L’élimination des contaminants de surface est une étape essentielle qui a un impact direct sur les performances et la durabilité des matériaux et des composants.
Comprendre ce qu’est la contamination de surface permet de comparer les méthodes de décontamination standard et de voir en quoi la technologie laser diffère des approches traditionnelles.
La contamination de surface est la présence de substances indésirables à la surface d’un matériau. Ces contaminants peuvent se présenter sous forme de films minces ou de particules et provenir de diverses sources (prévisibles ou accidentelles), notamment les processus de fabrication, l’exposition environnementale ou la manipulation.
Leur présence peut avoir un impact négatif sur les processus ultérieurs, tels que la peinture, le revêtement, le soudage ou le collage, et compromettre la qualité et les performances du produit.
Les types courants de contaminants comprennent :
Le retrait des contaminants de surface aide à garantir des surfaces propres pour avoir un collage par adhésif optimal. En éliminant les impuretés telles que les huiles et la poussière, nous maximisons l’énergie de surface disponible pour le collage par adhésif, ce qui permet d’obtenir des assemblages de haute qualité.
De plus, les pièces ou les matériaux qui ont déjà été peints ou revêtus (p. ex. pour la protection contre la corrosion) peuvent nécessiter un nouveau revêtement ou une nouvelle peinture. Dans ce cas, il est essentiel d’éliminer au préalable l’ancienne couche afin de garantir une bonne adhérence.
La décontamination peut aussi protéger les substrats contre la corrosion, l’oxydation et d’autres dégradations.
L’élimination des contaminants empêche l’usure prématurée et prolonge la durée de vie d’un matériau ou d’une pièce. Le processus est fondamental pour les applications de revêtement et de collage afin de garantir une durabilité maximale.
En matière de soudage, le maintien d’une surface propre empêche la contamination de la soudure, qui se traduit par des joints fragiles en raison d’une mauvaise fusion, des fissures et des défaillances dues à la porosité, ainsi que des soudures de faible résistance.
La poussière, la corrosion, les huiles et autres contaminants peuvent affecter les performances d’un substrat et l’efficacité des composants ou des pièces mobiles.
L’élimination des contaminants optimise les performances, l’efficacité et la qualité globale de ces composants.
Par exemple, elle peut garantir une conductivité maximale pour les panneaux solaires et les batteries de véhicules électriques, ou maximiser l’adhésivité et le transfert thermique des pièces liées à l’aérospatiale.
Des problèmes d’adhérence peuvent survenir si les problèmes de contamination ne sont pas identifiés et éliminés. De telles défaillances peuvent avoir un impact considérable sur vos taux de rebut et de reprise.
Par exemple, le nettoyage de la surface d’une cellule de batterie avant le câblage filaire (connexion des busbars et des cellules) garantit des liaisons de haute qualité et sans défaut, sans endommager les composants de la batterie.
La prévention de la contamination des surfaces peut également entraîner des économies considérables, en particulier dans le cas de productions à grand volume.
Dans cette section, vous trouverez différentes méthodes de nettoyage utilisées pour éliminer les contaminants de surface.
Lorsqu’il s’agit de choisir parmi les méthodes disponibles, les questions suivantes doivent être prises en compte :
La figure ci-dessous illustre le processus décisionnel type :
Chacune des méthodes suivantes est compatible avec un ou plusieurs matériaux, substrats et contaminants. Bien qu’elles soient toutes relativement sûres, certaines nécessitent des mesures de protection supplémentaires pour prévenir les dangers pour la santé et la sécurité.
Cette technique de nettoyage utilise des solvants pour dissoudre les huiles, graisses, peintures, adhésifs et autres contaminants organiques tenaces sur diverses surfaces (p. ex. métal, céramique, verre, plastique).
Malgré son efficacité, sa précision et son évaporation rapide, le nettoyage au solvant pose des problèmes de santé et de sécurité. Les solvants utilisés sont également soumis à une réglementation stricte en raison de leur impact potentiellement néfaste sur l’environnement.
Le nettoyage mécanique regroupe les techniques de nettoyage à base d’abrasifs telles que le sablage, le grenaillage, le grenaillage à turbine, le décapage à l’abrasif et le brossage métallique. Certains procédés de nettoyage non abrasifs, comme le nettoyage cryogénique, font également partie de cette catégorie.
Ces méthodes rapides et peu coûteuses permettent d’éliminer la plupart des contaminants sur de grandes surfaces. Cependant, les abrasifs mécaniques génèrent de la poussière qui peut recontaminer les surfaces. C’est pourquoi une étape de dégraissage est souvent nécessaire après un nettoyage mécanique. Ces techniques nécessitent également une maintenance importante et offrent une précision.
Cette méthode de nettoyage fait appel à une large gamme de solutions alcalines et acides (par exemple, carbonate d’ammonium-EDTA, acide phosphorique, acide sulfurique borique). La stérilisation chimique s’effectue soit par application manuelle, soit par immersion, soit par pulvérisation.
Le nettoyage chimique est précis et peut améliorer l’adhérence et la rugosité en modifiant la structure chimique d’une surface. Cependant, ces processus prennent généralement plus de temps, génèrent des déchets et posent des problèmes de sécurité et d’environnement.
Cette approche repose sur des micro-organismes naturels non pathogènes et sur leur appétit pour les hydrocarbures. Le nettoyage microbien est souvent envisagé pour les composants électroniques et optiques.
Le nettoyage microbien offre un moyen sûr et écologique de décontaminer les surfaces en décomposant et en digérant les contaminants à base de carbone (huile et graisse). Les sous-produits générés sont simplement des acides gras solubles, du dioxyde de carbone et de l’eau.
Cette approche est moins coûteuse que le nettoyage au solvant, mais aussi moins précise.
Le plasma est constitué d’un gaz ionisé comme l’oxygène ou l’argon, qui est chauffé et projeté sur la surface d’un matériau (p. ex. l’aluminium, le verre, les plastiques, les polymères, les céramiques).
Le nettoyage au plasma est un procédé standard de nettoyage de surface sans contact qui permet de décomposer et d’éliminer l’huile, la peinture et la poussière. La décontamination par volatilisation au plasma est particulièrement efficace sur les surfaces optiques et les dispositifs médicaux.
En raison de son caractère écologique et de sa rentabilité, le nettoyage au plasma est une méthode de choix pour la décontamination des surfaces. Cependant, il offre moins de contrôle que les procédés laser, est moins compatible avec le magnésium, le zinc et le cuivre, et peut également générer des résidus carbonisés.
Le nettoyage des matériaux au laser est une méthode sans contact de plus en plus populaire en raison de sa grande précision et de l’absence de consommables.
Le nettoyage laser consiste à chauffer la surface du matériau afin d’ablater les contaminants une fois qu’ils ont atteint leur seuil d’ablation.
En projetant des faisceaux laser pulsés sur des surfaces métalliques (et certaines surfaces non métalliques), il est possible d’éliminer les revêtements, les peintures, les oxydes et la rouille sans endommager le substrat sous-jacent.
Ce processus est particulièrement utile avant le soudage.
De même, la texturation par laser modifie la texture d’une surface (avec une précision à l’échelle micro ou nano) et sa composition chimique. Cette méthode de traitement de surface présente de nombreux avantages pour les applications de fabrication de batteries, telles que le collage et le transfert thermique.
La texturation par laser permet non seulement de nettoyer la surface du matériau, mais aussi d’améliorer sa rugosité. Si nécessaire, il peut également augmenter l’adhérence en appliquant une couche d’oxyde bénéfique à la surface.
Un bon exemple d’application de la texturation par laser est le traitement de surface des plaques bipolaires des piles à combustible avant le revêtement par projection thermique. Ce procédé peut remplacer avec succès le nettoyage mécanique, comme le montre cette vidéo :
Ces procédés sont moins adaptés aux revêtements épais, aux vernis transparents ou à la calamine et nécessitent souvent un investissement initial élevé. Ils génèrent néanmoins des retours sur investissement élevés dans les chaînes de production à haut volume.
Le nettoyage laser et la texturation par laser sont des méthodes de traitement de surface utilisées dans un nombre croissant d’industries et d’applications en raison de leurs nombreux avantages :
En intégrant des solutions de nettoyage laser dans votre processus de fabrication, vous pouvez obtenir une propreté de surface supérieure, éliminer les produits chimiques et améliorer la qualité et la durabilité globales de vos matériaux et pièces.
Catherine est titulaire d’un baccalauréat en génie physique et d’une maîtrise en physique. Elle a obtenu sa maîtrise en partenariat avec Laserax afin de développer des solutions industrielles pour la texturation laser de surfaces métalliques. Elle occupe aujourd’hui le poste de superviseur du laboratoire d’applications chez Laserax, où elle supervise l’équipe chargée de tester et d’optimiser les processus laser pour les clients.
Le procédé d’électrodéposition de revêtements, également appelé électrolaquage, est une méthode très fiable pour protéger les pièces métalliques contre la corrosion, l’exposition aux UV et l’usure. En comprenant le fonctionnement de l’électrodéposition de revêtements et comment l’optimiser, vous pouvez garantir un rendement optimal, réduire les défauts et obtenir des revêtements de haute qualité.
Lorsqu’ils procèdent à des opérations de collage, de revêtement, de peinture, d’impression ou de scellage, la plupart des fabricants sont tôt ou tard confrontés à des problèmes d’adhérence, de protection contre la corrosion ou de faiblesses structurelles. Dans cet article, nous allons expliquer ce qu’est le traitement de surface et décrire ses avantages pour diverses applications. Nous vous aiderons également à choisir parmi les 10 méthodes de traitement de surface les plus courantes aujourd’hui.
Les traitements de surface au laser s’utilisent pour presque tous les types de métaux, y compris l’acier au carbone, la fonte, l’aluminium, le molybdène et le magnésium. Ils permettent d’éliminer les contaminants et les revêtements (nettoyage laser), de modifier la rugosité des surfaces (texturation par laser), de durcir les surfaces (durcissement laser) et d’ajouter des matériaux aux surfaces pour améliorer les propriétés de surface (placage au laser).
