Les revêtements par projection thermique sont largement utilisés dans de nombreuses applications, mais leur préparation pour l’examen métallographique peut être difficile. Quels sont les principaux défis lors de la préparation des revêtements par projection thermique, et comment les surmonter?
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L’estimation de la porosité réelle d’un revêtement par projection après préparation métallographique fait toujours débat, car si le prépolissage et le polissage ne sont pas exécutés correctement, ils peuvent introduire des artefacts étrangers à la structure du revêtement.
Par exemple, dans un revêtement métallique ou métallique/céramique, le métal plus tendre flue dans les pores pendant le prépolissage. Si le polissage n’est pas rigoureux, cela peut dissimuler la porosité véritable. À titre de comparaison, les revêtements céramiques sont fragiles, et des particules sont arrachées à la surface pendant le prépolissage. Si le polissage n’est pas rigoureux, ces particules peuvent susciter à tort une impression de porosité élevée.
En règle générale, les difficultés fréquemment constatées lors de la préparation des revêtements par projection thermique pour la préparation métallographique incluent notamment:
Tronçonnage: le bridage de pièces revêtues par projection pour le tronçonnage peut provoquer une fissuration des revêtements friables ou comprimer les revêtements très tendres.
Enrobage: les résines d’enrobage à froid avec un retrait élevé peuvent endommager les revêtements présentant une faible adhérence au substrat. En raison de la différence de retrait, le revêtement n’est pas retenu par la résine, ce qui peut entraîner une délamination du revêtement pendant le prépolissage et le polissage.
Prépolissage et polissage: l’arrondissement des bords peut compromettre l’homogénéité du polissage et entraîner une interprétation erronée de la densité du revêtement. Par ailleurs, les reliefs entre le revêtement et le substrat créent une ombre susceptible d’être incorrectement interprétée.
Fig. 1: revêtement céramique par projection, polissage insuffisant
Fig. 2: même revêtement que la figure 1, polissage correct
Fig. 3: l’arrondissement des bords peut entraîner un polissage inégal et une interprétation erronée de la densité du revêtement. Dans ce cas, un polissage incorrect suggère une porosité moindre au milieu du revêtement
Fig. 4: les reliefs entre le revêtement et le substrat créent une ombre susceptible d’être incorrectement interprétée. Dans ce cas, un revêtement WC/Co par projection avec un polissage des reliefs présente une ligne sombre à l’interface résine/revêtement
Lors du choix d’une meule de tronçonnage, la principale considération est le matériau du substrat (généralement métallique). Toutefois, pour éviter le transfert de particules fragiles du revêtement, choisissez une meule comportant un liant lâche (tendre), en particulier lors du tronçonnage de pièces avec un revêtement céramique. Même en présence d’un revêtement céramique, celui-ci ne constitue qu’un faible pourcentage de la surface totale de la section transversale, et l’utilisation d’une meule de tronçonnage diamantée n’est pas nécessaire. En général, le tronçonnage peut être effectué avec une meule d’oxyde d’aluminium doux. Si le revêtement céramique est très épais, une meule de tronçonnage diamantée avec liant résine dense peut également être utilisée.
Il est possible que des fissures causées par le tronçonnage apparaissent dans le revêtement après le polissage final. Si c’est le cas, prépolissez et polissez à nouveau l’échantillon. Si la fissure est due au tronçonnage, elle disparaîtra généralement. Si la fissure n’est pas due au tronçonnage, elle réapparaîtra, ou des fissures apparaîtront dans d’autres endroits.
Conseil: comment protéger les revêtements friables et très tendres
Placer un morceau fin de polystyrène ou de caoutchouc entre les brides et l’échantillon peut contribuer à protéger les revêtements fragiles et très tendres contre les dommages.
Conseil: comment éviter le délaminage
Lors du tronçonnage de pièces autres que des coupons d’essai, effectuez le tronçonnage du revêtement vers le substrat, et non du substrat vers le revêtement. Ceci permet d’éviter que le mouvement de la meule de tronçonnage n’entraîne une délamination du revêtement du substrat.
Conseil: comment protéger les revêtements fragiles
Pour protéger les revêtements fragiles ou fins pendant le tronçonnage, effectuez une imprégnation sous vide avec une résine époxy d’enrobage à froid avant le tronçonnage. Les pièces tronçonnées peuvent ensuite être enrobées à nouveau, avant d’être prépolies et polies.
Fig. 5: fissure due au tronçonnage entre un revêtement par projection plasma et le substrat
Fig. 6: fissures causées par le tronçonnage
L’enrobage à chaud sous pression n’est pas recommandé, car il endommage facilement les revêtements par projection. Au lieu de cela, nous recommandons l’enrobage à froid avec une résine époxy (ProntoFix, EpoFix, CaldoFix-2). Toutefois, veuillez noter que les résines d’enrobage à froid avec un retrait élevé peuvent endommager les revêtements présentant une faible adhérence au substrat.
En règle générale, l’imprégnation sous vide est recommandée pour tous les revêtements. La profondeur d’imprégnation dépend du degré de porosité et des interconnexions entre les pores. L’imprégnation des revêtements très poreux est plus facile que celle des revêtements plus denses, tandis que l’imprégnation des revêtements dont la porosité est inférieure à 10% n’est pas possible.
Conseil: comment distinguer les vides
Il peut être difficile de distinguer les vides remplis de résines d’enrobage transparentes ou translucides et les éléments structurels du revêtement. La solution consiste à mélanger un colorant fluorescent (Epodye) à la résine d’enrobage à froid. Ceci aura pour effet de colorer les vides en jaune lors de l’utilisation d’un filtre passe-haut bleu et d’un filtre passe-bas orange. (Cette technique ne fonctionne pas sur les revêtements céramiques, car ceux-ci sont translucides, et l’ensemble du revêtement semble fluorescent.)
Fig. 7: endommagement d’un revêtement céramique par projection dû à un enrobage à chaud sous pression
Fig. 8: même revêtement que la figure 9, enrobage à froid
Fig. 9: revêtement WC/Co par projection plasma en champ clair
Fig. 10: même revêtement que la figure 11, lumière fluorescente
Les revêtements métalliques peuvent recevoir un polissage fin, soit avec une suspension diamantée 1 μm ou de la silice colloïdale (OP-U NonDry) appliquée sur un drap doux. L’utilisation de la suspension de silice fumée OP-S NonDry n’est pas recommandée pour le polissage des revêtements métalliques par projection, car elle produit trop de reliefs. Toutefois, la solution OP-S NonDry convient pour polissage final des revêtements en céramique, car elle confère de bons contrastes à la structure.
Lorsque vous réalisez des tests pour déterminer la méthode de préparation optimale, essayez à la fois le carbure de silicium et les suspensions diamantées. Dans certains cas, une suspension diamantée 1 µm peut être préférable à la silice colloïdale.
Exemple 1: revêtement métallique par projection
Fig. 11: Exemple 1: revêtement métallique par projection. Après prépolissage fin
Fig. 12: Exemple 1: revêtement métallique par projection. Polissage avec suspension 3 µm
Fig. 13: Exemple 1: revêtement métallique par projection. Après polissage final
Exemple 2: revêtement par projection céramique
Fig. 14: Exemple 2: revêtement par projection céramique. Après prépolissage fin
Fig. 15: Exemple 2: revêtement par projection céramique. Polissage avec suspension 3 µm
Fig. 16: Exemple 2: revêtement par projection céramique. Après polissage final