Le chromage dur est la solution privilégiée des fabricants depuis plus de six décennies dans l’industrie aérospatiale. Cependant, les problèmes de santé et d’environnement liés à ce dépôt couramment utilisé sont bien connus – et avec la législation européenne qui met fin au règne du chromage dur – les ingénieurs et les gestionnaires de sites doivent envisager des alternatives.

Danijela Milosevic-Popovich, responsable de la recherche et du développement chez SIFCO ASC, examine les alternatives possibles au chromage dur.

Pour les fabricants opérant dans l’industrie aérospatiale, les avantages du chromage dur sont évidents. Processus critique pour l’armée et l’aérospatiale en termes de fabrication et de maintenance, le chromage dur fournit des surfaces résistantes à l’usure et à la corrosion pour des équipements essentiels, des tiges de piston hydrauliques et des moyeux d’hélice aux trains d’atterrissage, aux arbres de train et aux canons.

Les dangers du chrome hexavalent

Cependant, malgré ses nombreux avantages, le chromage dur présente un inconvénient majeur : l’utilisation de chrome hexavalent. Le chrome hexavalent, l’un des fameux quatre C – avec le cadmium, le cyanure et les solvants chlorés – est un agent cancérigène connu qui endommage des organes clés, notamment le cœur, les poumons et les reins.

L’exposition au chrome hexavalent peut se produire à n’importe quel stade du processus de placage et exige une longue préparation et un nettoyage ultérieur. Ce fait, associé à la production de déchets toxiques pendant le processus de placage, a conduit à une reconsidération majeure de son utilisation.

La législation est le moteur de ce programme, en particulier dans l’UE (Union européenne) – où l’utilisation du chrome hexavalent dans les équipements électroniques est interdite par la directive sur la restriction des substances dangereuses et le règlement de l’Union européenne sur l’enregistrement, l’évaluation, l’autorisation et la restriction des substances chimiques.

En outre, la directive européenne REACH a été mise en place dans le but de protéger la santé humaine et l’environnement des produits chimiques dangereux. Bien qu’elle ne s’applique qu’aux produits chimiques fabriqués ou importés dans l’UE, la directive a des ramifications plus larges.

Alors que l’industrie aérospatiale commence à s’aligner sur les tendances mondiales en faveur de produits plus durables, de plus en plus de fabricants cherchent à utiliser une alternative au chromage dur.

Remettre en question la prédominance du chromage dur

Pour trouver un substitut au chrome dur, le problème réside dans les avantages que le chromage dur apporte au secteur aérospatial. Il fonctionne à des températures extrêmement élevées, présente une excellente résistance à la corrosion et à l’usure et, avec des niveaux de dureté de 700 à 1 000 HV, offre un excellent état de surface dans une large gamme d’applications. Avec tous ces attributs, trouver une solution alternative qui couvre toutes les bases est un défi.

En outre, la prédominance du chromage dur conduit de nombreuses personnes à ignorer ses limites, notamment le fait qu’il s’agit d’un processus relativement lent, tandis que la nature du revêtement peut entraîner des contraintes internes et résiduelles susceptibles de provoquer une mauvaise adhérence ou la formation de microfissures. Cependant, le chromage est un “guichet unique” universel et est devenu l’option par défaut de l’industrie aérospatiale. Mais cela ne veut pas dire qu’il n’y a pas d’autres options disponibles.

Un large éventail de nouvelles technologies

Les fabricants peuvent choisir parmi un large éventail de technologies, dont aucune n’utilise de chrome hexavalent. Il s’agit notamment de diverses techniques de pulvérisation, telles que la pulvérisation thermique, le dépôt physique en phase vapeur (PVD) et le dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Il existe également une nouvelle race de super aciers. Pourtant, si chacun présente des avantages, ils ont aussi des inconvénients, notamment – dans le cas des nouveaux alliages – le fait qu’ils sont coûteux et n’ont pas encore fait leurs preuves dans le temps.

Par conséquent, il peut être difficile de décider lequel choisir. En outre, l’industrie aérospatiale est généralement prudente. Tout changement – en particulier un changement de cette ampleur – est perçu comme comportant un niveau de risque élevé. Les composants fabriqués pour l’industrie aérospatiale font l’objet d’une attention particulière. Nombre d’entre eux sont conçus pour fonctionner pendant plusieurs décennies sans nécessiter de maintenance, leur longévité doit donc être garantie. Dans le secteur de la défense, où le chromage dur est fortement utilisé pour protéger les équipements essentiels à la mission, les enjeux sont encore plus importants. Tout simplement, aucune de ces alternatives n’offre l’attrait universel du chromage dur. Cependant, à l’heure où l’industrie s’oriente vers un avenir plus vert, il existe une autre solution qui a prouvé qu’elle offrait une foule d’avantages dans de multiples applications : le nickel-tungstène, qui peut constituer une alternative viable au revêtement historique de choix de l’industrie.

Les avantages des gisements de nickel-tungstène

Le nickel-tungstène présente une variété de caractéristiques comparables à celles du chrome dur, notamment la résistance à la corrosion, l’usure et la dureté, même à haute température. Il est également non toxique, ce qui en fait une alternative vraiment viable. De plus, il est déjà spécifié dans diverses normes industrielles, telles que AMS2451C, MIL-STD-2197 A (SH) et MIL-STD-865D. Ce sont ces caractéristiques uniques qui l’ont vu utilisé dans une variété d’applications, depuis que les fabricants ont commencé à chercher une méthode plus respectueuse de l’environnement pour protéger les composants des conditions exigeantes de l’industrie.

Nickel-tungstène dans le placage sélectif

L’application du nickel-tungstène suit le principe du placage sélectif – un procédé développé par SIFCO ASC pour galvaniser des zones localisées sans utiliser de cuve d’immersion. Il offre des niveaux de dureté élevés (660-690 HV, tel que plaqué) ainsi que d’excellentes performances en matière d’usure (taux d’usure par glissement dix fois inférieur à celui du chrome dur). En outre, une rugosité de surface plus faible signifie qu’il est nécessaire de procéder à moins de retouches qu’avec les dépôts de chrome dur.

Avec la nécessité de mettre en œuvre une solution qui a fait ses preuves tout en suivant un processus d’application familier, le nickel-tungstène peut être adopté pour obtenir des résultats comparables – et parfois supérieurs – au chromage dur dans de nombreuses applications.

Trouver des solutions de placage sélectif pour des applications spécifiques

Il existe de nombreuses alternatives au chromage, mais aucune n’est aussi universelle dans son application. En conséquence, l’industrie est obligée de penser un peu différemment. Plutôt que de s’efforcer de trouver un remplacement direct et complet pour toutes les applications, il est peut-être préférable de trouver des solutions qui donnent des résultats pour des applications spécifiques. Par exemple, une pièce peut nécessiter les propriétés d’usure du chromage, mais pas sa dureté ou sa résistance à la corrosion. De même, le chromage dur présente généralement un coefficient de frottement plus élevé que le nickel-tungstène, ce qui le rend moins adapté à certains composants. Ainsi, au lieu d’un “un pour tous”, il est temps de penser à “plusieurs pour certains”.
NiW sur barre entaillée avec pré-plaque en Cu 4

Le développement des composites à matrice métallique

Récemment, des procédés ont été développés et des facteurs de traitement ont été déterminés pour les alternatives au chrome sous forme de composites à matrice métallique (MMC). Les revêtements MMC sont définis par des matériaux comportant au moins deux parties constitutives. Ils se forment en deux phases : une matrice métallique ductile déposée à partir des ions dissous dans la solution, et une phase dispersée constituée des particules codéposées.

Les MMC tels que le carbure de chrome-cobalt, le carbure de tungstène-nickel et le carbure de chrome-nickel peuvent offrir des caractéristiques uniques et supérieures aux solutions de placage métallique, notamment la dureté, la résistance à l’usure et la protection contre l’oxydation à haute température. Lorsque la bonne combinaison de matériaux est choisie, les propriétés peuvent être adaptées au-delà des possibilités offertes par les métaux et alliages purs.

Cependant, il existe un besoin pour une alternative au chromage dur qui offre un attrait aussi large. La solution réside dans le placage au pinceau avec du nickel-tungstène. Offrant une large gamme de propriétés de dépôt capables de répondre à une variété de besoins d’application, et avec une excellente cohésion et adhésion au matériau de base, il est équivalent ou supérieur au chromage dur dans la plupart des aspects – et supérieur dans beaucoup d’autres. Mais le plus grand avantage est sans doute le fait qu’il est sûr, disponible et éprouvé dans les applications aérospatiales.