Des revêtements écologiques pour les pièces de voiture et d'avion
Les techniques traditionnellement utilisées pour le revêtement des composants métalliques destinés à l'automobile et l'aéronautique, telles que la cémentation et la galvanoplastie au chrome VI, sont souvent peu efficaces et nuisibles à l'environnement. Ces deux procédés utilisent des poudres, des activateurs et des acides pouvant être toxiques, et produisent des déchets dangereux nécessitant un traitement particulier. En outre, ils consomment beaucoup d'énergie, car ils exigent deux traitements thermiques à températures élevées pour obtenir la microstructure de revêtement d'aluminure nécessaire. On sait depuis longtemps que l'électrodéposition d'aluminium (Al) sur des substrats à partir de liquides ioniques (LI) pourrait améliorer ce procédé, grâce à la nature unique des composés (stabilité à l'oxydation et la réduction, forte solubilité des sels métalliques, faible pression de vapeur, fragilisation négligeable par l'hydrogène, récupération aisée des métaux précipités et faible toxicité). Cependant, les électrolytes ne fonctionnant pas dans une atmosphère humide, l'électrodéposition nécessite l'utilisation de systèmes fermés remplis de gaz inerte, ce qui représente un obstacle majeur à l'utilisation de cette technique à l'échelle industrielle. Le projet SCAIL-UP, financé par l'UE, a réussi à concevoir, développer et valider une usine pilote à l'échelle de 200 litres, qui a permis l'électrodéposition d'aluminium sur des prototypes industriels de pièces 3D en polymère (ABS) et en métal (alliages de nickel), en utilisant des liquides ioniques (LI). De nouveaux composants, esthétiques et résistants Se basant sur les connaissances acquises par de précédents projets, SCAIL-UP a pu modifier les conditions du traitement pour réaliser l'électrodéposition d'aluminium avec des liquides ioniques, en suivant deux voies. Comme l'explique le Dr Mónica Solay, coordinatrice du projet, «La standardisation du procédé est un facteur essentiel pour son industrialisation. C'est pourquoi nous avons réalisé une validation du procédé et certaines tâches préliminaires de standardisation avec des prototypes aéronautiques et automobiles réels.» Premièrement, en se concentrant sur le secteur automobile, l'équipe a développé une pièce en plastique (substrats polymères), métallisée avec une esthétique aluminium. La structure multicouche de la base confère des avantages à sa surface, en particulier une résistance élevée à la corrosion. Par ailleurs, l'allègement du véhicule permet de réduire ses besoins énergétiques. Cette technique peut d'autre part se substituer à des procédés dangereux, comme la galvanoplastie au nickel et au chrome. Deuxièmement, se concentrant sur les applications aéronautiques, en particulier les pales et vannes de turbines haute performance à gaz, l'équipe a entrepris de développer une nouvelle technologie d'aluminisation qui diffuse l'aluminium par un procédé en deux temps: une électrodéposition initiale utilisant des liquides ioniques, suivie d'un processus de traitement thermique sous vide pour produire un matériau intermétallique (aluminiure de nickel). Elle a ainsi obtenu un revêtement de surface aluminium protégé de la corrosion et de l'oxydation à hautes températures. Le projet a également pu explorer d'autres caractéristiques, telles que la résistance à l'usure et le pouvoir lubrifiant. Après avoir été confronté à des problèmes majeurs comme la protection contre l'humidité, la corrosion due aux liquides ioniques, le contrôle d'automatisation, etc. le procédé a été adapté aux conditions industrielles, la ligne pilote ayant alors été conçue et réalisée. Apporter un avantage concurrentiel et écologique à la fabrication dans l'UE En proposant une alternative aux revêtements au chrome, SCAIL-UP contribue directement aux objectifs environnementaux de l'Europe. Comme l'explique le Dr Mónica Solay, «selon le Bureau européen de l'environnement, les métaux de haute technologie sont d'un des principaux secteurs concernés par le Programme d'action pour l'environnement pour atteindre les prochains objectifs européens de croissance. Ce projet donnera aux secteurs automobile et aéronautique la possibilité de choisir des produits écologiques de haute qualité qui n'étaient jusqu'ici pas réalisables, tout en sensibilisant la société à l'égard du programme environnemental de l'UE.» À court terme, pour affiner le procédé, en particulier pour les applications aéronautiques, cette technologie continuera à subir des essais dans des usines pilotes. Si les clients manifestent un intérêt suffisant, la technologie pourra être exploitée commercialement dans des usines pilotes en interne, dès qu'elle sera prête et optimisée. En cas de montée en puissance de cette technologie, il est envisagé de mettre en place une installation à l'échelle industrielle, capable de traiter des volumes plus importants.
Mots‑clés
SCAIL-UP, automobile, aéronautique, revêtements, fabrication verte, électrodéposition, aluminium, liquides ioniques, composants
