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Anodisationprocédé couche minceAnodisationprocédé couche mince
CETIM : les rendez-vous technologiquesLes traitements de surface des alliages légers (aluminium)BOURGES le jeudi 27 juin 2013
CETIM : les rendez-vous technologiquesLes traitements de surface des alliages légers (aluminium)BOURGES le jeudi 27 juin 2013
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� Zodiac Aerospace / ZH / DEC�Contexte�OAS et fatigue thermique�OAC, OAS et réglementation REACH�Plan de développement�Cahier des charges�REACH, alternatives identifiées�Solution technique retenue�Paramètres techniques de réalisation�Caractéristiques / performances�Conclusions / Perspectives / Questions
SommaireSommaire
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Zodiac Aerospace / ZH / DECZodiac Aerospace / ZH / DEC
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� Zodiac Aerospace� Leader mondial des équipements et systèmes aéronautiques montés à bord des
avions commerciaux et hélicoptères� 98 sociétés réparties sur les différents continents.� Environ 26 000 collaborateurs
� Zodiac Hydraulics (ZH)� Conception et fabrication d’équipements et de sous-systèmes hydrauliques
aéronautiques (civil et militaire)� CHATEAUDUN (28)� Environ 300 collaborateurs
�DEC� Traitement de surface� CORMENON (41)� Environ 100 collaborateurs
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�Pourquoi ce développement ?Répondre à deux forts enjeux imposés par les exigences techniques et écologiques auxquelles doivent répondre les produits aéronautiques :
�OAS et tenue aux cycles de température (fatigue thermique).�OAC et réglementation européenne Reach.
�Collaboration DEC / ZHDEC est partenaire industriel de ZH pour le traitement de composants stratégiques (corps de servovalves)
�Contribution de DEC : Apporter son expertise technique, ses moyens de production et son réseau de partenaires (chimistes).�Contribution de ZH : apporter sa connaissance des conditions d’exploitation, ses moyens d’essais, de caractérisation et assurer le pilotage du développement.
ContexteContexte
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�ConstatL'anodisation sulfurique, lorsqu'elle est employée sur des alliages d'aluminium contenant du cuivre, présente la caractéristique de se faïencer lorsqu'elle est soumise à des variations cycliques de températures.Ce phénomène, évolutif, peut conduire àune décohésion de l'alumine par rupture de la couche barrière.
OAS et fatigue thermiqueOAS et fatigue thermique
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�Effets sur les équipements� Perte des qualités de la couche (protection contre la corrosion, isolement
électrique …).� Création d’un réseau de stries propice aux fuites hydrauliques sous les joints
d’étanchéité.
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OAC, OAS et réglementation ReachOAC, OAS et réglementation Reach
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Plan de développementPlan de développement
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Cahier des chargesCahier des charges
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REACH, alternatives identifiéesREACH, alternatives identifiées
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Process actuelSubstance concernée par REACH
Alternatives
Dégraissage chimique Borate Dégraissage chimique sans borate
Décapage sulfo chromiqueChrome
hexavalent
Décapage sans chromeAlcalin : soude diluée
Acide : Sulfonitro ferritique
Anodisation chromiqueChrome
hexavalent
Anodisation sulfo tartrique (TSA)Sol gel
AnaphorèseAnodisation sulfurique couche mince
Colmatge au bichromate de potassium
Chrome hexavalent
Pré colmatage avec chrome trivalentPré colmatage au molybdateSuivi colmatage eau chaude
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�Dégraissage sans borate�Décapage sans acide sulfochromique�Anodisation en milieu sulfurique mince avec paramèt res
adaptés� Imprégnation de la couche avec inhibiteur de corros ion (Cr+3)�Colmatage complet
Solution technique retenueSolution technique retenue
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�Préparation de surface� Mise en propreté
� Dégraissage alcalin (Lumia clean 111 ®)� Dégraissage acide (Lumia clean 130 ®)
� Activation de surface� Surtec 495L ®
� Paramètre important :� Taux d’attaque global (gamme complète) : 0.7 à 1.2 µm /
face.
Paramètres techniques de réalisationParamètres techniques de réalisation
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Préparation de surface
Anodisation
Finition
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�Anodisation� Electrolyte
� Acide sulfurique xx
� Température d’anodisation� xx
� Cycle de courant� Montée : 0 à xx V en 15 minutes� Palier : xx V pendant 12 minutes
� Épaisseur de couche� 2 à 6 µm
Paramètres techniques de réalisationParamètres techniques de réalisation
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Préparation de surface
Anodisation
Finition
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�Coloration de la couche� Coloration par absorption
� Durée : 5 à 8 minutes
� Imprégnation de la couche� Inhibiteur de corrosion (Cr+3)
� Lanthane 613.3 ®� Durée avec coloration : 15 à 20 minutes� Durée sans coloration : 20 à 30 minutes
�Colmatage� Colmatage hydrothermal complet
� Eau déionisée� Température : 97 à 100 °C� Durée : 30 minutes
Paramètres techniques de réalisationParamètres techniques de réalisation
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Préparation de surface
Anodisation
Finition
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� Les études de fatigue thermique sont réalisées par cyclage thermique avec 3 classes de températures :� +85 °C� +135 °C� +170 °C
� La caractérisation est réalisée avec un modèle math ématique de « plaques équivalentes » construit à partir de mesur es réalisée sous microscopie optique (x 1000).� Nombre de plaques totalement incluses : Ni� Nombre de plaques partiellement incluses : Ne� Largeur de fissure : Lf (en µm)� Nombre de micro porosités dans la zone de comptage : Nc
� La caractérisation porte sur :� Le niveau d’endommagement de la couche : D (en %)� La section de fuite par fissure : Sf (en µm²)� L’absence de décohésion
Caractéristiques / PerformancesCaractéristiques / Performances
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Résultats : fatigue thermiqueRésultats : fatigue thermique
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Anodisation couche mince
OAS 8 à 12 µm colorée
Caractéristique OAS colorée Anodisation couche mince
D 15 % 5 %
Sf 45 µm² 5 µm²
Décohésion Oui, dès cycle 6 Non
EN AW-2024 T351, dégradation après 10 cycles à 135 ° C
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Caractéristique OAC BP 30 mg/l(NF EN 2101)
OAS mince + CR3 + H2O
Aspect Uniforme - Continu - Lissepas de tache - pas de poudrage
Uniforme - Continu - Lissepas de tache - pas de poudrage
Épaisseur > à 1.5 µm 2 à 6 µm
Rigidité diéléctrique Uc ≥ 150 V Uc ≥ 150 V
Perte du pouvoir absorbant(NF A 91-408)
Indice 0 à 1 Indice 0 à 1
Continuité de couche(ISO 2085)
Pas de point noir Pas de point noir
Tenue brouillard salin(NF EN 9227)
> 300 h Sans CR3 > 200 hAvec CR3 > 500 h
Coloration Limitée Possible
Caractéristiques / PerformancesCaractéristiques / Performances
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EN AW-2024 T351, comparaison entre OAC BP30 et OAS couche mince
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�Processus de substitution (Reach)� Aujourd’hui : pas de substitution universelle.� Repenser les fonctions et besoins au cas par cas et identifier la réponse
technique la plus adaptée.
�Réponse au phénomène de fatigue thermique� L’anodisation couche mince propose une alternative acceptable même si elle est
encore en deçà des performances obtenues sur les OAC.
�Appropriation� Déploiement de la solution anodisation couche mince au sein du groupe Zodiac
Aerospace.� Et vous?
Conclusions/ Perspectives/ QuestionsConclusions/ Perspectives/ Questions
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