Qu'est-ce que la formation par pulvérisation?
La formation par pulvérisation est un processus de formation de métal qui crache du métal fondu atomisé sur un substrat en rotation pour former un lingot ou une billette de métal. Le taux élevé de solidification du processus donne une microstructure bien définie. Le processus produit un matériau similaire à celui obtenu par la métallurgie des poudres à une fraction du coût. Des billettes ou des barres de différentes formes sont possibles, en fonction de la forme du substrat. Le processus est applicable à une grande variété d'alliages.
En raison de leurs propriétés uniques, l’humanité manipule les métaux depuis des milliers d’années pour la fabrication d’instruments, d’outils, de navires et de divers équipements ou armes. Les outils et instruments modernes exigent des pièces métalliques qui s’emboîtent parfaitement et se déplacent sans heurts. De plus, ces pièces de précision doivent présenter une résistance et une dureté élevées, fonctions de la microstructure du métal solide.
En contrôlant soigneusement le processus de formage par pulvérisation, la taille, la forme et la composition des gouttelettes peuvent être manipulées pour créer les propriétés de finition souhaitées. Par exemple, les carbures, composés de métal et de carbone, jouent un rôle important dans la dureté finale de l'acier utilisé dans des environnements soumis à de fortes contraintes, par exemple dans l'espace ou sous l'eau. Lors de l'examen microscopique des tôles d'acier coulé, les cristaux de carbure sont considérés comme de longues chaînes, ce qui augmente la fragilité du produit final. La plupart de ces carbures sont des composés de chrome. Dans des tôles d'acier similaires formées par pulvérisation, les carbures sont plus petits, répartis uniformément et sont composés de vanadium, un métal plus résistant.
Le formage par pulvérisation est moins coûteux que la métallurgie des poudres. Dans cette technologie alternative, la poudre est d'abord préparée à partir de l'une de plusieurs techniques. Ensuite, la poudre est mélangée, compactée dans une matrice et frittée dans un four. Le frittage permet une lente coalescence des particules lors de leur fusion et de leur fusion. La croissance des grains est microscopique. La métallurgie des poudres produit des matériaux très denses et résistants.
Les produits formés par pulvérisation sont également très denses, mais nécessitent deux étapes de traitement. L'alliage est fondu, atomisé à travers une buse et impacte le substrat. En refroidissant l'azote gazeux soufflé à contre-courant des gouttelettes, celles-ci restent séparées et distinctes, mais se refroidissent plus rapidement. La séparation des métaux de l'alliage est retardée en empêchant les gouttelettes de se mélanger. Les gouttelettes sont partiellement fondues lorsqu'elles heurtent le substrat; dans la métallurgie des poudres, le métal est sous forme de particules solides.
Le procédé de formage par pulvérisation a été perfectionné pour devenir le procédé Osprey, une méthodologie prête à l'emploi pour les aciers à haute résistance. Une variante du procédé, le procédé Spraycast-X ™, permet de produire des alliages à base de nickel suffisamment robustes pour les pièces de moteurs de turbines à gaz. Le coût est également réduit car moins de déchets métalliques doivent être éliminés pour former la pièce finale.