Comment le choix du substrat influence-t-il les performances du revêtement MAO ?
Rôle fondamental du substrat dans la performance du revêtement MAO
Le choix du substrat est probablement le facteur le plus critique déterminant la performance, la qualité et même la faisabilité d’un revêtement par Oxydation Micro-Arc (MAO). Le substrat n’est pas une base passive : il participe activement à la réaction électrochimique, influençant directement le mécanisme de croissance du revêtement, sa microstructure et ses propriétés finales. Un mauvais choix de matériau peut entraîner un revêtement poreux, faiblement adhérent ou fonctionnellement insuffisant.
Compatibilité fondamentale : l’exigence des métaux « valves »
Avant tout, le substrat doit être un « métal valve » — principalement l’aluminium, le magnésium ou le titane. Ces métaux forment une couche d’oxyde stable, adhérente et passive lorsqu’ils sont polarisés anodiquement. Cette couche oxyde initiale est le précurseur que le procédé MAO transforme en revêtement céramique épais. Des métaux comme le zinc, le cuivre ou l’acier ne peuvent pas former cette couche protectrice et sont donc incompatibles : ils se dissolvent ou génèrent une calamine non protectrice sous les hautes tensions du procédé.
Impact de la composition de l’alliage sur la structure du revêtement
Même parmi les métaux compatibles, la composition exacte de l’alliage joue un rôle déterminant. Les éléments d’alliage créent des phases secondaires qui réagissent différemment lors du procédé MAO.
Alliages d’aluminium :
Silicium (Si) : Une teneur élevée en silicium, comme dans les alliages moulés sous pression courants tels que A380, constitue le défi le plus fréquent. Les particules de silicium restent largement inertes et non oxydées, s’intégrant dans la couche d’alumine en croissance. Cela perturbe l’uniformité du revêtement, créant une structure plus poreuse et hétérogène qui réduit la résistance à la corrosion et à l’usure. Pour une performance optimale, un alliage à faible teneur en silicium tel que A360 est fortement recommandé.
Cuivre (Cu) : Les phases interméalliques riches en cuivre s’oxydent à des vitesses différentes et peuvent créer des zones faibles dans le revêtement. Ces zones sont très sensibles à la corrosion galvanique localisée, compromettant gravement la fonction protectrice du revêtement.
Alliages de magnésium : Bien que la MAO soit très efficace pour protéger le magnésium réactif, une teneur élevée en impuretés (Fe, Ni, etc.) peut créer des sites où la corrosion par piqûres peut débuter sous un revêtement en apparence sain.
Alliages de titane : Généralement très compatibles, la plupart des alliages génèrent des revêtements de haute qualité et bien adhérents.
Influence sur les propriétés fonctionnelles du revêtement
La composition du substrat dicte directement des paramètres critiques de performance :
Adhérence : Un alliage compatible permet la formation d’un gradient métallurgique propre entre le métal et la céramique, assurant une excellente adhérence. Les éléments incompatibles créent des interfaces faibles sujettes au délaminage.
Résistance à la corrosion : Un revêtement uniforme et sans défaut, développé sur un substrat compatible (ex. A360), fournit une barrière supérieure, atteignant facilement plus de 1000 heures en brouillard salin. Sur un alliage comme l’A380, les particules de silicium créent des voies de pénétration pour les agents corrosifs, entraînant une défaillance prématurée.
Résistance à l’usure et dureté : La croissance de la phase α-alumine dure et protectrice est plus homogène sur un substrat uniforme. Les éléments perturbateurs comme le silicium peuvent agir comme des concentrateurs de contraintes, réduisant la résistance globale à l’abrasion.
Implications pratiques pour la conception et la fabrication
C’est pourquoi le choix du substrat ne peut pas être une réflexion secondaire. Il s’agit d’une décision fondamentale prise dès la phase de service de conception des pièces moulées. Spécifier le bon alliage d’aluminium moulé sous pression selon les performances recherchées du revêtement est essentiel. Bien qu’un alliage à forte teneur en silicium puisse être moins coûteux et plus facile à mouler, son revêtement MAO inférieur peut entraîner des défaillances, annulant les économies initiales et compromettant la fiabilité du produit sur le terrain.
