N°450 - Janvier/février 2018

Relever les défis du XXIe siècle grâce aux traitements et revêtements de surface

Les traitements et revêtements de surface constituent actuellement un des moyens essentiels pour améliorer les propriétés fonctionnelles des métaux. Ils constituent en France environ 15 % de l’activité des services industriels du travail des métaux et représentent selon l’UITS environ 30 000 personnes en ne comptant que les ateliers non intégrés. On les rencontre dans de nombreux domaines de l’industrie, allant de la mécanique à l’industrie des transports (aéronautique, automobile, ferroviaire) en passant par le secteur médical, la bijouterie et la connectique. Ce secteur subit depuis deux ou trois décennies une profonde mutation technologique provoquée par de nouvelles exigences techniques et règlementaires ou par de récents développements industriels. On citera notamment l’augmentation de la fiabilité et de la durabilité des pièces traitées, le besoin de matériaux nouveaux, l’apparition de nouveaux procédés liés au développement de la microélectronique et de nouveaux concepts comme l’ingénierie de surface et l’application de textes réglementaires. Il existe en effet une très grande variété de techniques dont certaines, et non des moindres, sont actuellement menacées par l’évolution des normes européennes sur le plan environnemental, ainsi que par la mise en place progressive de nouvelles réglementations. Ces directives ont entraîné une évolution substantielle des techniques utilisées pour l’élaboration de nombreux revêtements et couches de conversion pour des usages fonctionnels comme le chromage dur, les traitements de conversion sur alliages d’aluminium et le chromage décoratif.
Compte tenu des exigences croissantes sur la fiabilité et la durée de vie des composants, l’un des problèmes majeurs au cours des prochaines années pour les traitements de surface et les revêtements va concerner leur aptitude à répondre à plusieurs types de sollicitations simultanées, aussi bien mécaniques que physiques et chimiques. La dernière décennie a vu, pour répondre à ce type de sollicitations, un développement considérable des revêtements multicouches, voire nanocouches, avec alternance de propriétés mécaniques et chimiques.
Dans le domaine de l’ingénierie des surfaces, la simulation numérique est devenue un outil indispensable pour optimiser les propriétés mécaniques des pièces via les microstructures tout en maîtrisant les contraintes résiduelles et les déformations. L’établissement de modèles prévisionnels associant les aspects thermodynamiques, hydrodynamiques et cinétiques du milieu réactionnel dans les dépôts en phase vapeur et la modélisation des transferts d’énergie plasma-matière dans les procédés plasmas sont actuellement en pleine évolution pour permettre un parfait contrôle de l’homogénéité et de la composition chimique des dépôts. En permettant la conception et la réalisation de produits nouveaux ou en améliorant la durabilité, la qualité et la fiabilité des produits existants, les revêtements et traitements de surface sont actuellement incontournables et à ce titre, ils doivent être intégrés dans tout processus d’élaboration, dès les premiers stades de la conception d’un produit. Cela nécessite une approche multidisciplinaire facilitée par le développement d’outils de choix et d’aide à la décision avec analyse du cycle de vie suffisamment ajustés pour guider l’applicateur dans sa démarche. Cette approche sous la forme de systèmes experts constitue maintenant la voie de développement des méthodes d’aide au choix des traitements et revêtements de surface.

Robert Lévêque, président d’honneur du CEM, École des Mines de Saint-Étienne.