Des poudres de nickel plus fines
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THE MAGAZINE DEVOTED TO NICKEL AND ITS APPLICATIONS |
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Des composants en poudres métalliques comme ceux-ci permettent une réduction significative des quantités
de gaz d'échappement dégagés à la transition entre le collecteur et le système d'échappement. |
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Des jointures peu onéreuses, la résistance aux contraintes latérales et des considérations d'ordre
esthétique étaient les principaux aspects cités par les constructeurs en tant que critères pour une décision
en faveur de l'acier inoxydable
S31600.
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Des applications peu onéreuses dans l'industrie automobile augmentent la demande de poudres de nickel. Par Steve Dawson
Magazine Nickel, Mars, 2004 -- Deux nouvelles poudres de nickel permettent aux producteurs de fabriquer des composants automobiles résistants et à haute densité de manière plus économique que les composants en fer forgé ou en acier inoxydable. Ces nouvelles poudres augmentent la densité, améliorent la flexibilité et assurent une résistance et une dureté supérieures des composants en métal fritté par rapport à la poudre de nickel Type 123, qui a été le standard industriel de la branche depuis les années 1960.
Les poudres de nickel dénommées Type 110 et Type 270 ont été mises au point par Inco Special Products (ISP), une division d'Inco Ltd.
La poudre Type 110 contient des particules de nickel sphériques discrètes extra fines d'un ordre de grandeur de 1 à 2 micromètres. Cette poudre de nickel la plus fine disponible sur le marché pour les applications de poudres métalliques est destinée aux applications de haute performance. La dimension extra fine des particules assure de meilleures capacités de rétrécissement, améliorant ainsi significativement la densité de la pièce frittée. La dimension plus fine des particules permet également une meilleure diffusion du nickel, ce qui engendre une microstructure plus régulière avec une résistance et une flexibilité supérieures.
La poudre Type 270 est un réseau tridimensionnel et sous forme de chaînes de fines particules de nickel avec de faibles tolérances physiques. Dans le cadre de la production de composants en poudres métalliques moulés par pression ou frittés, la poudre Type 270 assure une augmentation de la résistance, de la trempabilité et de la résistance à l'usure des aciers au nickel. Cette poudre améliore également le contrôle dimensionnel et la diffusion, entraînant ainsi une meilleure ductilité et résistance des aciers faiblement alliés.
A la suite des développements récents dans le secteur de la métallurgie des poudres, l'utilisation de pièces métalliques frittées a augmenté de manière spectaculaire. Presque toute pièce complexe produite en grandes quantités, exposée à des contraintes élevées et exigeant un degré élevé d'usinage se prête à la production à partir de poudres métalliques. Les composants automobiles produits en utilisant des métaux frittés englobent engrenages, cages de transmission planétaire, moyeux de disque d'embrayage, rotors, moyeux de synchroniseur ainsi que certains composants des systèmes ABS. Un SUV (sport utility vehicle) moyen produit en Amérique du Nord comporte environ 20 kilogrammes de composants métalliques frittés, et certains modèles en comportent même 30 kilogrammes. En raison de la grande variété des applications possibles, l'industrie automobile consomme environ 70 % de la totalité de la production de poudres métalliques.
Les composants réalisés à partir de métaux frittés ont apparu pour la première fois il y a une cinquantaine d'années comme réaction aux évolutions dans l'industrie automobile. A l'époque, les producteurs se voyaient contraints de trouver des manières de réduire leurs coûts de fabrication car la compétition dans le secteur automobile ne cessait d'augmenter alors que les marges bénéficiaires diminuaient.
Jusqu'à la fin des années 1950, tous les composants automobiles en acier étaient produits en utilisant soit de la fonte de fer soit des aciers de construction. Certes, ces composants présentaient des caractéristiques supérieures, comme par exemple une structure complètement dense, mais leur production coûtait cher en raison de l'augmentation du coût de la main d'uvre et des quantités de déchets produites lors de la fabrication des pièces. Les producteurs de composants automobiles ont réagi en optant pour la métallurgie des poudres pour la production de pièces moulées frittées. Ce procédé s'est avéré économique car il permettait de réaliser simultanément de grandes quantités de pièces alors que le coût du capital était inférieur au coût des procédés conventionnels.
Au début, les composants métalliques frittés étaient réalisés en poudre de fer mais au fur et à mesure que les applications devenaient plus nombreuses, d'autres poudres métalliques incluant des poudres de nickel, de cuivre et de molybdène ont été mises au point et ajoutées pour des utilisations particulières. Aujourd'hui, les composants métalliques frittés sont réalisés en utilisant des poudres contenant typiquement de 96 % à 98 % de poudre de fer et de 2 % à 4 % de poudres de nickel, de cuivre et/ou de molybdène.
ISP a commencé la production de la poudre de nickel Inco Type 123 dans les années 1960. Il s'agit d'une poudre fine et hautement pure contenant des particules discrètes dont les dimensions varient de 3,5 à 4,5 micromètres qui est produite à l'aide du procédé au carbonyle de la société Inco.
La poudre Type 123 est mélangée avec de la poudre de fer, puis compactée et frittée pour fabriquer des composants automobiles de faible densité. Elle se prête aussi très bien à une combinaison au carbure de tungstène pour la réalisation d'outils diamantés et est utilisée avec du tungstène comme métal liant pour la production d'une importante gamme d'autres composants. Lorsque la poudre Type 123 est utilisée en tant qu'élément d'alliage pour des composants métalliques frittés, elle améliore la résistance, la trempabilité, la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion.
Une combinaison de la poudre de nickel avec de l'acier pour la production de phases riches en nickel améliore également la ductilité et la solidité. Par ailleurs, la poudre de nickel favorise le rétrécissement durant le procédé de frittage, ce qui engendre une densité supérieure des pièces frittées. Etant donné qu'elle favorise le rétrécissement, la poudre Type 123 peut contrer l'expansion du cuivre si elle est utilisée en combinaison avec des poudres de fer et de cuivre. Les poudres de nickel peuvent, par conséquent, assurer un contrôle dimensionnel durant le procédé de frittage.
Steve Dawson est un collaborateur indépendant étaabli à Toronto.
FIGURES: Metal Powder Industries Federation
 Inco Special Products |
