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 des industries telles que l’automobile, l’aérospatiale et l’électronique, il est essentiel de garantir une finition de surface de haute qualité pour éviter ces problèmes.
L’écaillage de la peinture, les joints fissurés, les revêtements irréguliers, les impressions qui ne collent pas et les liaisons qui ne tiennent pas sont quelques-uns des problèmes de fabrication qui peuvent être évités grâce au traitement de surface.
Dans cet article, nous expliquerons ce qu’est le traitement de surface et décrirons ses avantages pour diverses applications. Nous vous aiderons également à choisir parmi les 10 méthodes de traitement de surface les plus courantes aujourd’hui.
Table des matières
Le traitement de surface désigne diverses méthodes utilisées pour modifier les propriétés de la couche superficielle des matériaux (principalement des pièces métalliques et des substrats) à l’aide de techniques physiques, chimiques ou thermiques. Ces différents types de traitements de surface peuvent améliorer l’adhésivité, la protection contre la corrosion, la durabilité ou les performances d’un matériau.
Le traitement de surface peut également être utilisé pour améliorer la conductivité et éliminer les contaminants des surfaces métalliques en vue d’un traitement ultérieur, tel que le revêtement et le collage. C’est pourquoi ce processus de fabrication est également appelé « préparation de surface. »
Essentiellement, un processus de traitement de surface permet de réduire au minimum les rebuts, les déchets, les rappels et les retours. Il contribue également à prévenir les problèmes de sécurité et de santé publique.
Dans l’industrie automobile et aérospatiale, par exemple, la fiabilité et la durabilité des matériaux sont incontournables. Sans une préparation adéquate de la surface, ces matériaux peuvent souffrir d’oxydation, de corrosion, de contamination ou d’une faible adhérence dans les applications de collage.
Pour la plupart des industries, le traitement de surface présente 5 avantages principaux :
Le choix de la méthode appropriée dépend de 4 facteurs principaux :
Le tableau ci-dessous donne une vue d’ensemble des principales méthodes utilisées, qui seront détaillées dans la section suivante :
Voici les 10 techniques de traitement de surface les plus fréquemment utilisées en industrie :
Le nettoyage laser est une méthode très précise et sans contact qui permet d’éliminer les contaminants, la rouille, les oxydes, la peinture et les revêtements (p. ex. les peintures en poudre, l’électrodéposition de revêtements, les revêtements phosphatés) des surfaces métalliques sans endommager le substrat.
Cette technique permet également d’assurer un collage par adhésif optimal avant le soudage ou l’assemblage, comme le montre cette vidéo :
Contrairement aux traitements chimiques et par projection, les faisceaux laser pulsés génèrent des résultats constants dans l’élimination des contaminants, même sur des surfaces fines ou tendres, et ne nécessitent aucun consommable.
La texturation par laser crée des textures à l’échelle micro et nano afin de modifier la texture et la rugosité des pièces métalliques.
Cette méthode de traitement de surface offre un contrôle important sur la finition de surface (linéaire, aléatoire, quadrillée ou circulaire), ce qui permet d’assurer un collage par adhésif ou un revêtement par projection thermique optimal.
Également appelée structuration laser, la texturation par laser est en fait une méthode 3 en 1 : elle nettoie la surface du matériau, la grave pour créer la texture et la rugosité souhaitées, et modifie sa composition chimique pour augmenter son adhérence.
Le durcissement au laser (également appelé traitement thermique au laser) est utilisé pour améliorer la résistance à l’usure et les propriétés mécaniques (p. ex. la dureté, la résistance) des composants métalliques.
Il consiste à diriger un faisceau laser sur le matériau afin de chauffer des zones localisées de sa couche superficielle, qui refroidissent ensuite rapidement. Cela modifie la microstructure du métal, ce qui durcit la couche superficielle.
Ce traitement prolonge la durée de vie d’une pièce métallique en empêchant toute déformation ou tout gauchissement potentiels.
Avec le placage au laser, nous utilisons un faisceau laser pour déposer des couches de matériau sur une surface métallique afin d’améliorer la résistance à l’usure et à la corrosion ou de réparer les zones endommagées. Le faisceau laser génère un bain de fusion (une zone de surface surchauffée) sur le métal.
Une buse alimente simultanément le flux de matériau au-dessus du substrat, ce qui permet d’obtenir un placage de haute précision dans la zone chauffée. Le matériau déposé est généralement constitué d’une poudre ou d’un fil métallique.
Dans le cas de la gravure chimique, une solution chimique (par exemple, du chlorure ferrique) est appliquée sur la surface et réagit avec le matériau pour obtenir l’effet souhaité. La surface est ensuite rincée ou neutralisée pour arrêter la réaction.
Cette méthode est souvent utilisée dans le domaine de la microélectronique et des dispositifs médicaux. Il s’agit d’un moyen polyvalent, économique et précis d’améliorer la résistance à la corrosion et de nettoyer la surface des métaux, des céramiques et des semi-conducteurs à l’aide de réactions chimiques.
Cependant, la gravure chimique nécessite un contrôle rigoureux afin d’éviter toute contamination chimique et toute variation d’efficacité. Comme ce procédé génère des déchets liquides, il peut également présenter des dangers pour la sécurité des opérateurs et l’environnement.
La technique de décapage au jet d’abrasif la plus courante est le sablage, qui consiste à projeter du sable à grande vitesse sur une surface afin d’éliminer les contaminants ou d’améliorer l’adhérence.
Cette technique peu coûteuse est particulièrement adaptée aux grandes surfaces et aux matériaux tels que l’acier inoxydable et l’acier au carbone.
Cependant, elle présente un risque de recontamination des échantillons par des particules métalliques. Le décapage au jet d’abrasif utilise également des consommables (p. ex. du sable) qui doivent être recyclés.
Les exigences élevées en matière de maintenance incitent également un nombre croissant de fabricants à envisager des alternatives au sablage.
Les traitements par plasma peuvent être appliqués aux plastiques, au verre, aux composites, aux polymères et à l’aluminium. Cette méthode consiste à chauffer un gaz partiellement ionisé (p. ex. l’argon ou l’oxygène) et à bombarder la surface du matériau afin d’améliorer son adhérence.
Ce type de traitement de surface peut être plus économique, mais il n’offre pas autant de contrôle que d’autres méthodes, car la gravure au plasma nécessite l’application d’un masque sur la surface pour contrôler le motif. Cette méthode peut également laisser des résidus carbonisés.
Cette méthode utilise des vapeurs de solvant qui émanent d’un bain chauffé et pénètrent dans une chambre où le matériau est traité.
La vapeur de solvant élimine les contaminants présents sur le matériau en se condensant et en s’égouttant de sa surface. Comme le matériau n’a pas besoin d’être séché, le dégraissage à la vapeur est relativement rapide.
Bien que le solvant puisse être réutilisé, il doit être changé régulièrement. Une surveillance étroite est également nécessaire pour éviter toute contamination.
Également appelée oxydation anodique, cette méthode est particulièrement adaptée aux métaux légers tels que le titane, l’aluminium et le magnésium. Grâce à l’électrolyse, ce procédé permet de créer une couche d’oxyde sur le métal, ce qui améliore la protection contre la corrosion et l’aspect esthétique.
Pour augmenter la durabilité, une couche épaisse de revêtement céramique peut également être appliquée à la surface de la pièce métallique par anodisation.
L’anodisation nécessite un investissement initial élevé et des étapes supplémentaires qui rendent ce procédé relativement long.
L’électrodéposition de revêtements est une méthode courante qui consiste à immerger des pièces métalliques conductrices dans une solution électrolytique à base d’eau contenant également un apprêt ou une peinture.
Semblable à la peinture en poudre, ce procédé humide repose sur les charges électriques opposées de la pièce et de la peinture ou de l’apprêt, qui permettent à ces derniers d’adhérer à la surface du métal.
Plus la pièce reste longtemps dans le bain d’électrodéposition de revêtements, plus la tension électrique est élevée et plus le revêtement est épais.
L’électroplacage utilise un procédé similaire impliquant un bain de solution électrolytique. La principale différence réside dans l’utilisation de revêtements métalliques (p. ex. cadmium, cuivre, chrome, or, nickel, argent, étain ou zinc) pour plaquer la pièce métallique.
Le résultat de l’électrodéposition de revêtements et de l’électroplacage permet d’améliorer la résistance à l’usure et à la corrosion et d’obtenir une finition lisse et durable.
En revanche, ces deux procédés nécessitent un investissement initial considérable et de grandes quantités de consommables, en plus de générer des eaux usées.
La technologie laser offre des solutions de traitement précises, efficaces et respectueuses de l’environnement pour diverses applications telles que le collage des métaux, le soudage des batteries et le revêtement par projection thermique. Elle permet de réduire considérablement les coûts et d’améliorer la rapidité et la répétabilité de vos opérations.
Si vous envisagez d’utiliser le laser pour vos besoins en matière de préparation et de traitement de surface, contactez nos experts dès aujourd’hui.
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.
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.
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).
