Réalisation et caractérisation de revêtements épais éco-respectueux réalisés par voie sèche destinés à remplacer des dépôts électrolytiques

par Nicolas Serres

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Sciences et technologies industrielles

Sous la direction de Françoise Hlawka et de Sophie Costil.

Soutenue en 2010

à Strasbourg .


  • Résumé

    Les matériaux utilisés industriellement sont de plus en plus sollicités dans des conditions extrêmes, exigeant résistance à l’usure et à la corrosion. A ces performances techniques s’ajoutent désormais des contraintes environnementales de plus en plus fortes nécessitant la recherche de traitements de surface alternatifs. L’objet de cette thèse est de remplacer le chromage dur électrolytique par des traitements par voie sèche, en garantissant performances techniques et environnementales par analyse du cycle de vie des dépôts. Afin de corriger certains défauts des dépôts obtenus par projection thermique, et de se rapprocher des qualités des dépôts obtenus par rechargement laser, procédé performant mais beaucoup plus lent, un procédé hybride innovant de refusion laser in situ a été utilisé. La refusion de dépôts NiCrBSi - matériau sélectionné pour ses bonnes performances environnementales - a mis en évidence une répartition homogène de carbures et de borures dans une structure plus dense, sans porosité, entraînant une amélioration des propriétés mécaniques. Le traitement hybride permet d’architecturer différemment les dépôts en remplaçant la microstructure lamellaire par une microstructure dendritique, multiphasique, plus adaptée aux sollicitations mécaniques et chimiques. Les modes de dégradation tribologique, comme les mécanismes de corrosion, diffèrent. Le dépôt d’alliage NiCrBSi par refusion laser in situ, au bilan environnemental acceptable, appliqué avec une densité d’énergie laser suffisante, pourrait être une solution de choix au remplacement des dépôts électrolytiques de chrome dur.

  • Titre traduit

    Elaboration and characterization of eco-designed thick dry coatings intended for replace electrolytic plating


  • Résumé

    Materials used industrially are more and more applied under extreme conditions, implementing wear and/or corrosion resistance. In addition, environmental regulations are nowadays effective. Thus, it seems necessary to find surface coatings with justified environmental behaviour, implementing life cycle assessment of the processes. This Ph. D. Thesis aims to replace electrolytic hard chromium plating by dry coatings. In order to improve some well-known drawbacks of thermal spraying, laser remelting was combined to thermal spraying. Remelting of NiCrBSi deposit, which was selected for its good environmental behaviour, shows a homogeneous carbides and borides distribution in the coating layer and an improvement of the mechanical properties compared to the as-sprayed sample. The hybrid process changes structure from lamellar to dendritic and produces denser coatings with finer structures, without porosity, which improves chemical and mechanical properties. Results are closely linked to laser cladding, except that there are obtained with a very high process velocity. Whereas hard chromium plating is affected by its characteristic microcrack structure, and APS by surface fatigue, laser coatings show an adhesive wear mechanism corresponding to a wear by oxidation in case of laser remelting. If the corrosion kinetics are comparable according to the selected process, mechanisms change. In case of as-sprayed sample, porosity lets the electrolyte reach the substrate, while the in situ remelted sample substrate is not reached. Concerning hard chromium replacement, laser in situ remelted NiCrBSi could be a good solution.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XIV-256 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure des mines. Centre de documentation et d'information.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 628.4 SER
  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0794
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