L’oxydation micro-arc modifie-t-elle les dimensions ? Quelle est l’épaisseur typique du revêtement ?
Du point de vue de la fabrication et de l’ingénierie, l’oxydation micro-arc (MAO), également appelée oxydation électrolytique plasma (PEO), est un traitement de surface robuste pour les métaux à valve tels que l’aluminium, le titane et le magnésium. Un aspect critique pour tout service d’usinage de précision est son impact sur les dimensions des pièces.
Impact dimensionnel de l’oxydation micro-arc
Oui, l’oxydation micro-arc modifie les dimensions d’une pièce, et cela doit être pris en compte dès les étapes de conception et d’usinage. Le procédé MAO consiste à former une couche d’oxyde céramique directement à partir du métal de base, par décharges électriques à haute tension. Cette croissance ajoute du matériau à la surface d’origine.
La caractéristique essentielle est que le revêtement se développe à la fois vers l’intérieur et vers l’extérieur de la surface initiale du composant. En général, environ deux tiers de l’épaisseur totale du revêtement se développent vers l’intérieur du substrat, et un tiers vers l’extérieur. Cela signifie :
Augmentation nette de la taille : La pièce finale sera plus grande que le brut usiné. La croissance vers l’extérieur augmente directement les dimensions critiques.
Considérations de tolérances : Pour les composants à tolérances serrées, les dimensions avant MAO doivent être usinées plus petites afin de compenser l’épaisseur finale du revêtement. C’est une pratique fondamentale dans le prototypage CNC et la production lorsque la MAO est spécifiée.
Épaisseur typique du revêtement MAO
Les revêtements MAO sont nettement plus épais que les anodisations conventionnelles, offrant une résistance supérieure à l’usure et à la corrosion. L’épaisseur obtenue dépend fortement du matériau du substrat, des paramètres du procédé et de l’application visée.
Plage générale : L’épaisseur typique des revêtements MAO se situe entre 10 et 100 micromètres (µm), et dans certaines applications spécialisées, elle peut dépasser 150 µm.
Selon le matériau :
Alliages d’aluminium : Les revêtements fonctionnels courants varient entre 20 et 50 µm. Pour les pièces issues de l’usinage CNC de l’aluminium utilisées dans des environnements à forte usure, comme l’automobile ou l’aéronautique, des revêtements plus épais peuvent être appliqués.
Alliages de titane : Les revêtements sur les pièces en titane varient souvent entre 10 et 30 µm pour la résistance à l’usure, mais peuvent être plus épais pour des fonctions d’isolation thermique ou diélectrique.
Alliages de magnésium : En raison de la grande réactivité du magnésium, la MAO est une excellente méthode de protection, avec des épaisseurs typiques de 15 à 50 µm pour prévenir la corrosion.
Considérations d’ingénierie pour la conception et l’application
Conception adaptée au revêtement : Les arêtes vives et les angles aigus peuvent entraîner une croissance non uniforme du revêtement et une concentration d’arcs électriques. Des rayons généreux sont recommandés. Le procédé est bien adapté aux géométries complexes, ce qui le rend compatible avec les pièces issues de l’usinage multi-axes.
Post-traitement : La surface obtenue est généralement rugueuse et poreuse. Pour les applications nécessitant une surface lisse ou des dimensions précises, un meulage ou un rodage après MAO est nécessaire. Cela ajoute une étape de finition supplémentaire pour atteindre les tolérances finales.
Performance vs épaisseur : Bien qu’un revêtement plus épais offre généralement une meilleure résistance à l’usure et à la corrosion, il peut réduire la résistance à la fatigue du composant sous-jacent en raison de la microfissuration intrinsèque de la couche céramique et de l’effet d’encoche à l’interface revêtement-substrat.
Sélection d’application : La MAO est idéale pour les composants nécessitant une dureté de surface extrême, une isolation thermique ou une haute résistance diélectrique, lorsque la variation dimensionnelle est acceptable ou intégrée dans la conception. Elle est moins adaptée aux composants à tolérances ultra-serrées ou à parois fines, où l’épaisseur du revêtement représenterait une part significative de la taille de la caractéristique.
