Au cours de la dernière décennie, les réglementations environnementales et les initiatives globales, notamment REACh et ELV, ont entraîné une augmentation des dépenses de recherche et développement (R&D) pour de nombreuses entreprises. Pour soutenir son développement international, COVENTYA n’a pas hésité à investir en R&D.

Dans le domaine du traitement de surface, l’innovation est moins fréquente de nos jours, à moins de mettre nos équipes de R&D au défi de développer une technologie innovante pour remplacer une technologie héritée du passé. Dans le cas présent, nous parlons d’un procédé centenaire, éprouvé en production, dans le domaine Fonctionnel.  Par exemple, au cours de la dernière décennie, les initiatives environnementales ont obligé notre industrie à investir dans des programmes de R&D pour répondre aux préoccupations soulevées par le chrome hexavalent.

Les règlements, REACh, Clean Air Act et Clean Water Act, énoncent les exigences et les tolérances relatives à l’utilisation du chrome hexavalent pour les applications de traitement de surface. Ils fixent également des limites quant au taux de rejet autorisé pour le chrome hexavalent.

Aux États-Unis, ces lois sont appliquées par l’Agence américaine de protection de l’environnement des États-Unis qui fixe les normes. En 2012, elle a accepté la contribution de l’Association Nationale de Traitement de Surface américaine visant à interdire l’utilisation de composés per-fluorés PFOS/PFOA utilisés dans les systèmes au CrVI afin de contrôler les émissions dans l’air. En Europe, les composés PFOS sont interdits depuis 2008 et les composés PFOA font l’objet de restrictions depuis 2017, ce qui conforte nos programmes de recherche qui visent à éliminer leur utilisation dans toutes les technologies futures. Les propositions législatives les plus récentes en Europe prévoient un arrêt complet de toutes les exceptions restantes (y compris le chrome dur) d’ici 2025, considérant ainsi l’élimination définitive du chrome hexavalent en raison de l’absence d’alternatives.

Le chrome dur, plus connu sous le nom de chrome fonctionnel, est reconnu mondialement et la technologie COVENTYA CHROME 450 par exemple, représente une cible pour son remplacement par d’autres alternatives. La dangerosité au niveau environnemental de ce type de chimie est bien connue. Celle-ci est non seulement due aux préoccupations et impacts liés à la présence du chrome hexavalent dans les eaux usées et dans les émissions d’air, mais aussi aux composés per-fluorés que l’on vise à éliminer. Ces composés per-fluorés sont persistants, bioaccumulables et toxiques. Les objectifs sont de répondre à la demande actuelle de supprimer le CrVI des émissions dans l’air.

Il était également important de prendre en compte, dans notre technologie de remplacement, les anodes en plomb nécessaires au fonctionnement des applications de type CHROME 450 et qui constituent une source supplémentaire de contamination de l’environnement.

Cependant, il est important de tenir compte des avantages technologiques apportés par les applications de chrome fonctionnel : dureté élevée, résistance à l’abrasion, contrôle du frottement. Tous ces avantages permettent d’améliorer la durée de vie des pièces et composants nécessaires à de nombreuses industries telles que l’industrie aéronautique, hydraulique, etc.

Le succès et l’achèvement de notre projet de R&D ayant conduit à la formation d’un procédé de chrome dur à base de chrome trivalent nous permet maintenant de considérer les facettes négatives des systèmes à base de CrVI comme des préoccupations du passé.

En 2014, COVENTYA a donc développé un électrolyte sans chrome hexavalent. Au cours de cette période de développement, nous avons fait progresser la technologie en vue de sa commercialisation et, au cours de cette dernière année, nous avons travaillé à son industrialisation.

Connu aujourd’hui sous le nom de DURATRI 240, les dépôts obtenus satisfont ou, dans certains cas, dépassent même les exigences techniques des applications de chrome dur à base de CrVI actuellement commercialisées.

  • Système conforme aux exigences REACh, électrolyte exempt d’acide borique.
  • Aucun composé fluoré (PFAS) n’est utilisé afin de répondre aux exigences PEL.
  • Le procédé utilise des anodes exemptes de plomb.
  • Dépôt de chrome jusqu’à 500 µm d’épaisseur.
  • La dureté des dépôts varie de 800 à 1000 HV0,05 similaire à celle obtenue avec les dépôts au CrVI sans traitement thermique.
  • L’usure par abrasion selon la méthode de Taber (TWI) est de 1 à 3 mg/perte par 1000 cycles, comme pour les dépôts de CrVI.
  • Le procédé fonctionne avec 18 – 25 g/L de chrome métal, plus faible par rapport aux procédés à base de CrVI (moins de métal lors du traitement des déchets).
  • Le pH se situe entre 5,0 et 5.5, ce qui est bien moins corrosif et acide que celui des procédés à base de CrVI.

Le procédé DURATRI 240 présente des caractéristiques similaires de dépôt et le résultat obtenu au test de fatigue est meilleur que celui des dépôts à base de CrVI, ce qui est particulièrement critique pour les applications aéronautiques et pour bien d’autres systèmes techniques qui exigent des performances et une fiabilité élevées.

Comparaison des propriétés des dépôts de CrVI et de CrIII
PropriétésDépôts de

CHROME 450 CrVI 

Dépôts de

DURATRI 240 CrIII

Dureté800 – 1150 HV0.05800 – 1000 HV0.05
AspectDe brillant à terneBrillant à terne selon les conditions d’application
MorphologieMicrofissuresPresque aucune fissure visible après le traitement, mais présente après traitement thermique
Abrasion Taber
Indice d’usure Taber
(mg perte/1000 cycles)
TWI 1 – 3TWI 1 – 3 avec ou sans traitement thermique
Résistance corrosionProche de 96 heures de brouillard salinInsuffisant sans sous-couche nickel
Résistance à la fatigue400 MPa à 107 cycles500 MPa à 107 cycles
Effets de la températureDiminue la duretéAugmente la dureté jusqu’à 1500 HV, élargit les fissures du dépôt
Composition du dépôt

(% masse)

 Cr – 99%
C – <1%
O – < 1%
Cr – 93 – 94%
C – 3 – 4%
O – < 1%

D’un point de vue opérationnel, le procédé DURATRI 240 a d’autres différences importantes par rapport aux procédés à base de CrVI. Pour que les dépôts de CrIII soient correctement appliqués, les méthodes traditionnelles de préparation de surface avant application de chrome fonctionnel doivent être modifiées. La pratique de l’inversion de courant utilisée pour un grand nombre de substrats dans les bains de traitement à base de CrVI doit être impérativement évitée pour le DURATRI 240. La caractéristique du CrVI est d’avoir un pH bas, très acide, ce qui permet aux applicateurs d’utiliser l’inversion de courant comme étape d’activation. À l’inverse, le pH situé entre 5,0 à 5,5 des applications à base de CrIII ne permet pas d’obtenir cet avantage, le bain étant plus sensible à la contamination.  Pour réaliser avec succès une application de DURATRI 240 il convient de préparer la surface avec des séquences similaires à celles utilisées pour les dépôts de nickel chimique, dégraissage chimique, dégraissage électrolytique, activation acide, en fonction du type de substrat et une activation de la sous-couche de nickel pour de nombreux types d’alliage à haute résistance.

Passer à ce type de technologie constituera un défi pour certains applicateurs, en raison des exigences en matière d’équipement et de méthodologie de travail par rapport aux applications traditionnelles de dépôts à base de CrVI.  Les cuves de traitement, redresseurs et autres matériels devront être adaptés pour permettre l’installation d’une technologie DURATRI 240 CrIII.

C’est pourquoi COVENTYA poursuit actuellement activement la phase d’industrialisation de DURATRI 240 pour différents type d’applications. Les premières lignes de production ont démarré. L’équipe de COVENTYA est à votre disposition pour examiner vos besoins actuels et futurs en matière d’application de chrome fonctionnel.

COVENTYA n’arrête pas ici le développement de la technologie à base de CrIII DURATRI 240. Notre société maintient un programme actif de R&D / industrialisation appelé CRONOS 2024, démarré en octobre 2018 dans le cadre du programme français IRT M2P qui comprend 17 partenaires industriels et 2 partenaires universitaires, avec deux objectifs principaux.

Le premier est de fournir aux parties intéressées la possibilité de traiter des pièces représentatives avec la technologie DURATRI 240 dans les lignes pilotes et industrielles de l’IRT ou de ses filiales et de mettre en œuvre le procédé dans leurs installations. Le deuxième objectif est d’évaluer la capacité de la chimie à être modifiée ou repensée afin de répondre à des exigences spécifiques pour des applications haut de gamme, notamment dans les secteurs de l’aérospatiale et de la défense, qui ne peuvent être satisfaites actuellement avec la chimie de première génération. C’est pourquoi l’évolution de l’innovation chez COVENTYA reste un objectif majeur.

 

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