MAO – Oxydation micro-arc

MAO Mise en place d’un procédé pilote de conversion anodique micro-‐
arc (MAO) des alliages légers et son optimisation en vue du transfert de technologie Objectif La conversion anodique des alliages légers (Al, Ti, Mg) en céramique par oxydation micro-‐arc (MAO) est un procédé avancé de traitement de surface visant la formation d’une couche dure et adhérente en céramique à la surface d’un substrat. La couche de conversion de céramique (Al2O3, TiO2 , MgO) apporte à la surface de l’alliage de multiples fonctionnalités telles que la dureté, la résistante à l’usure, la protection contre la corrosion, la résistance diélectrique, protection thermique, tout en gardant la ductilité et la résilience du substrat pour répondre aux déformations subies. Malheureusement, lors du traitement par MAO apparait à la surface de la couche fonctionnelle une couche très poreuse ne présentant aucun intérêt mécanique. A l’heure actuelle aucun industriel travaillant sur cette technologie n’a trouvé d’autre moyen que l’usinage mécanique pour enlever cette couche. Ce projet vise à proposer des méthodes alternatives pour empêcher ou enlever cette couche poreuse. L’étude systématique des paramètres de déposition et le développement d’un processus d’ablation chimique ou électrochimique de la couche poreuse font l’objet de ce travail. Pour se faire, l’institut de microtechnologies appliquées (IMA) utilise ses compétences dans le domaine des dépositions et des traitements chimiques ainsi que pour la caractérisation des surfaces. Technique MAO Figure 1 -‐ Principe de la MAO
Le procédé de conversion se déroule dans une cuve contenant des électrolytes (ions oxygénés), la pièce à traiter (en alliage léger) sert d’anode, les parois de la cuve jouent le rôle de la cathode (Figure 1). Le principe est de soumettre à la pièce à traiter des impulsions de courant très élevé pendant des laps de temps très courts. Lors du ce processus, la pièce en métal s’oxyde progressivement à la surface. En augmentant le potentiel anodique à plus de 200V, le film d’oxyde isolant est rompu et des micro-‐arcs apparaissent. Si une telle tension élevée est maintenue, de nombreux micro-‐arcs s’amorcent et se déplacent rapidement sur toute la surface immergée de l’échantillon. Les micro-‐arcs électriques provoquent à la surface du métal la formation d’oxydes durs qui permettront au métal de résister à l’usure et à la corrosion. Lors du procédé, beaucoup de phénomènes se déroulent en même temps à la surface de la pièce. Ainsi, l’anodisation par micro-‐arcs électriques est un procédé très complexe faisant intervenir beaucoup de paramètres tels que la densité de courant, la nature, la température et les conditions hydrodynamiques de l’électrolyte, la forme et le temps de maintient des impulsions de courants, ainsi que la géométrie des pièces à traiter. Les couches de céramiques réalisées par MAO permettent de conférer aux surfaces traitées de nouvelles caractéristiques mécaniques et physico-‐chimiques très intéressantes. La couche de conversion céramique (Al2O3, TiO2) d’épaisseur généralement comprise entre 1 et 80 µm apporte à la surface du substrat de multiples fonctionnalités telles que la dureté, la résistance à l’usure, la protection contre la corrosion, la résistance diélectrique, la protection thermique, tout en gardant la ductilité et la résilience du substrat pour répondre aux déformations subies. De plus, l’adhérence au substrat est excellente, car l’interface entre la couche de conversion et le substrat est quasi-‐inexistante. Principalement utilisés pour la résistance à l’usure, les revêtements MAO peuvent exhiber des couleurs sobres (blanc, noir, beige, brun) en rajoutant de différents sels dans l’électrolyte de base. Ils peuvent aussi être appliqués comme revêtements biocompatibles à base de hydroxyapatites [1]. Références : [1] Ping Huang, Ke-‐Wei Xu and Yong Han, Preparation and apatite layer formation of plasma electrolytic oxidation film on titanium for biomedical application, Materials Letters, 59 (2005) 185-‐189.

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