Pas de ce monde
Une expérience optique à bord de l'International Space Station exigeait un matériau conducteur électrique non réfléchissant. Par Dean Jobb
Magazine Nickel, Mars, 2004 -- Les spécifications pour l'International Space Station incluent un plan de travail pour les scientifiques réalisant des expériences optiques. Même si les concepteurs du banc optique savaient ce qu'il leur fallait, un matériau capable de satisfaire l'ensemble des exigences ne semblait littéralement pas être de ce monde.
"Ils voulaient s'assurer qu'aucune lumière parasite n'entre dans leurs instruments", se souvient Michael Feldstein, président de la société Surface Technology, Inc. implantée à Trenton, New Jersey. "Ils voulaient également s'assurer que le mouvement des différents composants de l'équipement dans des rainures de serrage et leur fixation en différents endroits n'endommage pas le revêtement. Et finalement, il fallait aussi que ce matériau soit conducteur électrique pour pouvoir le mettre à la terre de manière à prévenir tout endommagement de l'équipement par des charges parasites."
Les ingénieurs de la NASA ont découvert avec stupéfaction qu'un revêtement qu'ils avaient "en stock" pouvait satisfaire toutes ces exigences. "Ils pensaient qu'ils devaient faire de sorte à réinventer la roue", note M. Feldstein.
La solution adéquate était un banc en aluminium avec un revêtement de nickel autocatalytique que Surface Technology produit depuis deux décennies. Le NiPlate 700 contient des particules de carbure de silicone ultra-fines qui permettent d'obtenir une surface extraordinairement dure, résistante à l'usure et conductrice, et en plus, sa finition grise mate absorbe la lumière.
Le NiPlate 700 fait partie d'une famille de revêtements à base de nickel développés par la société Surface Technology depuis sa création en 1973. Cette entreprise est le premier producteur mondial de revêtements de nickel composites autocatalytiques et détient plus de 90 brevets pour des procédés permettant de combiner du nickel et des particules de diamant, du carbure de silicone, de l'oxyde d'aluminium et d'autres matériaux pour obtenir des surfaces durables de haute performance.
Le nickel autocatalytique est produit à l'aide d'un procédé chimique et - comme le suggère son nom - sans avoir recours à l'électrolyse pour le revêtement des surfaces. Du sulfate de nickel est ajouté à un bain d'agents réducteurs, de tampons et de stabilisateurs afin de déclencher une réaction chimique contrôlée au cours de laquelle le nickel se dépose sur la surface cible.
A l'heure où fabricants et législateurs essaient de réduire l'utilisation de chrome, ce procédé offre une alternative au plaquage chrome / nickel. En effet, l'exposition prolongée au chrome représente de sérieux risques pour la santé et pour l'environnement.
Le nickel autocatalytique consomme moins d'énergie au cours de sa production et engendre une finition régulière même sur des surfaces irrégulières de manière qu'il ne soit pas nécessaire de rectifier les bosses. Le faible besoin en énergie permet des économies de temps et d'argent tout en réduisant la quantité de métal libérée dans l'environnement.
Le procédé de Surface Technology réduit également dans une forte mesure la quantité de nickel utilisée. Les particules représentent normalement une proportion de 25 à 30 pour cent des revêtements composites, qui peuvent être appliqués en couches plus fines et sont plus durables qu'un simple revêtement de nickel. "Un tel revêtement aura certainement le double de la durée de vie d'un revêtement de nickel autocatalytique conventionnel, ce qui permet déjà d'économiser la moitié du nickel", explique M. Feldstein. Et quand le revêtement est usé, le restant peut être dissout chimiquement afin de récupérer le nickel, et un nouveau revêtement peut être appliqué à sa place, ce qui représente une méthode écologique et peu onéreuse de rajeunir des composants.
Le marché principal du NiPlate 700 est l'industrie textile. Les fileuses fonctionnent à une vitesse pouvant atteindre 150 000 tours par minute, et leurs composants complexes doivent résister au contact constant avec les fibres abrasives. Les fibres synthétiques peuvent être extrêmement rugueuses, et le coton brut contient du sable, de la saleté et d'autres résidus des champs susceptibles de provoquer une usure des surfaces métalliques.
"Elles sont en contact permanent avec ces fibres, elles fonctionnent 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, pendant des années", note M. Feldstein. Le NiPlate augmente la durée de vie des composants, ce qui réduit le besoin de travaux d'entretien ainsi que les temps d'arrêt et contribue à une augmentation de la compétitivité des producteurs textiles.
Dans l'industrie du pétrole, le NiPlate 700 est utilisé pour augmenter la durée de vie des pompes et des forêts. Dans la production, ce matériau permet d'obtenir des surfaces durables qui augmentent la durée de vie des moules utilisés pour toute sorte d'applications dans l'industrie des matières plastiques jusqu'à la production de panneaux de portière pour les voitures, etc. Un autre revêtement composite, commercialisé sous le nom de NiSlip, contient des particules de téflon qui assurent une surface résistant à la corrosion et non collante pour les équipements de l'industrie alimentaire et qui empêchent l'adhésion des pièces moulées au moule.
Surface Technology a également mis au point un revêtement dénommé Illumi-Layer qui contient du nickel ainsi que des particules phosphorescentes qui brillent sous la lumière ultraviolette. M. Feldstein admet que cela peut sembler "un peu ésotérique" de prime abord mais confirme qu'il existe des applications pratiques pour ce revêtement.
A titre d'exemple, les producteurs pourraient revêtir des moules d'Illumi-Layer avant d'appliquer une couche de NiPlate 700. Des inspections régulières sous une lumière ultraviolette détecteraient alors toute usure de la couche supérieure, permettant ainsi de revêtir à nouveau le moule et de le remettre en service avant que le support métallique ne soit endommagé. Ce type de revêtement pourrait également être appliqué sur des composants automobiles et des composants d'avions pour faciliter l'identification de composants contrefaits de moindre qualité. "Il suffit de passer la lumière sur le composant avant de l'installer, et si le composant brille, on sait qu'il s'agit d'une pièce officielle et authentique", explique M. Feldstein.
Surface Technology examine actuellement de nouvelles applications qui promettent à ses revêtements de sortir des usines pour jouer un rôle plus important dans des produits finis. Les producteurs automobiles, les constructeurs d'avions et les autorités militaires essaient de réduire l'utilisation de chrome, et la société est d'ores et déjà en train de tester toute une série d'applications potentielles.
"Le mot clé est en fait la synergie", dit M. Feldstein, "la synergie entre les propriétés des particules
et les propriétés du nickel - la résistance à l'usure et la dureté et la résistance à la corrosion du nickel
auxquelles on peut ajouter toute propriété recherchée."
Dean Jobb est un collaborateur indépendant établi à Halifax, Nova Scotia.
FIGURES: NASA (top) and Surface Technology, Inc.
 Michael Feldstein |
