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Le revêtement augmente la durée de vie des alliages à haute température

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L'un des plus grands défis de l'utilisation des alliages à haute température est que leur durée de vie est limitée par la corrosion. Outre les temps d'arrêt pour la maintenance, la corrosion provoque l'écaillage, et ces écailles peuvent contaminer les produits pendant la production.

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Un procédé de revêtement nouvellement développé peut adresser prolonger la durée de vie des alliages à haute température pour les usines chimiques et les fours, indique Heraeus, le fabricant du revêtement. Grâce à un dépôt par aérosol, les alliages sont protégés par une couche de ⍺-Al2O3. Ce revêtement breveté empêche les changements microstructuraux, les vides et les précipitations, explique l'entreprise, de sorte que la corrosion des alliages est réduite. En conséquence, la durée de vie est jusqu'à huit fois plus longue.

Parmi les applications possibles, citons les fours de calcination et de séchage, qui sont utilisés dans la production de substrats métalliques ou la fabrication de matériaux pour batteries. En évitant les impuretés, on réduit les déchets et on augmente la productivité.

Utilisés dans de nombreuses applications de processus, les alliages haute température se caractérisent par une résistance au fluage et une résistance mécanique élevées à des températures plus élevées. En raison de ces caractéristiques, ils sont utilisés dans de nombreuses applications où les températures sont comprises entre 400 et 1400°C (752 et 2552°F). Cependant, si les alliages contiennent au moins 0,5 % d'aluminium, ils ont une capacité limitée à se protéger en formant une couche d'Al2O3 à la surface de l'alliage.

Cependant, à des températures inférieures à 1000°C (2552°F), des phases métastables telles que θ- et ɣ-Al2O3 se forment. Lorsque la température augmente et diminue, des transitions de phase se produisent avec des changements de volume correspondants. Ces transitions de phase conduisent à des vides qui permettent à la corrosion de se produire. De plus, l'aluminium nécessaire à la formation de la couche d'Al2O3 est rapidement consommé, l'alliage est appauvri et ses propriétés en souffrent.

Pour prouver l'efficacité du revêtement breveté, Heraeus a mené une étude. L'alliage 602 (NiCr25FeAlY), un alliage MCrAlY avec une teneur en aluminium de 1,8 à 2,4 pour cent, a été utilisé. Les échantillons ont été recouverts d'une couche de ⍺-Al2O3 de 5 µm d'épaisseur par dépôt en aérosol à température ambiante. Un traitement thermique de 50 heures à 1000°C (1832°F) a ensuite été effectué, simulant la température de l'application réelle. Contrairement à un échantillon non traité, l'échantillon revêtu ne présente aucun changement microstructurel en coupe transversale de microscopie à balayage.

Ces résultats peuvent être transposés à tous les alliages de nickel ayant une teneur minimale en aluminium de 0,5 %.