La ligne de traitements de surfaces

1. BTS Traitements des matériaux La ligne de traitements de surfaces De la genèse du projet aux premières pièces traitées

2. 1) INTRODUCTION Objectif des Traitements des Matériaux = Modifier les propriétés des matériaux à cœur ou en surface pour répondre à un cahier des charges Matériaux métalliques 2

3. Deux grandes familles de Traitements de Surface Voie SECHE Voie HUMIDE • 1) Revêtement • -Zingage • Cuivrage • Nickelage • Chromage • … … • 2) Conversion • Phosphatation • Brunissage • Anodisation des alliages d’aluminium Revêtement TiN PVD / CVD 3

4. Exemple de gamme de traitement : Zingage électrolytique - Rappel du principe d’un dépôt électrolytique: Zn2+ + 2 e- Zn Zn  Zn2+ + 2 e- 4

5. - Gamme standard de zingage électrolytique: 10. Dégraissage alcalin 70°C 11. Rinçages 20. Décapage acide Température ambiante 21. Rinçages 30. Dégraissage électrolytique 60°C 31. Rinçages 40. Neutralisation/Activation acide (HCl 2%) 50. Zincage acide 51. Rincages. 80. Passivation (Chromatation) 81. Rinçage. 90. Evt Finition organique (vernis) 91. Séchage 60. Traitement thermique de défragilisation à H2. 70. Activation (dépassivation) 71. Rinçage Nécessité d’une succession de cuves et de fonctions (régulation température, générateur, détecteurs de niveau…) dédiées à chaque opération 5

6. 2) La chaîne de traitement de surfaces du BTS TM Origine du besoin = Travaux pratiques de Sciences et Techniques Industrielles. 1ère année (Tronc commun) : 30% des TP dédiés aux traitements de Surfaces 2ème année : Option B Traitements de surfaces (apprentissage) Ouvert en Septembre 2009 100% des TP dédiés aux T Surf 2ème année : Option A Traitements Thermiques (Voie scolaire)

7. Le projet: • Définition du besoin • Cahier des Charges • Recherche et validation des fournisseurs potentiels • Consultation • Reblouclage (respect du budget) • Critères de choix • Choix et planification • Préreception • Tests de réception/débuggage/mise en service • Intégration dans les cycles de TP

8. Chaine de traitement de surface Chaque panel de gamme est particulier. Conséquences: - Pas de standard de conception ou de réalisation - Equipement unique, réalisé sur-mesure - Fournisseur: petite société « assembleur »

9. Définition du besoin: - Pédagogique - Sécurité - Environnement/économie - Maintenance - Robustesse

10. Définition du besoin Pédagogique: - permettre la réalisation des manipulations prévues au référentiel : * préparation des surfaces * dépôt électrolytique * conversion (anodisation) - permettre la visualisation du procédé : * traitement de la pièce * suivi des paramètres

11. permettre la réalisation des manipulations : d’où: - dimensionnement des cuves - définition des matériaux - définition des équipements: * redresseurs: puissance, cycles (trapèzes, rampe, nombre de paliers, etc) * régulation de température * agitation des bains * filtration des bains

12. Permettre la visualisation du procédé: D’où: - redresseurs avec indication des valeurs réelles de tension et de courant - couvercles transparents pour suivre l’évolution de la pièce

13. Définition du besoin Robustesse: - minimiser la maintenance - Équipement « foolproof »: à l’épreuve des erreurs de manipulation - Longévité (choix des matériaux, dimensionnement)

14. Cahier des Charges -complet/détaillé (pas de standards, besoins complexes) -réaliste (respect du budget alloué) -constructif (exemples de solutions) et ouvert (appel aux propositions)

15. Cahier des Charges Exemple: « les cuves devrons comporter un dispositif limitant l’évaporation et permettant l’observation. Un exemple de solution est décrit ci-dessous »

16. Critère de choix du fournisseur Priorisation du respect du CdCh et Performance des solutions: • Sécurité/utilisateur • Sécurité/environnement (ville) • Capacité technique • Pérennité (SAV)

17. Réception Après installation sur site Objectifs: • Tester le fonctionnement (débugger) • conformité au CdCh (et fonctions implicites) • Tester la robustesse (endurance)

18. Intégration dans les cycles de TP • Adaptation des gammes • Modes opératoires • Mises en situation (4 TP en première année)

19. 3) Premiers exemples de traitements réalisés 3.1. Restauration d’outillage par zingage 3.2. Autres traitements possibles sur la chaîne acier : Cuivrage, phosphatation, brunissage, …

20. 3) Premiers exemples de traitements réalisés (suite) 3.3. Anodisation des alliages d’aluminium Gamme / Principe : 10. Préparation : Dégraissage / Décapage Satinage/Brillantage Neutralisation 20. Anodisation 20  2 °C 1,5 A.dm-2 2 Al + 3H2O  Al2O3+ 6 H+ + 6 e- 21. Rinçage 30. Coloration 31. Rinçage 32. COLMATAGE

21. Applications industrielles : Menuiserie Aéronautique 21 Cosmétique

22. Exemple de réalisation faite sur la chaîne : Anodisation de poignées de freins VTT

23. 4) Moyens de caractérisations des traitements effectués • Mesure d’épaisseur de couche : • - Par dissolution anodique (Couloscope) - Par microscopie optique - Courants de Foucault

24. 4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite) • Essai de corrosion au Brouillard Salin

25. 4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite) • Mesure de dureté de la couche • Test d’adhérence • du dépôt • - Par indentation • - …

26. 4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite) Test d’adhérence du dépôt (suite) - Par déformation (emboutissage lent)

27. Conclusion : Gros investissement de la région - Important travail de projet , de mise en fonctionnement, de manipulations (à poursuivre) Matériel de grande qualité pour les étudiants et apprentis et pour des prestations industrielles