Vanadium contre chrome dans les systèmes de revêtement par pulvérisation thermique

Introduction

Les systèmes de revêtement par projection thermique protègent les composants de la corrosion et de l'usure. Le vanadium et le chrome sont des composants clés de ces revêtements. Ils ont des propriétés différentes qui affectent leur comportement dans des conditions extrêmes. Dans cet article, nous verrons en quoi le vanadium est différent du chrome.

Aperçu des propriétés du matériau

Le vanadium est un métal ductile et léger. Il a une densité d'environ 6,0 grammes par centimètre cube, inférieure à celle du chrome qui est d'environ 7,2 grammes par centimètre cube. Le vanadium fond à environ 1910°C. Ce métal présente un bon mélange de solidité et de résistance. Sa microstructure, dans la plupart des cas, maintient des couches dures avec une certaine ductilité.

Lechrome a un point de fusion d'environ 1907°C. Le chrome est un métal extrêmement dur et résistant à la corrosion. Son oxyde forme une couche protectrice qui empêche les surfaces métalliques de se corroder davantage. Dans les applications de pulvérisation thermique, le chrome produit des revêtements durables et robustes. Son comportement à haute température est très fiable.

Les conclusions de diverses études indiquent que le vanadium, utilisé comme matière première pour la pulvérisation thermique, aurait tendance à créer des revêtements résistants à l'usure avec une densité plus faible. En revanche, les revêtements de chrome sont légèrement plus épais et présentent une structure extrêmement lisse et régulière. Ces éléments sont essentiels pour décider quel est le meilleur matériau pour une utilisation industrielle particulière.

Considérations relatives au traitement par projection thermique

Le processus de pulvérisation thermique repose sur la fusion d'une poudre et sa projection sur une surface. Dans ce cas, les caractéristiques physiques de la matière première sont importantes. Les particules de vanadium peuvent être plus facilement fondues dans certains systèmes. Elles sont moins sujettes à une oxydation prématurée. Il faut toutefois veiller à ne pas appliquer une température de flamme trop élevée.

Les poudres de chrome doivent également être contrôlées avec soin. Elles sont plus susceptibles de former une couche d'oxyde avant d'atteindre le substrat. Cette couche d'oxyde peut favoriser ou empêcher l'adhérence du revêtement, en fonction des paramètres du processus. Les opérateurs ajustent souvent la taille des particules et l'énergie cinétique afin d'améliorer la qualité du revêtement pour les deux métaux.

Le contrôle de la température et la distance de pulvérisation sont des facteurs importants. En pratique, les techniciens utilisent des conditions de traitement qui maintiennent une température optimale. Ils utilisent des débits de gaz et des vitesses de particules calibrés. Par exemple, une température de flamme d'environ 2500°C et une distance de pulvérisation contrôlée peuvent aider à générer un revêtement uniforme avec moins d'oxydes dans les deux métaux. Ces facteurs contribuent à garantir des performances plus prévisibles lorsque le revêtement est mis en service.

Comparaison des performances

Le vanadium et le chrome ont tous deux leurs propres avantages lorsqu'ils sont utilisés dans un revêtement par pulvérisation thermique. Les revêtements au vanadium résistent généralement bien à l'usure. Ils fonctionnent bien dans les applications où la surface entre en contact avec l'érosion causée par des particules ou des éclaboussures de liquide. Des tests en laboratoire ont montré que les revêtements au vanadium réduisaient l'usure jusqu'à 20 % par rapport aux surfaces non revêtues.

Les revêtements de chrome offrent souvent une meilleure résistance à la corrosion et sont privilégiés dans les applications où l'humidité et les produits chimiques agressifs détruisent le substrat. Les revêtements de chrome résistent à l'épreuve du temps lorsqu'ils sont appliqués à des composants dans des fours industriels ou à des équipements marins. Les tests de performance indiquent que la couche d'oxyde protectrice du chrome peut réduire les taux de corrosion jusqu'à 30 % dans des conditions sévères.

Les performances relatives des revêtements dépendent du substrat et de l'environnement. En cas de frottement élevé, le vanadium peut réduire les contraintes thermiques. Pour la résistance chimique lors d'une exposition à long terme aux acides, le chrome reste un très bon choix. La connaissance des performances de chaque métal permet de faire un choix pratique.

Applications industrielles

Les industries choisissent ces métaux en fonction des problèmes auxquels elles sont confrontées quotidiennement. Les revêtements au vanadium sont courants dans les industries où l'usure est la principale préoccupation. Par exemple, les pièces des turbines hydrauliques, les outils de coupe et les dispositifs à forte usure sont souvent recouverts d'un revêtement de vanadium par pulvérisation thermique. Dans les composants automobiles et aérospatiaux, un poids minimum et une résistance à l'usure acceptable sont les principales préoccupations.

Les revêtements de chrome sont utilisés dans les environnements corrosifs. Les applications typiques comprennent les pièces des usines chimiques, le matériel maritime et les pièces des fours à température élevée. Dans la plupart des cas, la formation d'un film d'oxyde stable de chrome améliore la durée de vie de la pièce dans des environnements agressifs. Les deux métaux ont également été utilisés dans les aubes de turbines et les compresseurs industriels où la fiabilité est une préoccupation.

Les ingénieurs et les techniciens se réfèrent à des études de cas dans lesquelles les revêtements de vanadium ont réduit les temps d'arrêt dus à l'usure abrasive. Dans des applications similaires, les revêtements de chrome ont permis de réduire les coûts de maintenance grâce à leur résistance à la corrosion. Ces leçons détaillées tirées de nombreuses applications réelles ont permis aux industries de faire correspondre les propriétés des matériaux à des exigences spécifiques.

Tableau de comparaison

Pour plus d'informations, veuillez consulter le siteStanford Advanced Materials (SAM).

Conclusion

Le chrome et le vanadium confèrent tous deux des attributs positifs aux systèmes de revêtement par pulvérisation thermique. Le vanadium est un métal léger avec une excellente résistance à l'usure qui convient bien aux composants mécaniques et à la réduction des frottements. Le chrome a une bonne résistance à la corrosion avec une surface lisse et dure. Votre choix dépendra des besoins spécifiques de l'application et de l'environnement.

Questions fréquemment posées

F : Quel est l'un des avantages des revêtements en vanadium ?

Q : Ils offrent une excellente résistance à l'usure dans les environnements abrasifs.

F : En quoi le chrome est-il utile dans les environnements corrosifs ?

Q : Il forme une couche d'oxyde protectrice qui réduit la corrosion.

F : Quelles sont les industries qui utilisent couramment ces revêtements par projection thermique ?

Q : Des industries comme l'automobile, l'aérospatiale et le traitement chimique utilisent ces revêtements.