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L’industrie aérospatiale se tourne de plus en plus vers les revêtements PVD pour remplacer le chrome dur.

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La recherche d’un produit de remplacement approprié au chrome dur sur les composants aérospatiaux a été une priorité majeure de la chaîne d’approvisionnement pour les constructeurs aéronautiques. Cela est dû aux risques pour la santé documentés pour les travailleurs et à l’impact sur l’environnement de l’exposition au chrome hexavalent, un cancérigène qui se produit pendant le procédé de chromage et à la forme la plus toxique du chrome. En conséquence, le chrome est un produit chimique hautement réglementé sur les principaux marchés mondiaux. Dans l’Union européenne, le chrome hexavalent relève du domaine de la réglementation européenne REACH (enregistrement, évaluation, autorisation et restrictions des produits chimiques), qui établit des lignes directrices pour une utilisation sûre des produits chimiques tout au long de la chaîne d’approvisionnement. Le chrome est également étroitement réglementé aux États-Unis par OSHA

Cependant, le remplacement du chrome dur par une alternative appropriée reste un défi majeur pour l’industrie aérospatiale en raison de son utilisation répandue en tant que revêtement de surface sur de nombreux composants. Très prisé depuis longtemps pour sa dureté, sa capacité à minimiser l’usure due au glissement, sa protection contre la corrosion et la prolongation de la durée de vie des pièces métalliques, il est utilisé dans de nombreuses applications telles que les structures aérodynamiques, les trains d’atterrissage, les supports de moteur et les aérocartes. Dans de nombreux cas, il est utilisé sur des composants où il existe un contact métal sur métal entre les pièces mobiles en raison de son faible coefficient de frottement.

En conséquence, le processus de remplacement du chrome dur oblige les entreprises du secteur de l’aérospatiale à évaluer de manière critique la raison pour laquelle elles ont utilisé le chrome dur et à identifier les problèmes auxquels elles s’attaquaient, car elles cherchent maintenant à le remplacer par une solution de remplacement. Il s’agit là d’une tâche gigantesque, car chaque pièce qui utilise actuellement du chrome dur doit être revue pour sa fonctionnalité, sa connectivité à d’autres pièces, ses mécanismes d’usure, ses besoins en lubrification et ses conditions de fonctionnement environnementales. Cette analyse est nécessaire car il n’existe pas de remplacement exact du chrome dur.

Il est également possible d’obtenir des performances supérieures au fur et à mesure de l’évaluation des produits de remplacement du chrome dur. En dépit de son adoption généralisée, le chrome dur a ses problèmes de performances, qui incluent des limites pour sa dureté et sa protection contre la corrosion, des difficultés d’utilisation dans les creux et les filetages, ainsi que le risque de piqûres et d’écaillements dans des conditions de stress élevé.

Revêtements PVD
Une solution de plus en plus utilisée dans l’industrie aérospatiale est le revêtement PVD, une option de remplacement du chrome dur non dangereuse et conforme à REACH. Les revêtements de dépôt physique en phase vapeur (PVD) offrent bon nombre des mêmes avantages et, à certains égards, sont supérieurs au chrome dur.

PVD décrit diverses méthodes de dépôt sous vide pouvant être utilisées pour produire des revêtements minces. Le PVD est généralement utilisé pour revêtir des composants à des températures de revêtement relativement basses allant de 160 ° C à 500 ° C. Ces températures sont idéales car elles sont inférieures à la température de revenu des aciers afin d’éviter toute altération des propriétés fondamentales du matériau.

Parmi les options PVD, il existe plusieurs revêtements à base de carbone disponibles qui offrent une combinaison unique de dureté de surface extrême, de faible coefficient de frottement et de propriétés anticorrosion. Un exemple, BALINIT C du fournisseur de revêtements Oerlikon Balzers, a attiré l’attention de certains des plus grands fabricants aérospatiaux au monde, notamment Airbus.

En novembre, Airbus a annoncé l’extension de l’utilisation du BALINIT C aux alliages de cuivre, un substrat couramment utilisé pour les roulements et les bagues dans les trains d’atterrissage des avions, ainsi que pour la connectivité à un châssis. Auparavant, Airbus avait approuvé le revêtement PVD pour une utilisation sur les substrats en acier, titane et Inconel.

La qualification technique de BALINIT C, en tant qu’option non dangereuse conforme à REACH pour le chromage dur, complète le processus de qualification industrielle Airbus pour les centres de production d’Oerlikon Balzers UK et d’Oerlikon Balzers France.

«Airbus a confirmé que notre revêtement BALINIT C répond à ses exigences techniques et industrielles», a déclaré Toby Middlemiss, responsable du secteur aérospatial mondial chez Oerlikon Balzers Balzers.

Oerlikon Balzers utilise un mélange de métal et de carbone de type diamant pour créer BALINIT C, un revêtement de carbure de tungstène / carbone (WC / C). Le revêtement s’applique sur une épaisseur de 1 à 5 microns, ce qui permet son utilisation sur des roulements à rouleaux et des pièces de train d’atterrissage. Il crée une finition brillante et avec l’uniformité de ce revêtement, le besoin de post-finition est éliminé, ce qui permet d’économiser du temps et de l’argent. C’est un avantage certain par rapport au chrome dur, qui doit être rectifié en fonction des tolérances et poli pour obtenir une finition uniforme.

BALINIT C offre une adhérence plus forte sur les substrats métalliques que le chrome dur, une capacité de charge élevée, une grande résistance à l’usure (usure de l’adhésif) et du fait de son faible coefficient de frottement; il réduit la corrosion par piqûre et la corrosion due aux frottements sur les pièces glissantes ou mobiles d’un aéronef, telles que celles trouvées dans les actionneurs, les systèmes de voies à volets et les pompes. Cela rend le revêtement idéal pour les applications à faible lubrification et même pour les applications à sec.

Les roulements sont un autre composant qui subit une usure abrasive sévère et répartie de manière disproportionnée. Le revêtement convient particulièrement bien aux aciers de cémentation ainsi qu’aux aciers à roulements à billes et à rouleaux, car il peut être appliqué à des températures inférieures à 200 ° C.

Le revêtement peut être appliqué non seulement aux bagues et cylindres intérieurs et extérieurs, mais également aux billes dans des roulements à billes avec une épaisseur de revêtement hautement uniforme de 0,5 à 1 µm. La légère augmentation de la rugosité est compensée par les bonnes qualités de brunissage du revêtement, qui lisse le chemin de roulement des bagues intérieure et extérieure, offrant une protection supplémentaire contre les éraflures et les piqûres.

Avec l’adoption croissante des revêtements PVD par des leaders du secteur tels qu’Airbus, l’opportunité d’éliminer à terme le chrome dur de l’industrie aérospatiale devient de plus en plus certaine.

« Remplacer le chrome dur a été une tâche ardue pour l’industrie aérospatiale, car il n’est pas aussi facile de trouver un remplaçant exact. Chaque alternative sera un peu différente », a déclaré Middlemiss. «Les fabricants ont donc dû reprendre leurs travaux en main et évaluer pourquoi, dans un premier temps, le chrome dur avait été utilisé, en quoi consistait l’application et quelles solutions de rechange appropriées pourraient fonctionner.»

«Nous continuerons de procéder à une évaluation rigoureuse, fondée sur des preuves, surface par surface, composant par composant, afin de garantir que les critères de sécurité, de performance, de fiabilité et de coût sont tous pris en compte», a ajouté M. Middlemiss.

La source:

Aerospace Industry Increasingly Turns to PVD Coatings to Replace Hard Chrome

ShareTweetThe search for a suitable replacement to hard chrome on aerospace components has been a key supply chain priority for aircraft manufacturers. This is because of the documented health risks to workers and the impact on the environment from exposure to hexavalent chromium, a carcinogen that occurs during the chrome plating process and the most … Continue readingAerospace Industry Increasingly Turns to PVD Coatings to Replace Hard Chrome

( france-metallurgie  March 3, 2019 )
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