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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMS ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMS ZODIAC HYDRAULICS Anodisation procédé couche mince Anodisation procédé couche mince CETIM : les rendez-vous technologiques Les traitements de surface des alliages légers (aluminium) BOURGES le jeudi 27 juin 2013 CETIM : les rendez-vous technologiques Les traitements de surface des alliages légers (aluminium) BOURGES le jeudi 27 juin 2013

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Page 1: Anodisation procédé couche mince - Centre de … · ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMS ZODIAC HYDRAULICS Zodiac Aerospace / ZH / DEC Contexte OAS et fatigue thermique OAC, OAS et réglementation

ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

Anodisationprocédé couche minceAnodisationprocédé couche mince

CETIM : les rendez-vous technologiquesLes traitements de surface des alliages légers (aluminium)BOURGES le jeudi 27 juin 2013

CETIM : les rendez-vous technologiquesLes traitements de surface des alliages légers (aluminium)BOURGES le jeudi 27 juin 2013

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

� Zodiac Aerospace / ZH / DEC�Contexte�OAS et fatigue thermique�OAC, OAS et réglementation REACH�Plan de développement�Cahier des charges�REACH, alternatives identifiées�Solution technique retenue�Paramètres techniques de réalisation�Caractéristiques / performances�Conclusions / Perspectives / Questions

SommaireSommaire

2 juillet 2013 - Page 2

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

Zodiac Aerospace / ZH / DECZodiac Aerospace / ZH / DEC

2 juillet 2013 - Page 3

� Zodiac Aerospace� Leader mondial des équipements et systèmes aéronautiques montés à bord des

avions commerciaux et hélicoptères� 98 sociétés réparties sur les différents continents.� Environ 26 000 collaborateurs

� Zodiac Hydraulics (ZH)� Conception et fabrication d’équipements et de sous-systèmes hydrauliques

aéronautiques (civil et militaire)� CHATEAUDUN (28)� Environ 300 collaborateurs

�DEC� Traitement de surface� CORMENON (41)� Environ 100 collaborateurs

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�Pourquoi ce développement ?Répondre à deux forts enjeux imposés par les exigences techniques et écologiques auxquelles doivent répondre les produits aéronautiques :

�OAS et tenue aux cycles de température (fatigue thermique).�OAC et réglementation européenne Reach.

�Collaboration DEC / ZHDEC est partenaire industriel de ZH pour le traitement de composants stratégiques (corps de servovalves)

�Contribution de DEC : Apporter son expertise technique, ses moyens de production et son réseau de partenaires (chimistes).�Contribution de ZH : apporter sa connaissance des conditions d’exploitation, ses moyens d’essais, de caractérisation et assurer le pilotage du développement.

ContexteContexte

2 juillet 2013 - Page 4

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

�ConstatL'anodisation sulfurique, lorsqu'elle est employée sur des alliages d'aluminium contenant du cuivre, présente la caractéristique de se faïencer lorsqu'elle est soumise à des variations cycliques de températures.Ce phénomène, évolutif, peut conduire àune décohésion de l'alumine par rupture de la couche barrière.

OAS et fatigue thermiqueOAS et fatigue thermique

2 juillet 2013 - Page 5

�Effets sur les équipements� Perte des qualités de la couche (protection contre la corrosion, isolement

électrique …).� Création d’un réseau de stries propice aux fuites hydrauliques sous les joints

d’étanchéité.

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OAC, OAS et réglementation ReachOAC, OAS et réglementation Reach

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Plan de développementPlan de développement

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

Cahier des chargesCahier des charges

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REACH, alternatives identifiéesREACH, alternatives identifiées

2 juillet 2013 - Page 9

Process actuelSubstance concernée par REACH

Alternatives

Dégraissage chimique Borate Dégraissage chimique sans borate

Décapage sulfo chromiqueChrome

hexavalent

Décapage sans chromeAlcalin : soude diluée

Acide : Sulfonitro ferritique

Anodisation chromiqueChrome

hexavalent

Anodisation sulfo tartrique (TSA)Sol gel

AnaphorèseAnodisation sulfurique couche mince

Colmatge au bichromate de potassium

Chrome hexavalent

Pré colmatage avec chrome trivalentPré colmatage au molybdateSuivi colmatage eau chaude

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

�Dégraissage sans borate�Décapage sans acide sulfochromique�Anodisation en milieu sulfurique mince avec paramèt res

adaptés� Imprégnation de la couche avec inhibiteur de corros ion (Cr+3)�Colmatage complet

Solution technique retenueSolution technique retenue

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�Préparation de surface� Mise en propreté

� Dégraissage alcalin (Lumia clean 111 ®)� Dégraissage acide (Lumia clean 130 ®)

� Activation de surface� Surtec 495L ®

� Paramètre important :� Taux d’attaque global (gamme complète) : 0.7 à 1.2 µm /

face.

Paramètres techniques de réalisationParamètres techniques de réalisation

2 juillet 2013 - Page 11

Préparation de surface

Anodisation

Finition

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

�Anodisation� Electrolyte

� Acide sulfurique xx

� Température d’anodisation� xx

� Cycle de courant� Montée : 0 à xx V en 15 minutes� Palier : xx V pendant 12 minutes

� Épaisseur de couche� 2 à 6 µm

Paramètres techniques de réalisationParamètres techniques de réalisation

2 juillet 2013 - Page 12

Préparation de surface

Anodisation

Finition

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

�Coloration de la couche� Coloration par absorption

� Durée : 5 à 8 minutes

� Imprégnation de la couche� Inhibiteur de corrosion (Cr+3)

� Lanthane 613.3 ®� Durée avec coloration : 15 à 20 minutes� Durée sans coloration : 20 à 30 minutes

�Colmatage� Colmatage hydrothermal complet

� Eau déionisée� Température : 97 à 100 °C� Durée : 30 minutes

Paramètres techniques de réalisationParamètres techniques de réalisation

2 juillet 2013 - Page 13

Préparation de surface

Anodisation

Finition

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

� Les études de fatigue thermique sont réalisées par cyclage thermique avec 3 classes de températures :� +85 °C� +135 °C� +170 °C

� La caractérisation est réalisée avec un modèle math ématique de « plaques équivalentes » construit à partir de mesur es réalisée sous microscopie optique (x 1000).� Nombre de plaques totalement incluses : Ni� Nombre de plaques partiellement incluses : Ne� Largeur de fissure : Lf (en µm)� Nombre de micro porosités dans la zone de comptage : Nc

� La caractérisation porte sur :� Le niveau d’endommagement de la couche : D (en %)� La section de fuite par fissure : Sf (en µm²)� L’absence de décohésion

Caractéristiques / PerformancesCaractéristiques / Performances

2 juillet 2013 - Page 14

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

Résultats : fatigue thermiqueRésultats : fatigue thermique

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Anodisation couche mince

OAS 8 à 12 µm colorée

Caractéristique OAS colorée Anodisation couche mince

D 15 % 5 %

Sf 45 µm² 5 µm²

Décohésion Oui, dès cycle 6 Non

EN AW-2024 T351, dégradation après 10 cycles à 135 ° C

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Caractéristique OAC BP 30 mg/l(NF EN 2101)

OAS mince + CR3 + H2O

Aspect Uniforme - Continu - Lissepas de tache - pas de poudrage

Uniforme - Continu - Lissepas de tache - pas de poudrage

Épaisseur > à 1.5 µm 2 à 6 µm

Rigidité diéléctrique Uc ≥ 150 V Uc ≥ 150 V

Perte du pouvoir absorbant(NF A 91-408)

Indice 0 à 1 Indice 0 à 1

Continuité de couche(ISO 2085)

Pas de point noir Pas de point noir

Tenue brouillard salin(NF EN 9227)

> 300 h Sans CR3 > 200 hAvec CR3 > 500 h

Coloration Limitée Possible

Caractéristiques / PerformancesCaractéristiques / Performances

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EN AW-2024 T351, comparaison entre OAC BP30 et OAS couche mince

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ZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC AIRCRAFT SYSTEMSZODIAC HYDRAULICS

�Processus de substitution (Reach)� Aujourd’hui : pas de substitution universelle.� Repenser les fonctions et besoins au cas par cas et identifier la réponse

technique la plus adaptée.

�Réponse au phénomène de fatigue thermique� L’anodisation couche mince propose une alternative acceptable même si elle est

encore en deçà des performances obtenues sur les OAC.

�Appropriation� Déploiement de la solution anodisation couche mince au sein du groupe Zodiac

Aerospace.� Et vous?

Conclusions/ Perspectives/ QuestionsConclusions/ Perspectives/ Questions

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