Dureté et résistance à l’usure

Dureté

Les revêtements NIPLATE® se caractérisent par une dureté superficielle significativement supérieure à celle des matériaux de base généralement traités. Cette propriété contribue de manière déterminante aux performances tribologiques du composant, notamment en termes de résistance à l’usure et de stabilité des surfaces en service.

Par rapport aux revêtements traditionnels et aux technologies de surface comparables, telles que le nickelage électrolytique, l’oxydation anodique de l’aluminium et les traitements thermochimiques des aciers, les revêtements de nickelage chimique présentent des valeurs de dureté en moyenne plus élevées, comparables à celles du chrome dur, avec l’avantage d’une épaisseur uniforme et d’une meilleure maîtrisabilité dimensionnelle.

Il convient toutefois de souligner que la dureté du nickel chimique reste inférieure à celle obtenue avec des revêtements spéciaux à très haute performance, tels que le plasma spray ou le PVD/CVD. Ces technologies, bien qu’elles permettent d’atteindre des duretés supérieures, impliquent des différences substantielles en termes de coût, d’applicabilité géométrique et de complexité de procédé, ce qui limite leur emploi dans de nombreuses applications industrielles.

La dureté finale des revêtements NIPLATE® est fortement influencée par le traitement thermique post-dépôt, qui détermine l'évolution microstructurale de l'alliage Ni–P. Le tableau suivant présente des valeurs indicatives de dureté obtenues en fonction du type de traitement thermique appliqué.

Résistance à l'usure

La résistance à l’usure des revêtements NIPLATE® résulte de la combinaison d’une dureté élevée, de la cohésion du dépôt et de l’uniformité d’épaisseur. En particulier, les revêtements NIPLATE® 600 et NIPLATE® 600 SiC sont utilisés avec succès dans des applications soumises à l’usure abrasive, adhésive et par fretting.

Le NIPLATE® 600, caractérisé par une teneur moyenne en phosphore (environ 7 % dans l’alliage), offre une résistance élevée à l’usure aussi bien en conditions lubrifiées qu’à sec. La possibilité de combiner des épaisseurs de revêtement élevées (jusqu’à 50–70 µm) avec des traitements thermiques de durcissement permet d’augmenter significativement la durée de vie du composant, en atteignant des performances comparables à celles du chrome dur, avec l’avantage de ne pas nécessiter de reprises d’usinage ultérieures et de garantir une épaisseur uniforme également sur les surfaces internes.

Pour des applications particulièrement critiques, où l’usure constitue le principal facteur limitant, le NIPLATE® 600 SiC a été développé. Il s’agit d’un revêtement composite à matrice NIPLATE® 600 contenant des particules microcristallines de carbure de silicium (SiC) à une concentration de 20–30 % en volume.

Le carbure de silicium est un matériau céramique synthétique caractérisé par une dureté extrêmement élevée. Sa co-dépôt au sein de la matrice de nickel chimique confère au revêtement une résistance à l’usure abrasive exceptionnelle, jusqu’à 10 fois supérieure à celle du chrome dur. Ces caractéristiques rendent le NIPLATE® 600 SiC particulièrement adapté aux secteurs fortement sollicités, tels que le racing, le textile et les applications industrielles avec contact continu et sévère.

Test d’usure abrasive Taber Abraser

La méthode la plus couramment utilisée pour l’évaluation de la résistance à l’usure abrasive des revêtements de nickel chimique est le Taber Abraser Test, défini par la norme ASTM B733.

L’essai est réalisé selon des paramètres standardisés :

• Roues abrasives : CS-10
• Charge appliquée sur chaque roue : 1000 g
• Hauteur des buses d’aspiration : 1 mm

Pendant le test, l’éprouvette est montée sur un plateau rotatif et soumise à l’action combinée de roulement et de glissement des roues abrasives. Les résidus d’usure générés sont aspirés afin d’éviter toute interférence avec la mesure.

Le résultat de l’essai est exprimé par le Taber Wear Index (TWI), calculé comme la perte moyenne de masse de l’éprouvette, en milligrammes, sur 1000 cycles. Des valeurs de TWI plus faibles indiquent une résistance plus élevée à l’usure abrasive.

Le tableau suivant présente des valeurs indicatives de TWI pour les principaux revêtements NIPLATE® en fonction du traitement thermique appliqué.