La désignation du revêtement a un symbole pour l’étape que vous avez sautée

La source est ISO 4527:2003, Revêtements métalliques, revêtements autocatalytiques (sans courant) d’alliage nickel-phosphore, deuxième édition, revue et confirmée en 2021. Cette page s’appuie sur l’aperçu gratuit, qui contient l’introduction, le domaine d’application, les informations à fournir à la commande, la totalité de l’article sur la désignation et l’article 6 jusqu’à la résistance à la corrosion.

Un revêtement qui se dépose tout seul

L’introduction explique la chimie en trois phrases. Les revêtements sont obtenus par réduction catalytique d’ions nickel dans des solutions chaudes, généralement légèrement acides, à la pression atmosphérique, avec l’ion hypophosphite comme agent réducteur. Puis vient ce qui donne son nom au procédé : comme l’alliage de nickel déposé est lui-même un catalyseur de la réaction, le procédé s’entretient de lui-même.

Pas de courant. Cela a une conséquence que la norme énonce aussitôt, et c’est la raison pour laquelle on prescrit cette finition. Les revêtements sont d’épaisseur uniforme sur les pièces de forme irrégulière, si la solution de traitement circule librement sur leurs surfaces. Rien n’est plus épais sur l’arête parce que le courant s’y serait concentré, et rien n’est plus mince dans le creux parce que le champ n’y parvenait pas.

Cela mérite d’être mis à côté des autres normes de revêtement que nous avons lues pour ce site, car chacune répond différemment à la même question.

Deux des trois revendiquent l’uniformité, et une dit franchement où le dépôt s’amincit. Le cas du dépôt mécanique est traité sur notre page consacrée au zinc martelé par des billes de verre.

Un seul réglage, qui échange corrosion contre usure

Le dépôt est décrit comme une solution solide sursaturée de phosphore dans le nickel, thermodynamiquement métastable, contenant jusqu’à 14 % en fraction massique de phosphore. Ses propriétés dépendent de cette composition, de la solution de dépôt, de la préparation et de la qualité du substrat, et du traitement thermique après dépôt.

Puis le compromis, énoncé sans détour. La tenue à la corrosion est nettement améliorée lorsque la teneur en phosphore est portée à 8 % en fraction massique ou plus, alors que la résistance à l’usure est améliorée lorsque la teneur en phosphore descend sous ce niveau. Un seul nombre, qui fait varier deux propriétés en sens opposés, avec le point de bascule nommé.

Et une sortie partielle du compromis : avec un traitement thermique approprié, les revêtements à forte teneur en phosphore présentent une microdureté fortement accrue, et donc une meilleure résistance à l’usure. La nature de ce traitement thermique figure hors de l’aperçu gratuit, dans une annexe normative ; cette page n’en donne donc pas les conditions. Ce qui compte pour une spécification, c’est que la teneur en phosphore est un choix aux conséquences des deux côtés, et qu’elle figure dans la désignation.

Lire la désignation

La norme fournit son propre exemple détaillé, et le décoder est le moyen le plus rapide de voir quelle part d’un procédé une désignation de finition peut porter.

Les trois codes sont SR pour le détensionnement, HT pour le traitement thermique destiné à augmenter la dureté ou l’adhérence, et ER pour le dégazage contre la fragilisation par l’hydrogène. La température entre parenthèses est un minimum, pas une cible.

Voici maintenant le même revêtement sur aluminium, pour lequel la norme indique qu’aucun traitement thermique n’est requis :

Deux doubles barres obliques, aux deux endroits où la version acier portait des traitements thermiques. La notation ne se contente pas d’omettre les champs. Elle les écrit vides. Quiconque lit la chaîne plus tard voit qu’une case de détensionnement et une case de dégazage existaient et n’ont pas été remplies, ce qui est une information très différente d’une désignation qui ne mentionnait pas du tout de traitement thermique.

Ce sont les exemples illustratifs de la norme elle-même, pas des exigences. Les articles qui fixent quand chaque traitement est réellement requis se trouvent hors de l’aperçu gratuit, et rien n’en est cité ici.

Le côté électrolytique écrit encore ses codes autrement. L’ISO 4042 attribue une position à chaque couche facultative plutôt qu’à chaque traitement thermique, et elle a remplacé tout le système en 2018 ; c’est pourquoi un code comme A2K se lit comme une description de la finition, alors qu’un code actuel se lit comme une description du procédé.

Où l’épaisseur s’applique : une bille de 20 mm

L’article 6.4 répond à la question à laquelle toute norme de revêtement doit répondre d’une manière ou d’une autre, et il y répond avec un objet.

L’épaisseur indiquée dans la désignation est l’épaisseur locale minimale. Et cette épaisseur locale minimale doit être mesurée en tout point de la surface significative pouvant être touché par une bille de 20 mm de diamètre, sauf spécification contraire de l’acheteur.

Prenez une pièce et imaginez y faire rouler une bille de 20 mm. Partout où la bille peut toucher, le nombre s’applique. Là où elle ne peut pas atteindre, un petit angle rentrant, une fente étroite, le fond d’un filetage fin, l’exigence n’atteint pas non plus. C’est un essai géométrique que chacun peut appliquer sans discussion, et il est d’une concrétude inhabituelle pour une définition de champ d’application.

Les trois normes de revêtement que nous avons lues pour ce site donnent trois réponses différentes à la même question, ce qu’il vaut mieux garder en tête quand on compare des certificats.

Deux de ces valeurs sont des minima en un point et une est une moyenne sur un groupe. Une épaisseur sur un certificat ne signifie donc pas la même chose dans chaque cas, et la page sur la shérardisation (en anglais) explique pourquoi la valeur moyennée est moyennée.

Ce qui peut être refusé et ce qui ne peut pas l’être

L’article 6.2 classe l’aspect en trois groupes, et ce classement est plus net que d’habitude.

• Pas un motif de refus : les imperfections et variations dues à l’état de surface du métal de base, nommément rayures, pores, marques de laminage et inclusions, qui subsistent malgré une bonne pratique de finition des métaux. De même les taches et oxydes colorés formés par un traitement thermique après revêtement, sauf si une atmosphère de traitement thermique particulière a été spécifiée
• Un motif de refus : les cloques ou fissures visibles à l’œil nu qui résultent d’un traitement thermique effectué par l’applicateur
• À ne pas revêtir du tout : la norme dit sans ambages que les métaux de base endommagés ne doivent pas être revêtus

La ligne de partage est : qui en est la cause. Les défauts arrivés avec la pièce relèvent de l’acheteur, et la norme ajoute un avertissement qui mérite d’être transmis : les défauts présents dans le métal de base avant revêtement, y compris les défauts cachés, peuvent être reproduits par le revêtement. Les défauts créés par l’applicateur lors du traitement thermique relèvent de l’applicateur.

L’aspect lui-même est brillant, semi-brillant ou mat selon ce que spécifie l’acheteur, et il est jugé par rapport à des échantillons approuvés. L’article sur la commande ajoute la réserve qui rend honnête le jugement sur échantillon : les échantillons approuvés peuvent se détériorer avec le temps et peuvent devoir être remplacés à intervalles réguliers. Nous avons déjà rencontré l’aspect jugé sur échantillon, dans la norme qui ne dit jamais à quel point c’est noir ; celle-ci reconnaît au moins que la référence se dégrade.

Une autre attente est tempérée dans une note. L’état de surface d’un revêtement de nickel chimique n’est généralement pas meilleur que celui du substrat avant revêtement, sauf si le substrat est extrêmement lisse et qu’un micro-nivellement se produit. Le dépôt ne remet pas en ordre la pièce qu’il recouvre.

Et une note sur le brouillard salin

L’article 6.8 laisse la résistance à la corrosion et sa méthode d’essai à l’acheteur, renvoie à l’ISO 10289 pour les critères d’acceptation, et mentionne le brouillard salin acétique et le brouillard salin cupro-acétique pour évaluer la piqûration. Puis il ajoute une note :

Une valeur de brouillard salin est une comparaison entre procédés dans une condition artificielle unique. La norme le dit elle-même, dans l’article qui propose l’essai. Ce qu’une épaisseur apporte réellement en service, et sur quelle base, fait l’objet de notre page sur l’estimation de la durée de vie d’un revêtement.

Ce qui doit figurer sur la commande

L’article 4.1 énumère 14 éléments que l’acheteur doit fournir par écrit, dans le contrat, le bon de commande, la spécification du produit ou les plans. Quatre méritent d’être relevés, car ce sont ceux que l’on laisse le plus souvent implicites :

• La résistance à la traction de la pièce, avec les exigences relatives à tout traitement thermique avant et après revêtement. La résistance de la pièce est une donnée d’entrée dont l’applicateur a besoin, pas quelque chose à déduire du plan
• La surface significative, indiquée par des plans des articles ou par des échantillons convenablement marqués. Puisque l’exigence d’épaisseur est définie sur la surface significative, une désignation qui n’en indique pas n’a pas dit où elle s’applique
• Si une épaisseur maximale est mesurée avant ou après usinage du revêtement, point que la norme soulève spécifiquement pour la recharge de pièces usées ou trop usinées
• Si les pièces en acier doivent être démagnétisées avant revêtement, point figurant parmi les informations complémentaires, afin de limiter l’inclusion de particules magnétiques dans le revêtement

Le schéma est désormais le même pour toutes les normes de finition présentes sur ce site. La spécification est la description d’un procédé, la plupart des décisions qu’elle contient appartiennent à l’acheteur, et le principal service rendu par la norme est de donner à ces décisions des noms et un endroit où les écrire. L’ISO 4527 va un pas plus loin que les autres : elle donne un nom aux décisions qui n’ont jamais été prises.

Cet article traite de l’étape 5 : finition. L’ordre complet est support, filetage, tête, empreinte, finition et documentation. L’article anglais Specifying a screw explique pourquoi le modifier entraîne une reprise.

Questions fréquentes

Que signifie la double barre oblique dans une désignation ISO 4527 ?

Qu’une étape a été omise ou jamais spécifiée. L’article 5.1 prévoit que des doubles séparateurs doivent être utilisés pour indiquer qu’une étape ou une opération n’a pas été spécifiée ou a été omise. Une désignation Al//NiP(10)15/Cr0,5// montre donc deux cases vides là où la version acier du même revêtement porte un détensionnement et un dégazage contre la fragilisation par l’hydrogène.

Qu’est-ce que le nickelage chimique ?

L’ISO 4527 décrit les revêtements autocatalytiques de nickel-phosphore comme obtenus par réduction catalytique d’ions nickel dans des solutions chaudes, généralement légèrement acides, à la pression atmosphérique, avec l’ion hypophosphite comme agent réducteur. Comme l’alliage de nickel déposé est lui-même un catalyseur de la réaction, le procédé s’entretient de lui-même. Aucun courant électrique n’intervient, et les revêtements sont d’épaisseur uniforme sur les pièces de forme irrégulière si la solution circule librement sur leurs surfaces.

Plus de phosphore rend-il un revêtement de nickel chimique meilleur ?

Cela dépend de la propriété recherchée. L’introduction de l’ISO 4527 indique que la tenue à la corrosion est nettement améliorée lorsque la teneur en phosphore est portée à 8 % en fraction massique ou plus, alors que la résistance à l’usure est améliorée lorsqu’elle descend sous ce niveau. Elle ajoute qu’avec un traitement thermique approprié, les revêtements à forte teneur en phosphore présentent une microdureté fortement accrue, et donc une meilleure résistance à l’usure.

Où s’applique l’exigence d’épaisseur du revêtement ?

Partout où une bille de 20 mm peut toucher. L’article 6.4 indique que l’épaisseur spécifiée dans la désignation est l’épaisseur locale minimale, et qu’elle doit être mesurée en tout point de la surface significative pouvant être touché par une bille de 20 millimètres de diamètre, sauf spécification contraire de l’acheteur.

Un applicateur peut-il refuser des pièces pour des rayures qui existaient déjà ?

Non, et la norme dit aussi que ces pièces n’auraient pas dû être revêtues si elles étaient endommagées. Les imperfections et variations dues à l’état de surface du métal de base, nommément rayures, pores, marques de laminage et inclusions, ne doivent pas être un motif de refus. Par ailleurs, la norme prévoit que les métaux de base endommagés ne doivent pas être revêtus, et avertit que les défauts présents avant revêtement, y compris les défauts cachés, peuvent être reproduits par le revêtement.

Le nickel chimique améliore-t-il l’état de surface d’une pièce ?

En général non. Une note de l’article 6.3 indique que l’état de surface des revêtements de nickel autocatalytique n’est généralement pas meilleur que celui du substrat avant revêtement, sauf si la surface du substrat est extrêmement lisse et qu’un micro-nivellement se produit.

Un résultat de brouillard salin prédit-il la durée de vie du revêtement ?

Selon la norme, pas nécessairement. Une note de l’article 6.8 indique que les essais de corrosion en atmosphère artificielle ne sont pas nécessairement liés à la durée de vie ou aux performances de l’article fini. L’article laisse l’essai de corrosion et ses critères d’acceptation à l’acheteur.

Références

• ISO 4527:2003, Metallic coatings, autocatalytic (electroless) nickel-phosphorus alloy coatings, specification and test methods. Introduction, clause 1, clause 4, clause 5 and clause 6 as far as 6.8

L’ISO 4527:2003 a été lue à partir de l’aperçu accessible au public, qui pour cette norme contient les pages liminaires et le contenu jusqu’à la fin de 6.8, en page 6. Les articles 6.9 à 6.17, l’article 7 sur l’échantillonnage et les annexes A à D se trouvent hors de l’aperçu, et rien n’en est cité. Cela comprend l’annexe normative sur le traitement thermique, les recommandations sur l’épaisseur et la composition, et la procédure d’échantillonnage. Aucune température ni durée de traitement thermique n’est donnée ici comme exigence ; les chiffres des exemples de désignation sont les illustrations de la notation fournies par la norme elle-même et ne sont présentés que comme tels. Aucune valeur d’épaisseur n’est recommandée, les recommandations figurant dans une annexe hors de l’aperçu. L’article sur le dégazage contre la fragilisation par l’hydrogène après revêtement est lui aussi hors de l’aperçu ; cette page indique donc seulement que l’article existe, que la désignation réserve un champ ER et que l’acheteur doit fournir la résistance à la traction de la pièce. Rien n’est affirmé sur l’aptitude de ce revêtement aux fixations à haute résistance, et sa tenue à la corrosion n’est comparée numériquement à aucun revêtement de zinc. La norme est au stade 90.20, en examen systématique, et a été revue et confirmée pour la dernière fois en 2021 ; il s’agit de la deuxième édition, qui remplace l’ISO 4527:1987.