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Chrome dur (à base de CrVI)

Le chrome est un métal dur qui est trop fragile pour être utilisé seul, mais qui offre d'excellentes propriétés de surface lorsqu'il est appliqué comme revêtement sur d'autres métaux. Le chromage est l'application d'une couche de chrome métallique par dépôt électrolytique sur une pièce métallique. Il existe deux types de chromage :
- Dans le chromage décoratif, une couche fine et esthétique est déposée sur la pièce. En général, ces couches ne sont pas plus épaisses que 0,5 µm. Les robinets sanitaires et diverses pièces extérieures de motos et de voitures en sont des exemples. 
- Dans le chromage dur, également appelé chromage fonctionnel ou technique, des couches plus épaisses de haute dureté sont appliquées à des fins techniques. En général, l'épaisseur de ces couches de Cr peut varier entre quelques µm et plusieurs centaines de µm, mais la plus courante est de 5 à 50 µm.

Le chromage se fait par dépôt électrolytique dans un bain à base d'acide chromique (CrO3) et d'un catalyseur pour lequel on utilisait autrefois l'acide sulfurique. Les bains de chrome modernes utilisent une chimie de bain avec plusieurs catalyseurs, ce qui permet d'améliorer le processus de dépôt et les propriétés des couches. Les paramètres typiques du processus sont un bain de 
40 °C à 60 °C, et une densité de courant de 50 à 60 A/dm2, ce qui donne une vitesse de dépôt de 1 à 1,5 µm/minute. Au niveau des bords et des coins aigus, la couche se développe plus rapidement et une épaisseur supplémentaire se forme.
Le processus d'électrolyse s'accompagne d'un fort développement d'hydrogène gazeux. Il en résulte un risque réel de fragilisation de la pièce par l'hydrogène. Les aciers trempés sont particulièrement sensibles à ce phénomène. Pour éviter la fragilisation par l'hydrogène, un traitement thermique de 3 à 24 heures à 200 °C est recommandé.


Nature et caractéristiques

Les revêtements de chrome dur présentent des contraintes internes élevées. Ces contraintes contribuent à la dureté du revêtement, mais entraînent également la présence de nombreuses microfissures dans la couche. Un effet négatif des microfissures est qu'elles réduisent la résistance à la corrosion et à la fatigue. D'autre part, ils peuvent contribuer à une faible friction en formant des micro-réservoirs pour le lubrifiant.

 

 

Coupe transversale d'un revêtement de chrome dur sur un substrat en acier. La microstructure typique avec de nombreuses microfissures est visible, mais les microfissures ne s'étendent pas de la partie supérieure du revêtement au substrat.

 

Les couches de chrome dur ont une dureté de 800 à 1200 HV. La dureté diminue fortement à des températures supérieures à 400 °C. Les couches présentent également un faible coefficient de friction d'environ 0,2 par rapport à l'acier. Grâce à leur dureté élevée et à leur faible frottement, les couches présentent une grande résistance à l'usure.
En raison de la présence d'une forte peau d'oxyde, la couche de chrome elle-même présente une excellente résistance à divers produits chimiques. En raison de la présence de microfissures, la couche de chrome ne forme pas une barrière parfaite, mais elle assure une bonne protection anticorrosion du substrat, suffisante dans de nombreux cas. Si nécessaire, la protection contre la corrosion peut être augmentée en appliquant d'abord une couche de nickel. 
Grâce à sa peau d'oxyde, le chrome dur possède également des propriétés anti-adhérentes. Cela réduit la tendance à la charge et à la soudure à froid dans les contacts tribologiques et permet également aux matériaux polymères de moins adhérer à la surface.
Les revêtements de chrome dur peuvent être appliqués à divers métaux, notamment l'acier, l'acier inoxydable, l'aluminium, le cuivre et les alliages de cuivre, le nickel et le titane. Certains métaux tels que l'acier rôti et l'aluminium nécessitent un prétraitement spécifique.

 

Applications

Grâce à ses excellentes propriétés de couche et à la souplesse du processus de dépôt, le chrome dur a un large éventail d'applications. La couche peut être déposée sur de petites pièces et de très grandes pièces, la taille étant principalement limitée par les dimensions du bain. La couche peut également être appliquée avec une épaisseur variable : des couches minces (5 à 15 µm) sont utilisées en cas d'usure légère ou pour réduire la friction, plus l'usure est importante, plus la couche de chrome est épaisse, jusqu'à 300 µm et plus en cas d'usure et d'abrasion importantes. Les couches de chrome épaisses (500 µm et plus) sont utilisées pour réparer les surfaces usées. Dans ce cas, un post-traitement (meulage sur mesure, meulage à plat, polissage) est également nécessaire.
Voici quelques exemples d'applications industrielles :

 

- Automobile et motos : pistons, segments de pistons, amortisseurs et autres pièces qui se déplacent de manière cyclique sur de longues périodes, où le chromage dur prolonge considérablement la durée de vie grâce à la protection contre l'usure et à la réduction du frottement.
- Armes à feu : l'intérieur des canons des armes à feu est chromé dur.
- Aviation : les composants du train d'atterrissage sont chromés dur, tout comme divers composants en métal léger, afin d'augmenter les performances et la durée de vie. 
- Outillage : les outils de coupe, les poinçons, les matrices, les rouleaux de formage sont chromés dur pour réduire l'usure des outils et augmenter la qualité du produit.
- Engrenages, transmissions et pièces mécaniques : le chrome dur réduit l'usure due à la charge et au grippage.
- Réparation : le chromage dur peut être utilisé pour rétablir les dimensions originales de pièces usées ou pour ramener dans la tolérance des pièces mal usinées.
- Moules et vis d'extrusion dans la transformation des plastiques : les revêtements en chrome dur rendent les surfaces résistantes à l'usure, protègent contre la corrosion et réduisent l'adhérence des matériaux polymères.

 

Divers composants mécaniques


Amortisseurs 


Moules dans la transformation des plastiques


Composants des moteurs à combustion interne

 

> Alternatives au chrome VI 


Diverse mechanische componenten

Schokdempers

Mallen in kunststofverwerking

Onderdelen van verbrandingsmotoren

 

> Chrome VI alternatieven









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