Issue |
Matériaux & Techniques
Volume 100, Number 5, 2012
Ecomatériaux, recyclage, écoconception, cycle de vie / Eco-materials, recycling, eco-conception, life cycle
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Page(s) | 387 - 400 | |
Section | Ecomatériaux, recyclage, écoconception, cycle de vie / Eco-materials, recycling, eco-conception, life cycle | |
DOI | https://doi.org/10.1051/mattech/2011132 | |
Published online | 06 June 2012 |
Vers une approche cycle de vie de revêtements métalliques destinés à des applications industrielles
Towards a life cycle approach of metallic coatings carried out for industrial applications
1
INSA Strasbourg, 24 boulevard de la Victoire, 67000
Strasbourg,
France
e-mail : nicolas.serres@insa-strasbourg.fr
2
IMFS, 2 rue
Boussingault, 67000
Strasbourg,
France
3
UTBM/LERMPS, site de Sévenans, 90010
Belfort Cedex,
France
Reçu :
22
Juin
2011
Accepté :
6
Octobre
2011
Les dépôts électrolytiques de chrome dur, utilisés pour protéger certaines pièces contre l’usure et la corrosion, vont disparaître à cause de l’utilisation de Cr(VI). L’évaluation environnementale de meilleures technologies en traitements de surface semble nécessaire pour innover dans ce domaine. Elle repose dans cette étude sur une analyse de cycle de vie (ACV), prenant en compte l’environnement au niveau des matériaux et des procédés. Parmi les solutions étudiées, la projection thermique, d’ores et déjà utilisée industriellement présente certains atouts bien que les résultats ne soient pas toujours satisfaisants pour des raisons de porosité et de microstructure des dépôts. L’apport du laser permettant la construction de dépôts plus denses est ici également étudié. Les deux procédés sont en fait très complémentaires et les résultats, techniques et environnementaux obtenus avec ces deux technologies, sont comparés. L’ACV réalisée sur les différents dépôts élaborés par projection plasma, projection HVOF, rechargement laser et par un procédé hybride couplant projection plasma et refusion laser in situ démontre leur avantageuse propreté par rapport aux dépôts de chrome dur. Une étude mécanique approfondie, qui justifie la durée de vie des dépôts, prouve également que ces alternatives plus écologiques sont également pertinentes pour certaines applications industrielles.
Abstract
Environmental regulations are nowadays effective. Thus, it seems necessary to find surface coatings with justified environmental behaviour, implementing life cycle assessment of the processes. This paper aims to replace electrolytic hard chromium plating by dry coatings, carried out by thermal spraying, laser cladding and an innovative technology which combines APS and simultaneous laser remelting. The better ecological level of coatings is demonstrated by the use of Life Cycle Assessment (LCA) methodology. In order to improve some well-known drawbacks of thermal spraying, laser remelting was combined to thermal spraying. Whereas hard chromium plating is affected by its characteristic microcrack structure, and APS by surface fatigue, laser coatings show an adhesive wear mechanism corresponding to a wear by oxidation in case of laser remelting. If the corrosion kinetics are comparable according to the selected process, mechanisms change. In case of as-sprayed sample, porosity lets the electrolyte reach the substrate, while the in situ remelted sample substrate is not reached. Concerning hard chromium replacement, laser in situ remelted NiCrBSi could be a good solution.
Mots clés : Eco-conception / analyse de cycle de vie (ACV) / traitements de surface / usure / corrosion
Key words: Ecodesign / life cycle assessment (LCA) / surface coatings / wear / corrosion
© EDP Sciences, 2012
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