Quels post-traitements améliorent la résistance à la corrosion des composants Inconel ?
Du point de vue de l’ingénierie des matériaux et de la science de la corrosion, bien que les alliages Inconel tels que Inconel 718 et Inconel 625 possèdent intrinsèquement une excellente résistance à la corrosion grâce à leur couche d’oxyde riche en chrome, certains traitements postérieurs sont essentiels pour garantir que cette performance soit pleinement exploitée et non altérée par les artefacts de fabrication. Ces traitements visent à optimiser la chimie de surface, la microstructure et l’état physique de la pièce.
Procédés postérieurs essentiels pour améliorer la résistance à la corrosion
Les procédés suivants sont indispensables pour maximiser la résistance à la corrosion des composants Inconel, en particulier ceux fabriqués par fabrication additive ou usinage CNC.
1. Traitement thermique (stabilisation microstructurale)
Le traitement thermique est fondamental pour l’Inconel, remplissant un double rôle de soulagement des contraintes et de création d’une microstructure homogène et stable.
Détente et traitement de solution : Les contraintes résiduelles issues de l’usinage ou de la solidification rapide du DMLS peuvent créer des zones localisées à plus haute énergie, plus sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC). Un cycle approprié de détente ou de traitement de solution dissout les phases secondaires appauvries en chrome et homogénéise les éléments d’alliage, assurant la formation d’une couche passive uniforme.
Vieillissement (durcissement par précipitation) : Pour des alliages comme l’Inconel 718, le vieillissement précipite les phases de renforcement gamma prime et gamma double prime. Un cycle de vieillissement bien conçu évite la formation de phases délétères telles que la phase delta ou les phases Laves aux joints de grains, susceptibles de créer des cellules galvaniques et des voies d’attaque corrosive.
2. Pressage isostatique à chaud (HIP) — intégrité des pièces additives
Pour les composants DMLS, le pressage isostatique à chaud (HIP) est souvent obligatoire. Il soumet la pièce à une température et une pression gazeuse isostatique élevées, déformant plastiquement le métal pour refermer les pores internes, vides et défauts de non-fusion. Ces défauts internes peuvent servir de sites d’amorçage pour la corrosion par piqûres ou sous dépôt, en piégeant des milieux corrosifs et en créant des environnements localement agressifs. Le HIP élimine ces menaces cachées, améliorant considérablement la résistance à la corrosion localisée.
3. Finition et densification de surface
L’état de surface est la première ligne de défense. Une surface lisse et continue minimise les sites d’amorçage de piqûres.
Électropolissage : Ce procédé est particulièrement efficace pour l’Inconel. Il dissout anodiquement la surface, éliminant préférentiellement les micro-aspérités et impuretés, pour obtenir une finition lisse et brillante à l’échelle microscopique. Il enrichit également la surface en chrome, renforçant ainsi la formation et la stabilité de la couche d’oxyde passive.
Sablage ou microbillage : Bien qu’il produise une finition mate, il est utile pour éliminer les contaminants et les oxydes de surface. Cependant, il doit être suivi d’une étape de passivation pour restaurer la couche passive, car le sablage peut incruster des particules et altérer la surface.
Polissage mécanique : Pour des exigences esthétiques ou fonctionnelles, le polissage mécanique crée une surface très lisse, difficile d’accès pour les agents corrosifs.
4. Passivation chimique
La passivation est un traitement chimique crucial qui renforce la résistance naturelle à la corrosion de l’Inconel. Elle consiste à immerger le composant nettoyé dans une solution acide oxydante (généralement à base d’acide nitrique). Ce procédé :
Élimine le fer libre et autres contaminants exogènes incrustés lors de l’usinage ou de la manipulation.
Dissout les particules microscopiques de métal de base susceptibles d’agir comme points d’amorçage de corrosion galvanique.
Permet au chrome de l’alliage de réagir avec l’oxygène pour former une couche d’oxyde passive (Cr₂O₃) plus épaisse, uniforme et protectrice.
5. Revêtements avancés pour environnements extrêmes
Pour les environnements les plus agressifs, tels que dans l’industrie chimique ou le secteur du pétrole et gaz, des revêtements barrières supplémentaires peuvent être appliqués.
Revêtements PVD : Le dépôt physique en phase vapeur permet d’appliquer des revêtements céramiques minces, durs et inertes (par ex. CrN, TiAlN), offrant une résistance exceptionnelle à l’usure et à la corrosion.
Revêtements par projection thermique : Des couches plus épaisses de matériaux encore plus résistants peuvent être appliquées sur les composants soumis à une érosion-corrosion sévère.
Directives d’ingénierie pour une résistance optimale à la corrosion
Établir une séquence de post-traitement robuste : Une séquence efficace typique pour une pièce Inconel DMLS critique serait : détente des contraintes > HIP > traitement de solution & vieillissement > usinage des surfaces critiques > électropolissage ou polissage > passivation.
Prioriser l’intégrité interne des pièces AM : Pour tout composant fabriqué par voie additive, le HIP est incontournable pour atteindre une résistance à la corrosion comparable à celle du matériau forgé.
Spécifier les exigences de finition de surface : Définir clairement la rugosité de surface (Ra) requise en fonction de l’environnement de service. Un Ra plus faible (surface plus lisse) est généralement corrélé à une meilleure résistance à la corrosion.
Valider par des essais : Pour les applications critiques, les performances anticorrosion doivent être validées par des tests normalisés tels que l’ASTM G48 pour la résistance à la corrosion par piqûres et par crevasses.
