et réduire la précision pour des revêtements fins ou uniformes.