Traitements de surface par faisceaux de matière ou d'énergie

Les traitements par faisceaux de matière ou d’énergie occupent une place de plus en plus importante dans l'éventail très large des techniques de traitement de surface. Ceci est lié aux différents avantages offerts par ce type de traitements. En effet, l’utilisation de faisceaux, qu'ils soient de particules ou d'énergie, permet d’effectuer facilement des traitements localisés, atout indéniable par rapport aux bains liquides ou aux atmosphères gazeuses. Comme il est rare qu’une pièce soit sollicitée de façon uniforme sur l’ensemble de sa surface, il est donc pertinent d'apporter pour chaque zone la solution optimale afin d’atteindre les bonnes propriétés aux bons endroits. Mais, d’autres avantages justifient également leur développement, comme la facilité de manipulation des pièces qui restent sèches et la plupart du temps à température voisine de l’ambiante, la rapidité d’exécution liée à la réalisation de traitements localisés avec des outils puissants, et surtout la limitation des déchets et des pollutions en l’absence de bains ou de phases de dégraissage, point qui devient de plus en plus important au fur et à mesure que la réglementation environnementale se durcit.

Bien entendu, des limitations existent ; elles portent principalement sur la forme des surfaces à traiter et sur le temps de traitement. Par définition, un faisceau, qu'il soit de matière ou d'énergie, est directif et travaille donc en ligne de vue. Les surfaces complexes et les alésages sont donc difficiles à traiter par ce moyen. Par ailleurs, les équipements sont souvent coûteux et par conséquent leur taux d’occupation doit être élevé afin d’assurer un retour sur investissement acceptable.

La diversité des faisceaux de matière et d’énergie est très grande et leurs principes physiques, de même que leurs effets, sont à première vue très variés : comment comparer un photon, une particule accélérée et fondue à haute température, et une grenaille d’acier ? En fait, des analogies existent, en particulier au niveau des énergies mises en jeu à l’impact avec les substrats à traiter. En outre, la matière peut quelquefois servir uniquement de véhicule énergétique, comme dans le cas du grenaillage par exemple, ou participer directement à la construction du revêtement comme dans le cas du Cold Spray. Aussi cet article s’attache-t-il à donner une première vue globale conjointe des faisceaux de matière et d’énergie à travers leurs modes de production, leurs technologies de mise en œuvre et leurs applications types, en utilisant comme principe directeur les interactions avec le substrat.