Types de finitions métalliques : finition des pièces usinées

Lorsque vous utilisez des pièces usinées directement après usinage dans vos applications, le taux de corrosion, de fatigue, etc., est élevé, entraînant des défaillances. C'est pourquoi, même après usinage complet, nous utilisons des finitions métalliques qui améliorent la durabilité des surfaces. Cet article vous présentera les différentes finitions métalliques. À la fin de cet article, vous trouverez un moyen simple de choisir la finition métallique adaptée à votre application. Commençons donc par une brève introduction aux finitions métalliques.

Qu'est-ce que la finition des métaux pour les pièces usinées ?

Pièces usinées CNC Bien que présentant une finition de surface très soignée, ils ne résistent pas à la corrosion, même en conditions normales. Nous utilisons différents traitements de surface, comme la galvanisation, pour créer une couche protectrice sur la surface des pièces usinées.

Finition du métal après usinage

L'exigence fondamentale de la finition des métaux après usinage est d'améliorer la durabilité de la surface en augmentant la résistance à la corrosion. Ensuite, les finitions métalliques offrent différentes couleurs qui embellissent les pièces usinées.

Pourquoi les finitions de surface sont-elles importantes pour les composants usinés ?

Les finitions de surface offrent une résistance à l'usure et à la corrosion, ainsi qu'un aspect esthétique. Le tableau suivant présente les différents types de finitions et leurs applications :

Sélecteur de traitement de surface

Comment la finition des métaux améliore les pièces usinées

Cette section vous donne un aperçu des raisons pour lesquelles nous ne pouvons pas nous passer de la finition des métaux et de la manière dont elle améliore la durabilité des pièces usinées.

Améliorer la résistance à la corrosion

Un procédé de finition métallique, comme la galvanisation, dépose une couche protectrice de zinc à la surface de la pièce usinée. Cette couche constitue alors une barrière entre la surface et l'environnement, favorisant ainsi la corrosion.

Amélioration de la dureté de surface et de la durée de vie

Les finitions métalliques fournissent des nitrures ou un placage au chrome sur la surface, ce qui augmente la dureté et augmente finalement la durée de vie.

Meilleure apparence pour les pièces visibles

Si vous avez besoin d'une meilleure apparence pour les pièces visibles, vous devrez utiliser un procédé de finition du métal comme le polissage ou le revêtement en poudre.

Répondre aux exigences de surface fonctionnelle

Si vos pièces usinées doivent être utilisées dans l'électronique ou les implants médicaux, vous devrez toujours utiliser des finitions métalliques comme le placage à l'or, etc.

Quels sont les différents types de revêtements sur le métal ?

Les finitions métalliques sont divisées en trois catégories principales, que vous étudierez dans cette section de l'article.

Revêtements additifs (galvanoplastie, revêtement en poudre)

Dans les revêtements additifs, un revêtement est préparé en déposant le matériau couche par couche sur le substrat. Il existe deux types de revêtements additifs :

• Electroplating
• Revêtement poudre

Revêtements de conversion (anodisation, passivation)

Ce type de finition métallique consiste à transformer la surface du métal de base en une couche protectrice par un procédé chimique. Les principaux types sont les suivants :

• Anodisation
• Passivation

Finition mécanique (polissage, sablage, meulage)

Ce procédé est très différent des revêtements chimiques ou additifs. Il consiste à modifier la surface du matériau par la force, comme on modifie sa texture, etc. En voici quelques exemples :

• Polissage
• minage
• Meulage

Galvanoplastie et placage autocatalytique pour pièces usinées

Ce procédé de finition des métaux ne peut être utilisé que pour les matériaux conducteurs. Il consiste à déposer un matériau sur le métal de base grâce à un courant électrique. Ce courant rend la surface conductrice, de sorte que le revêtement ionisé tombe sur la surface conductrice du métal de base.

Galvanoplastie : métaux couramment utilisés

Voici quelques métaux courants que vous pouvez utiliser pour la galvanoplastie :

• Quel métal ne peut pas être galvanisé directement ?

Certains métaux ne peuvent pas être électrodéposés directement, comme l'aluminium et ses alliages, qui réagissent instantanément avec l'oxygène et produisent de l'Al.₂O₃Cette couche d’oxygène conduit à une mauvaise adhérence des autres couches.

Zingage au tonneau pour petites pièces

Il s'agit d'un procédé de galvanoplastie permettant d'appliquer efficacement une couche de zinc sur de petites pièces conductrices. Il est utilisé pour la finition de masse.

Placage autocatalytique : avantages pour les géométries usinées complexes

Le plus grand avantage de ce procédé est que vous pouvez recouvrir efficacement des formes complexes sans électricité.

Applications : Connecteurs électriques, composants aérospatiaux

Ses applications sont courantes dans les connecteurs électriques et les composants aérospatiaux, tels que les fixations en titane (Ti-6Al-4V) nickelées à l'aide d'un procédé de placage autocatalytique.

Options de revêtement en poudre et de peinture

Procédé de finition des métaux, dans lequel une poudre de revêtement est appliquée sur la surface du substrat par procédé électrostatique. Ce procédé est l'inverse de la peinture, où le matériau de revêtement est d'abord mélangé à un liquide, puis appliqué. Parmi les options de peinture possibles, on trouve le revêtement par immersion, le revêtement par pulvérisation, la pulvérisation électrostatique humide, etc.

Types de couleurs de revêtement en poudre

Chaque couleur de revêtement en poudre a son utilité, par exemple :

• RAL Classic : utilisé pour les composants de sécurité, il compte plus de 190 couleurs
• D'autres systèmes incluent la correspondance Pantone (plus de 2300 XNUMX couleurs) et des finitions métalliques spéciales, etc.

Avantages de l'utilisation du revêtement en poudre

Le revêtement en poudre vous offre les avantages suivants :

1. Durabilité améliorée
2. Bonne résistance à l'environnement
3. Solution économique
4. Très faible gaspillage de matériau de revêtement

Quand la peinture liquide est un meilleur choix pour les pièces usinées

Si vous avez besoin de films minces, que la géométrie de la pièce est complexe et que le substrat est sensible à la température, vous devez alors choisir des options de peinture liquide.

Epaisseur de revêtement

Le revêtement par poudre permet de former des couches épaisses, de 60 à 120 µm, tandis que les options de peinture liquide permettent de former des films minces allant jusqu'à 15 à 50 µm d'épaisseur.

Considérations relatives à la protection des surfaces

Le revêtement en poudre offre une meilleure résistance à la corrosion que les systèmes de peinture liquide. Des expériences montrent qu'un substrat recouvert de poudre peut facilement supporter 500 heures d'exposition au sel, tandis que les substrats peints avec une peinture liquide présentent des problèmes de durabilité.

Traitements d'anodisation et de passivation

Anodisation

La couche d’oxyde protectrice est déposée sur le substrat par un processus électrostatique.

Passivation

Une couche protectrice et non réactive est formée sur le substrat grâce à des traitements chimiques ou de surface. Parfois, l'oxydation naturelle est également utilisée.

Pièces en aluminium anodisé

Ces pièces en aluminium anodisé sont principalement utilisées dans les applications aérospatiales en raison de la dureté élevée des films anodisés.

Pièces usinées en titane anodisé

Ces pièces sont utilisées dans les implants médicaux en raison de leur biocompatibilité, de leur dureté élevée et de leur résistance à l'usure.

Composants usinés en acier inoxydable par passivation

Vous pouvez utiliser des pièces usinées en acier inoxydable passivé dans les outils chirurgicaux et les équipements alimentaires.

Meilleur ou plus épais, avec ces traitements de finition de surface ?

Souvent, vous entendez l’expression «Qualité, pas quantitéIl en va de même pour l'anodisation ou la passivation, même si les revêtements sont moins épais, mais de haute qualité. Ils offrent une résistance élevée à la corrosion, une dureté et une résistance à l'usure élevées. Grâce à leur légèreté, nous utilisons des pièces anodisées dans l'industrie aéronautique. Les films anodisés sont très durables.

Finition de surface mécanique pour pièces usinées

La finition mécanique de surface consiste à modifier mécaniquement, par abrasion ou par coupe, la surface d'un objet. Dans cette section, nous aborderons brièvement certaines opérations liées à la finition mécanique de surface.

Finitions pour le contrôle de la texture de surface

Voici les opérations que nous utilisons pour obtenir la texture de surface selon nos exigences. Ces opérations sont spécifiquement utilisées pour les pièces usinées en acier inoxydable, en aluminium et en titane :

• Finition en métal brossé

Ce procédé permet d'obtenir une texture de surface à grain linéaire à l'aide de meules ou de billettes. La rugosité de surface peut atteindre 0.4 à 1.6 μm. Il est couramment utilisé pour les panneaux, les garnitures architecturales, etc.

• Finition métal satiné

Pour une texture peu éblouissante avec une rugosité de surface de 0.2 à 0.8 μm, vous pouvez utiliser des traitements abrasifs uniformes, comme les bandes Scotch Brite. Cette finition métallique est utilisée dans les instruments médicaux et les équipements agroalimentaires.

• Finition métallique mate

Si vos composants usinés doivent présenter un aspect mat et dépoli, utilisez un sablage à l'aide de fines billes de verre. Ce procédé permet d'obtenir un Ra de 0.1 à 0.4 μm et est utilisé dans les instruments optiques et militaires.

Finition métallique brossée, satinée ou mate

Le tableau suivant présente une comparaison entre ces finitions en fonction de deux propriétés liées à la surface.

Finitions pour un aspect brillant

Un aspect brillant se caractérise par une surface très brillante et réfléchissante. Pour obtenir une telle surface, utilisez les procédés suivants :

Polissage et polissage

Polissage

Des papiers abrasifs (du plus grand au plus petit nombre) sont utilisés jusqu'à ce que la finition miroir soit obtenue.

Polissage

Vous pouvez utiliser des disques de coton avec des composés pour un brillant final. Parmi les composés courants, on trouve le rouge blanc pour l'acier inoxydable et le rouge vert pour le titane.

Nettoyage uniforme des surfaces

Lors de l'usinage, des rayures subsistent souvent à la surface, créant des contraintes lors des applications et, à terme, des défaillances. C'est pourquoi les procédés suivants sont mis en œuvre pour obtenir une surface uniforme de l'objet.

• Explosion de perles

Le substrat est frappé par de nombreuses billes de verre fines pour obtenir une surface uniforme de Ra 1.5–3.2 μm.

• Sablage abrasif

Dans certaines applications, comme la peinture, une surface rugueuse est nécessaire. Des billes d'oxyde d'aluminium sont écrasées sur le substrat.

Électropolissage

Pour des surfaces ultra-lisses et exemptes de contaminants, vous pouvez recourir à l'électropolissage. Ses applications courantes sont l'industrie des semi-conducteurs et les équipements pharmaceutiques.

Choisir la bonne finition métallique pour votre pièce usinée

Nous avons déjà abordé de nombreux procédés de finition des métaux, mais il ne faut pas les utiliser à l'aveuglette. Certains critères ou facteurs déterminent la pertinence des techniques de finition des métaux. Cette section vous aidera à choisir une finition spécifique pour votre pièce usinée :

Éléments clés à considérer :

Voici les facteurs clés qui affectent l’adéquation du processus de finition du métal.

• Environnements sujets à la corrosion : vérifiez si l'environnement est difficile, comme l'eau de mer, puis utilisez le processus de finition du métal anodisé.
• Fonction: Vous devriez avoir une idée de la fonction dont vous avez besoin pour la finition, par exemple si vous avez besoin d'une finition miroir, effectuez un électropolissage.
• Niveau de finition requis :Si vous envisagez d'utiliser une pièce usinée pour la peinture, utilisez alors un sablage abrasif pour une surface rugueuse.

Métaux de base : L'aluminium, l'acier, le laiton, le titane, etc., sont compatibles avec différentes techniques de finition des métaux. Il est important de connaître leurs propriétés de surface, notamment leur réactivité.

• Travaux préparatoires requis :voyez si vous avez besoin de travaux de préparation pour le processus de finition métallique respectif.
• Coût : Le facteur le plus fondamental est probablement que vous devez d’abord connaître votre budget avant de choisir le processus de finition du métal.

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Applications de la finition des métaux dans les industries de pièces usinées

Dans des secteurs critiques comme l'aéronautique, les procédés de finition des métaux revêtent une importance capitale car ils assurent la durabilité des pièces usinées. Examinons quelques applications importantes :

Composants de précision pour l'aérospatiale et la défense

Les alliages d'aluminium, comme l'alliage d'aluminium 2024-T3, sont anodisés et utilisés dans les composants de structures aéronautiques. Les alliages de titane (Ti-6Al-4V) sont anodisés pour la fabrication de fixations résistantes à la corrosion.

Pièces de moteur et de transmission automobiles

Alliages d'acier, par exemple 4140Les boulons sont plaqués Zn-Ni. Les alliages d'aluminium comme l'A380 sont en poudre et utilisés dans les couvercles de soupapes.

Matériel électronique et de communication

• Alliages de cuivre, par exemple C11000, sont plaqués or pour les connecteurs RF
• Alliages d'aluminium, par exemple 5052, sont anodisés pour le blindage EMI

Avantages et inconvénients des différentes finitions métalliques

Discutons des avantages et des inconvénients que vous pouvez avoir en utilisant des finitions métalliques pour vos pièces usinées.

Avantages

• Protection: contre la corrosion et l'usure
• Esthétique: Les finitions métalliques rendent vos pièces usinées plus belles grâce aux couleurs et à la douceur.
• Performances fonctionnelles : Les finitions métalliques sont utiles pour obtenir des propriétés fonctionnelles telles que la conductivité et la réflectivité.

Limites

Prix:Certaines techniques de finition des métaux, comme le nickel chimique, sont très coûteuses.

Temps de traitement: ces techniques de finition des métaux peuvent être plus lentes, par exemple, il faut 3 à 4 heures pour l'anodisation dure.

Restrictions matérielles : Tous les matériaux ne sont pas compatibles avec une technique de finition métallique, c'est-à-dire que les thermoplastiques ne sont pas compatibles avec la galvanoplastie.

Conclusion

Nous utilisons quotidiennement de nombreuses techniques de finition des métaux pour nos pièces usinées. Ces finitions améliorent la résistance à la corrosion et à l'usure, l'esthétique et la conductivité. Chez TUOFA, notre atelier d'usinage de précision CNC propose différentes finitions pour de nombreux projets sur mesure. Nous choisissons les techniques de finition en fonction de l'état de surface souhaité. Par exemple, pour un aspect non réfléchissant, nous optons pour le sablage. Tous les matériaux ne sont pas compatibles avec toutes les techniques de finition.

FAQ

Quelle est la meilleure finition métallique pour les pièces usinées CNC ?

Cela dépend des propriétés de surface souhaitées. Si vous recherchez une bonne adhérence, une surface rugueuse est idéale.

Peut-on combiner plusieurs finitions sur une seule pièce usinée ?

Oui, nous procédons souvent d'abord au grenaillage de nos pièces usinées, puis à l'anodisation. Vous obtenez alors une texture et une couleur.

Quelle est la finition la plus durable pour le métal ?

La finition métallique, qui offre une résistance exceptionnelle à la corrosion et à l'usure, est considérée comme la finition la plus durable. Le chromage dur en fait partie.