Méthode d'essai standard ASTM B636/B636M-15 pour la mesure de la contrainte interne des revêtements métalliques revêtus de contractome en spirale

La norme « ASTM B636/B636M-15 Méthode d'essai standard pour la mesure de la contrainte interne des revêtements métalliques revêtus d'un contractome en spirale » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) décrit l'utilisation du contractome en spirale pour mesurer la contrainte interne des revêtements métalliques produits à partir de solutions de revêtement sur une cathode en spirale. Cette méthode d’essai peut être utilisée avec des dépôts électrolytiques et autocatalytiques.

Aux fins de la présente norme, les termes et définitions suivants s'appliquent :

• La contrainte de compression fait référence à la contrainte qui provoque l’expansion d’un sédiment.
• La contrainte interne fait référence à la contrainte nette restant dans le sédiment lorsqu'il est exempt de forces externes. Les contraintes internes ont tendance à comprimer ou à étirer les dépôts.
• La contrainte de traction fait référence à la contrainte qui provoque le rétrécissement d’un sédiment.

La méthode d'essai pour mesurer la tension avec un compteur à spirale est basée sur l'application d'un revêtement sur l'extérieur d'une hélice. L'hélice est formée en enroulant une bande autour d'un cylindre puis en la recuit. Pendant le fonctionnement, une extrémité de l'hélice est fixe et l'autre est autorisée à se déplacer à mesure que les contraintes se développent. L'extrémité libre est fixée à une aiguille indicatrice au moyen d'engrenages qui amplifient le mouvement de l'hélice. Au fur et à mesure que l'hélice est enrobée, la contrainte dans le dépôt provoque un enroulement plus serré de l'hélice ou un relâchement de celle-ci, selon que la contrainte est de compression (−) ou de traction (+). À partir de la quantité de déviation de l'aiguille et d'autres données, la contrainte interne est calculée. Grâce à des modifications de l'instrument, le mouvement de l'hélice peut être mesuré électroniquement plutôt que mécaniquement comme décrit ci-dessus.

Lorsqu'il est utilisé correctement, le contractomètre à spirale donnera des résultats répétables sur une large gamme de valeurs de tension. Grâce à cette méthode, les limites de contrainte internes peuvent être spécifiées à l'usage de l'acheteur et du fabricant de pièces revêtues ou électroformées.

Un revêtement soumis à de fortes contraintes de traction réduit la résistance à la fatigue d'un produit en acier à haute résistance. Pour minimiser cela, des limites de tension maximales peuvent être spécifiées. D’autres propriétés affectées par le stress comprennent la résistance à la corrosion, la stabilité dimensionnelle, la fissuration et le pelage.

Lors du contrôle des solutions d'électroformage, les effets de la tension sont plus largement reconnus et le contrôle de la tension est souvent nécessaire pour obtenir une électroforme utilisable. Les limites de contrainte internes peuvent être déterminées et spécifiées pour le contrôle de la production.

Les valeurs de contraintes internes obtenues avec un compteur à spirale ne reflètent pas nécessairement les valeurs de contraintes internes trouvées dans une pièce revêtue de la même solution. La tension interne varie en fonction de nombreux facteurs tels que l'épaisseur du revêtement, la préparation du substrat, la densité et la température du courant et la composition de la solution. Une corrélation plus étroite est obtenue lorsque les conditions de test correspondent aux conditions utilisées pour le revêtement de la pièce.

Les facteurs affectant la précision comprennent :

• Les variations dans la préparation de l’hélice peuvent entraîner des changements importants dans les résultats.
  • Le matériau d'arrêt doit être appliqué uniformément à l'intérieur de l'hélice. Le matériau d’arrêt doit être fin et flexible pour permettre à l’hélice de se déplacer librement pendant le test. Un poids de revêtement inférieur à 3 mg/po est suffisant. L'intérieur doit être recouvert d'un revêtement inerte et flexible. Un matériau d'arrêt acceptable est le microstop. Une partie de Microstop est diluée avec deux parties d'acétone avant utilisation. Tout nickel déposé à l’intérieur de l’hélice a un effet opposé.
  • Les hélices revêtues en permanence à l'intérieur de fluorocarbone TFH peuvent donner des résultats variables lors des tests de tensions proches de zéro.
  • Des changements dans la propreté et la préparation de la surface de l’hélice avant le test peuvent produire des résultats variables. Par exemple, l'électronettoyage de l'hélice doit toujours être cathodique et contrôlé en termes de courant, de temps et de température. Le nettoyage anodique à ce stade peut produire de grandes variations. Le nettoyage abrasif de l'hélice et l'utilisation d'abrasifs doivent être évités.
  • Les sédiments très fins, inférieurs à environ 3 pm, sont plus affectés par les conditions de surface et la préparation de l'hélice que les sédiments plus grossiers.
• La tension interne varie en fonction de la densité de courant utilisée dans la galvanoplastie. Le changement n'est pas prévisible et dépend du métal déposé, des impuretés ou des additifs, et de la plage de densité de courant considérée. Il est important que le courant soit mesuré et étroitement contrôlé tout au long du test de tension. Les variations de courant doivent être maintenues à moins de 2 pour cent.
• Étant donné que la température de la solution de revêtement peut affecter la contrainte interne, elle doit être maintenue à moins de 2 degrés pendant le test. Le point de repos initial et le point de repos final de la jauge sont pris à la température de fonctionnement de la solution de revêtement pour éliminer les contraintes thermiques.
• La composition de la solution ne doit pas changer pendant le test. En général, si les tests de répétabilité sont satisfaits, on peut supposer que la solution n'a pas changé au cours des tests. À l’inverse, lorsque les tests de répétabilité ne sont pas satisfaits, la solution de revêtement doit être analysée pour déterminer s’il y a eu un changement dans la composition de la solution pendant le test.
  • Les tests sur des solutions de galvanoplastie utilisant des anodes insolubles ou inertes peuvent entraîner des changements de solution importants pendant les tests.
  • Lors du test de solutions de revêtement autocatalytiques, les composants de la solution de revêtement peuvent être considérablement épuisés pendant le test s'ils ne sont pas régénérés.
• Il existe une relation entre la surface à revêtir et le volume de solutions de revêtement autocatalytique qui peut affecter le caractère du dépôt. Lors du test des solutions de revêtement autocatalytique, le rapport entre la surface revêtue et le volume de solution normalement utilisé dans le réservoir de revêtement doit être maintenu. Lorsque des solutions propriétaires sont utilisées, la recommandation du fournisseur doit être suivie.

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