Le choix approprié du traitement de surface est essentiel dans la conception et la sélection des fixations. Une grande variété de procédés de traitement de surface sont disponibles pourattaches. Les concepteurs doivent sélectionner des solutions économiques et compatibles en fonction des conditions de fonctionnement, des exigences de résistance à la corrosion, des performances d'assemblage, de la température ambiante, des normes de protection de l'environnement et des budgets de coûts. La plupart des fixations commerciales sont fabriquées en acier au carbone ou en acier allié, sensibles à la corrosion. Même les fixations fabriquées à partir de matériaux résistants à la corrosion nécessitent un traitement de surface pour isoler les fluides corrosifs et retarder l'oxydation.
Les revêtements de fixation doivent présenter une forte adhérence, ne pas se décoller lors du montage et du démontage et avoir une épaisseur appropriée qui n'interfère pas avec l'engagement du filetage. De plus, la limite de résistance à la température de la plupart des revêtements est inférieure à celle du matériau en acier de base ; par conséquent, la température de service doit être prise en compte lors de la sélection. Au-delà de l'apparence et des fonctions anticorrosion, le traitement de surface affecte grandement les performances de fixation des fixations, en particulier la constance de la force de précharge du couple. La conception professionnelle équilibre globalement la résistance à la corrosion, la fabricabilité de l’assemblage, la stabilité opérationnelle et la conformité environnementale. Cet article présente les processus courants de traitement de surface pour les fixations à haute résistance et résistantes à la corrosion.
1. Électrogalvanisation
L'électrogalvanisation est le revêtement le plus largement utilisé pour les fixations commerciales. Il est rentable avec une apparence soignée et disponible en plusieurs finitions, notamment le zinc blanc, le zinc jaune, le zinc noir et l'olive terne. Cependant, il offre une résistance à la corrosion relativement faible parmi les revêtements à base de zinc. La durée de vie du brouillard salin neutre (NSS) de l’électrogalvanisation conventionnelle est de 72 heures. Avec des agents d'étanchéité avancés, la résistance au brouillard salin peut dépasser 200 heures, mais le coût est 5 à 8 fois plus élevé que la galvanisation ordinaire.
Le processus de galvanoplastie provoque facilement une fragilisation par l’hydrogène. En conséquence, les boulons à haute résistance de classe 10,9 et supérieure sont généralement interdits pour l'électrogalvanisation ordinaire. Bien que la déshydrogénation par cuisson soit réalisable, le film de passivation sera endommagé au-dessus de 60 degrés. Ainsi, la déshydrogénation doit être réalisée après la galvanoplastie et avant la passivation, ce qui entraîne une opération compliquée et un coût élevé. La plupart des fabricants ne procèdent pas à la déshydrogénation, sauf si les clients le demandent spécialement.
Les fixations électrozinguées présentent une cohérence de précharge de couple médiocre et instable, elles ne sont donc généralement pas utilisées pour les connexions structurelles critiques. Un revêtement lubrifiant après le placage peut être appliqué pour améliorer la stabilité du couple et la cohérence de la précharge.
2. Phosphatation
La phosphatation est moins chère que l’électrogalvanisation mais offre une résistance à la corrosion de base plus faible. Il doit être étanche à l'huile pour une protection efficace. L'huile antirouille ordinaire n'offre que 10 à 20 heures de résistance NSS, tandis qu'une huile antirouille de haute qualité peut la prolonger jusqu'à 72 à 96 heures pour un coût 2 à 3 fois supérieur.
Deux types de phosphatation courants sont appliqués aux fixations : la phosphatation au zinc et la phosphatation au manganèse. La phosphatation au zinc offre un excellent pouvoir lubrifiant pour un assemblage précis, tandis que la phosphatation au manganèse offre une résistance supérieure à la corrosion et à l'usure avec une plage de températures de fonctionnement de 107 degrés à 204 degrés (225 degrés F à 400 degrés F).
Le plus grand avantage de la phosphatation est une excellente cohérence de précharge de couple, garantissant une précharge d'assemblage stable et précise. Il est largement utilisé dans les connexions industrielles critiques telles que les assemblages de structures en acier, les boulons de bielle de moteur, les boulons de culasse, les fixations de roulements principaux, les boulons de volant et de roue. De plus, la phosphatation ne provoque aucune fragilisation par l'hydrogène, ce qui en fait le traitement de surface standard pour les boulons à haute résistance de grade 10.9 et supérieur.
3. Bleuissement de l'oxyde (revêtement d'oxyde noir)
Le bleuissement plus l'étanchéité à l'huile est le traitement de surface le moins coûteux pour les fixations industrielles avec un aspect soigné, adapté aux environnements intérieurs secs. Le film d'oxyde noir lui-même n'a pratiquement aucune capacité anticorrosion et repose entièrement sur la protection de la surface par l'huile. Sans huile, la surface rouille rapidement. La résistance NSS des fixations bleuies étanches à l'huile n'est que de 3 à 5 heures.
Les fixations bleuies ont une mauvaise cohérence de couple et de précharge. La graisse lubrifiante appliquée sur les surfaces filetées avant l'assemblage peut améliorer la qualité de l'engagement et la stabilité de la précharge.
4. Cadmiage
Le cadmiage offre une résistance exceptionnelle à la corrosion, en particulier des performances supérieures au brouillard salin dans les environnements marins par rapport aux traitements conventionnels. Cependant, son traitement des eaux usées est difficile et dangereux pour l'environnement avec des coûts de production extrêmement élevés, environ 15 à 20 fois supérieurs à ceux de l'électrogalvanisation. Il n'est adopté que pour des conditions de service extrêmes telles que les plates-formes de forage offshore et les fixations aérospatiales, et est rarement utilisé dans les industries générales. Le cadmiage induit également une fragilisation par l'hydrogène et ne convient pas aux ultra‑boulons à haute résistance.
5. Chromage
Les revêtements de chrome sont chimiquement stables dans les environnements atmosphériques avec une excellente rétention du brillant, une dureté élevée et une résistance à l'usure supérieure. Sur les fixations, le chromage est principalement utilisé à des fins décoratives. Il est rarement utilisé pour les applications anticorrosion intensives en raison de son coût élevé comparable à celui de l'acier inoxydable. Elle n'est appliquée que lorsque l'acier inoxydable ne peut pas répondre aux exigences de résistance.
Le chromage nécessite des sous-couches de cuivre et de nickel pour garantir l'adhérence et la résistance à la corrosion. Le revêtement peut résister à des températures élevées allant jusqu'à 650 degrés (1 200 degrés F), mais la fragilisation par l'hydrogène reste un risque potentiel pour les boulons à haute résistance.
6. Placage d’argent et placage de nickel
Le placage d'argent offre à la fois une résistance à la corrosion et une lubrification solide. Il maintient des performances stables à des températures allant jusqu'à 870 degrés (1 600 degrés F) et empêche efficacement l'oxydation et le grippage des filetages dans des conditions de température élevée. En raison de contraintes de coût, il est principalement utilisé pour les écrous et les petits boulons de précision dans les équipements à haute température.
Le placage au nickel est principalement utilisé pour des scénarios nécessitant à la fois une résistance à la corrosion et une conductivité électrique, tels que les fixations de bornes pour les batteries de véhicules.
7. Galvanisation à chaud (HDG)
La galvanisation à chaud est un revêtement de zinc à diffusion thermique à haute température d'une épaisseur de 15 à 100 μm et d'une excellente résistance à la corrosion, largement utilisé pour les équipements d'ingénierie extérieurs lourds. Il souffre d'une mauvaise uniformité d'épaisseur et d'une grave pollution de l'environnement causée par les résidus de zinc et les vapeurs de zinc pendant la production.
Le revêtement épais provoque souvent des blocages de filetage et un engagement difficile. Les solutions courantes incluent le taraudage des filetages internes après la galvanisation (ce qui endommage partiellement le revêtement et réduit la résistance à la corrosion) ou le pré-agrandissement des trous filetés des écrous de 0,16 à 0,75 mm (pour M5 à M30) avant la galvanisation (ce qui réduit légèrement la résistance structurelle). La conception du filetage anti-desserrage Spiralock peut résoudre ce problème en s'adaptant à des revêtements épais tout en conservant une résistance totale à la corrosion et une résistance mécanique.
En raison de la température de traitement élevée modifiant la structure métallographique deboulons traités thermiquement, la galvanisation à chaud est interdite pour les fixations de grade 10.9 et supérieur.
8. Diffusion de zinc en poudre
La diffusion de zinc en poudre est un processus de diffusion thermique métallurgique à l'état solide qui forme des revêtements uniformes sur des surfaces complexes telles que des filetages et des trous borgnes. L'épaisseur du revêtement varie de 10 à 110 μm avec une erreur d'épaisseur contrôlée dans les 10 %. Parmi tous les traitements à base de zinc, il offre la force de liaison et la stabilité à la corrosion les plus élevées, sans pollution ni fragilisation par l'hydrogène, idéal pour les fixations de haute précision, haute résistance et haute résistance à la corrosion.
9. Revêtement Dacromet
Le Dacromet (revêtement zinc-chrome) ne présente aucun risque de fragilisation par l'hydrogène et une excellente cohérence de précharge de couple. Il offre une résistance supérieure au brouillard salin, une stabilité à haute température et une résistance à la corrosion chimique, et prévient efficacement la corrosion galvanique et la fragilisation oxydative causées par un contact métallique différent. Hormis les restrictions environnementales liées au chrome hexavalent, il s'agit de l'un des meilleurs traitements de surface pour les fixations à haute résistance nécessitant une résistance extrême à la corrosion.
Les qualités Dacromet courantes incluent 9028, G917 et G980, disponibles en finitions argent et noir. Le grade 9028 est une formule économique pour la protection contre la corrosion conventionnelle ; Le G917 offre une excellente résistance chimique pour les environnements multimédias complexes ; Le G980 offre une résistance exceptionnelle aux hautes températures pour un service continu au-dessus de 200 degrés.
Conforme aux directives environnementales ELV, DEEE et RoHS, Dacromet est largement utilisé dans les secteurs de l'automobile, de l'électroménager et de la construction. Il convient aux composants à haute température et fortement corrosifs tels que les boucliers thermiques d'échappement automobiles, les radiateurs, les pièces de châssis, les compteurs de gaz et les équipements marins.
