EP1180552B1 - Procédé de traitement superficiel de pièces mécaniques soumises à la fois à l'usure et à la corrosion - Google Patents

Procédé de traitement superficiel de pièces mécaniques soumises à la fois à l'usure et à la corrosion Download PDF

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EP1180552B1
EP1180552B1 EP01402028A EP01402028A EP1180552B1 EP 1180552 B1 EP1180552 B1 EP 1180552B1 EP 01402028 A EP01402028 A EP 01402028A EP 01402028 A EP01402028 A EP 01402028A EP 1180552 B1 EP1180552 B1 EP 1180552B1
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EP
European Patent Office
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nitriding
process according
ions
bath
oxidation
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EP01402028A
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EP1180552A1 (fr
Inventor
Stéphane CHOMER
Stephan Teil
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Hydromecanique et Frottement SAS
Original Assignee
HEF SAS
Hydromecanique et Frottement SAS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/40—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C8/42—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions only one element being applied
    • C23C8/48—Nitriding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/40—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C8/58—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions more than one element being applied in more than one step

Definitions

  • the present invention relates to a method of surface treatment of mechanical parts subjected to both wear and corrosion. More particularly, the invention relates to a method of surface treatment of mechanical parts subjected to both wear and corrosion to impart to said parts a high resistance to wear and corrosion and a roughness conducive to lubrication. More specifically, the invention relates to a method of surface treatment of mechanical parts whose lubrication must be controlled accurately, and which must therefore control the roughness in a narrow range.
  • the thickness of the oil film on the surface of a part depends a lot on the roughness of its surface: a perfectly polished part may not be wetted by the oil, whereas at the Conversely, a very rough piece will be covered with a film whose thickness will be less than the height of the microreliefs, it will result in high risk of seizure.
  • the parts that can be advantageously treated according to the present invention include for example the cylinder rods and the thermal engine valves.
  • a cylinder rod the thickness of the oil film on its surface must be perfectly controlled; too weak, the rod-seal contact is no longer lubricated and there is wear; too high, the resulting leakage of lubricant alters the performance of the cylinder.
  • the oil film provides both lubrication and dynamic sealing functions in the valve stem / valve guide contact; too polished a piece will provide a thin film of oil and the lubrication will be random, while a high roughness will cause a high oil consumption and a loss of efficiency of the engine.
  • Another commonly used solution consists of nitriding the parts and then oxidizing them; these two operations are often followed by a step of impregnating the surface porosity with a product further improving the corrosion resistance.
  • These operations are conducted successively, either in a bath of salts as taught for example by French patents FR-A-2 672 059 or FR-A-2,679,258 , either in a gaseous atmosphere as for example the European patent 0217420 .
  • polishing-oxidation This increase in roughness has led those skilled in the art to complete these processes with one or more polishing phases that are more or less advanced so that the result is sequences such as nitriding-oxidation-polishing, or even nitriding-oxidation. polishing-oxidation.
  • Such methods make it possible to effectively fulfill the lubrication function, but are difficult to apply industrially because they impose a combination of different technologies (thermochemical and mechanical) which makes them both very expensive and of limited use, it is indeed difficult to polishing the roughness on a piece of complex shape.
  • the Applicant has demonstrated that it is possible to obtain both a high resistance to wear and corrosion and a roughness conducive to lubrication by conducting the nitriding and oxidation operations in special baths.
  • the present invention provides a method of surface treatment of mechanical parts, making it possible to give the said parts a high resistance to wear and corrosion as well as a roughness conducive to lubrication in which consecutively nitriding said piece followed by oxidation of said piece, characterized in that said nitriding is carried out by immersing said piece in a bath of nitriding molten salts free of sulfur species, at a temperature between 500 ° C and 700 ° C, and in that said oxidation is carried out in an aqueous oxidizing solution at a temperature below 200 ° C.
  • the process must respect both the consecutive association of nitriding and oxidation, the two operations being conducted in the liquid phase under the conditions specified above.
  • the aqueous oxidizing solution additionally contains 0.6 to 1.0% by weight of S 2 O 3 2- thiosulfate ions.
  • the immersion time of the parts in the oxidation bath is advantageously between 5 and 45 minutes.
  • a part treated by the above process is characterized in that its roughness has a Ra value of less than about 0.5 ⁇ m and that its surface is free of "tables".
  • Parallelepiped test pieces measuring 30 x 18 x 8 mm as well as 35 mm diameter rings, both in unalloyed steel with 0.35% carbon and an initial roughness Rmax 0.6 ⁇ m, were treated first. in a bath of nitriding salts containing by mass 19% of cyanate ions, 37% of carbonate ions and 3.5% lithium ions, the rest being sodium and potassium ions. The pieces were immersed for 40 minutes at a temperature of 630 ° C.
  • test pieces were characterized on the one hand in roughness and on the other hand in friction tests.
  • the roughness measurements made on the parts thus treated are grouped in Table II and compared with those obtained with the conventional methods listed, N1, N2, 0x1 and 0x2 corresponding for N1 to a nitriding according to FR 2,171,993 , N2 at a nitriding according to (TF1), 0x1 at an oxidation according to FR 2 708 941 and 02 to an oxidation according to FR 2,306,268 .
  • the morphological parameters of the roughness patterns used to qualify the surface states are: AR (arithmetic mean of length) and R (arithmetic mean of depth).
  • the method according to the invention makes it possible to obtain roughness equivalent to that of conventional processes followed by polishing.
  • Cylinders of high-alloy steel containing 0.45% carbon, 9% chromium and 3% silicon are treated in a nitriding bath of identical composition to that of Example 1.
  • the pieces are immersed for 30 minutes in the bath maintained at a temperature of 590 ° C and then quenched in cold water. Once washed, they are oxidized in the brine described in Example 1 for 10 minutes at 130 ° C. and then again washed with hot water.
  • the roughnesses obtained with the standard nitrocarburizing oxidation or oxidized sulfonitrocarburation processes are relatively high because of the poor quality of the surface layers obtained (very porous layers and poorly adhering powdery oxides).
  • the Rz is usually of the order of 10 microns and it is often necessary to carry out a polishing operation, or even micro-grinding, to bring the roughness Rz in the vicinity of 2 microns.
  • test pieces treated according to the range described in this example have a Rz between 2 and 2.5 microns without it was necessary to resort to polishing or microbilling.
  • Rz average of the roughness depths according to the NF ISO 4287 standard of 1997 corrected 1998.
  • the nitriding step was carried out either, according to FR 72 05498 at 570 ° C in a salt bath consisting of 37% cyanate ions and 17% carbonate ions, the remainder being alkali K +, Na + and Li + cations, plus 10-15 ppm S 2 - ions, under the same conditions as those of Example 1.
  • the oxidation step was conducted either according to FR 9309814 at 475 ° C. in a bath of salts based on 13.1% of carbonate ions, 36.5% of nitrate ions, 11.3% of hydroxide ions and 0.1% of dichromate ions; the remainder being alkaline K +, Na + and Li + cations, either under the conditions described in Examples 1 and 2.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de traitement superficiel de pièces mécaniques soumises à la fois à l'usure et à la corrosion. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un procédé de traitement superficiel de pièces mécaniques soumises à la fois à l'usure et à la corrosion permettant de conférer aux dites pièces une résistance élevée à l'usure et à la corrosion ainsi qu'une rugosité propice à la lubrification. Plus précisément encore, l'invention a trait à un procédé de traitement superficiel de pièces mécaniques dont la lubrification doit être contrôlée de façon précise, et dont il faut par conséquent maîtriser la rugosité dans une fourchette étroite.
  • Il est bien connu que l'épaisseur du film d'huile à la surface d'une pièce dépend beaucoup de la rugosité de sa surface : une pièce parfaitement polie risquera de ne pas être mouillée par l'huile, alors que, à l'inverse, une pièce très rugueuse sera recouverte d'un film dont l'épaisseur sera inférieure à la hauteur des microreliefs, il en résultera des risques de grippage élevés.
  • Parmi les pièces qui pourront avantageusement être traitées selon la présente invention, on peut citer par exemple les tiges de vérins et les soupapes de moteurs thermiques. En ce qui concerne une tige de vérin, l'épaisseur du film d'huile à sa surface doit être parfaitement contrôlée ; trop faible, le contact tige-joint n'est plus lubrifié et il y a usure ; trop élevé, la fuite de lubrifiant qui en résulte altère les performances du vérin. En ce qui concerne une soupape de moteur thermique, le film d'huile assure à la fois les fonctions de lubrification et d'étanchéité dynamique dans le contact queue de soupape / guide de soupape ; une pièce trop polie fournira un film d'huile de faible épaisseur et la lubrification sera aléatoire, tandis qu'une rugosité élevée entraînera une consommation d'huile élevée et une perte de rendement du moteur.
  • De nombreuse solutions s'offrent à l'homme du métier quand il est en présence d'un organe qui doit à la fois résister à l'usure et à la corrosion. Il est ainsi courant d'utiliser des dépôts épais de «chrome dur» microfissurés. Ceux-ci présentent toutefois des inconvénients. Sur le plan technique, la présence d'une interface entre l'acier-et le chrome peut être à l'origine d'écaillages dramatiques pour les fonctions recherchées, par ailleurs, dans le cas de pièces qui fonctionnent par intermittence comme certains vérins, il y a risque d'élimination du film résiduel de lubrifiant par les intempéries et donc corrosion. Sur le plan économique, ce procédé nécessite un dépôt suivi d'un usinage, ce qui en fait une solution onéreuse. Sur le plan de l'environnement enfin, le chromage est encore très largement réalisé à l'aide de bains contenant du chrome VI qui est un polluant majeur.
  • Une autre solution couramment utilisée consiste à nitrurer les pièces, puis à les oxyder ; ces deux opérations sont souvent suivies d'une étape d'imprégnation de la porosité superficielle avec un produit améliorant encore la résistance à la corrosion. Ces opérations sont conduites successivement, soit dans un bain de sels comme l'enseignent par exemple les brevets français FR-A-2 672 059 ou FR-A-2 679 258 , soit dans une atmosphère gazeuse comme l'enseigne par exemple le brevet européen 0217420 .
  • Cette opération combinée de nitruration et d'oxydation confère généralement une très bonne résistance à l'usure et à la corrosion, cependant, elle conduit systématiquement à une augmentation de la rugosité de la pièce, l'amenant à un niveau incompatible avec ce qui est requis par les applications relevant du champ de l'invention.
  • Cette augmentation de rugosité a conduit l'homme du métier à compléter ces procédés par une ou des phases de polissage plus ou moins poussées de sorte que l'on aboutit à des séquences telles que nitruration-oxydation-polissage, ou même nitruration-oxydation-polissage-oxydation. De tels procédés permettent de remplir efficacement la fonction lubrification, mais sont difficiles à appliquer industriellement car ils imposent une combinaison de technologies différentes (thermochimique et mécanique) qui les rend à la fois très onéreux et d'usage limité, il est en effet difficile de maîtriser par polissage la rugosité sur une pièce de forme complexe.
  • De façon surprenante, la Demanderesse a mis en évidence qu'il était possible d'obtenir à la fois une résistance élevée à l'usure et à la corrosion et une rugosité propice à la lubrification en conduisant les opérations de nitruration et d'oxydation dans des bains particuliers.
  • Les objets définis plus haut sont satisfaits par la présente invention qui fournit un procédé de traitement superficiel de pièces mécaniques, permettant de conférer aux dites pièces une résistance élevée à l'usure et à la corrosion ainsi qu'une rugosité propice à la lubrification dans lequel on effectue consécutivement une nitruration de ladite pièce suivie d'une oxydation de ladite pièce, caractérisé en ce que ladite nitruration est mise en oeuvre par l'immersion de ladite pièce dans un bain de nitruration de sels fondus exempt d'espèces soufrées, à une température comprise entre 500°C et 700°C, et en ce que ladite oxydation est mise en oeuvre dans une solution aqueuse oxydante à une température inférieure à 200°C.
  • Pour être conforme à l'invention, le procédé doit respecter à la fois l'association consécutive d'une nitruration et d'une oxydation, les deux opérations étant conduites en phase liquide dans les conditions spécifiées ci-dessus.
  • Il ne s'agit cependant pas de l'association consécutive d'un procédé de nitruration particulier et d'un procédé d'oxydation particulier, mais bien d'un ensemble indissociable car, dans le cas du procédé conforme à l'invention, il existe une interaction très forte entre les deux.
  • Les deux étapes du procédé, à savoir l'étape de nitruration et l'étape d'oxydation, doivent répondre aux conditions suivantes :
    1. (1) L'opération de nitruration préalable (première étape) doit être exécutée dans un bain fondu exempt d'espèces soufrées.
      La température du bain est comprise entre 500°C et 700°C, par exemple à une température comprise entre 590°C et 650°C.
      Avantageusement, le bain comporte des cyanates et des carbonates alcalins et a la composition suivante:
      • Li+ =0,2 à 10%
      • Na+ = 10 à 30 %
      • K+ = 10à30%
      • CO3 2- = 25 à 45 %
      • CNO- = 10 à 40%
      • CN- < 0,5 %
      • en poids

      Par exemple, le bain de nitruration de sels fondus contient les ions suivants, en pourcentage en poids :
      • Li+ = 2,8 à 4,2
      • Na+ = 16,0 à 19,0
      • K+ = 20,0 à 23,0
      • CO3 2- = 38,0 à 43,0
      • CNO- = 12,0 à 17,0
      avec une quantité d'ions CN- au plus égale à 0,5 % en poids.
      Une agitation par de l'air comprimé sera avantageusement prévue.
      Avantageusement, la durée d'immersion des pièces est au moins d'environ 10 minutes; elle peut aller jusqu'à plusieurs heures selon les besoins. Habituellement, la durée d'immersion des pièces est comprise entre 30 et 60 minutes.
    2. (2) L'opération d'oxydation (deuxième étape) qui fait suite à la nitruration doit être conduite à une température inférieure à 200°C. La température du bain d'oxydation est de préférence comprise entre 110°C et 160°C. Mieux encore, la température du bain d'oxydation est comprise entre 125°C et 135°C.
  • La composition du bain est avantageusement la suivante :
    • HO- = 10,0 à 22%
    • NO3 - = 1,8 à 11,8%
    • NO2 = 0 à 5,3%
    • S2O3 2- = 0,1 à 1,9%
    • Cl- = 0 à 1,0%
    • Na+ = 1,0 à 38%
    en poids
  • Par exemple, la solution aqueuse oxydante contient les ions suivants, en pourcentage en poids :
    • OH-= 17 à 18,5
    • NO3 - = 4,0 à 5,5
    • NO2 - = 1,0 à 2,5
    • Cl- = 0,25 à 0,35
    • Na+ = 25 à 29.
  • Par exemple, la solution aqueuse oxydante contient en outre 0,6 à 1,0 % en poids d'ions thiosulfate S2O3 2-.
  • La durée d'immersion des pièces dans le bain d'oxydation est avantageusement comprise entre 5 et 45 minutes.
  • Il est remarquable de constater que, après avoir été nitrurées puis oxydées conformément à l'invention, les pièces traitées peuvent ensuite subir une opération d'imprégnation avec la même efficacité que dans l'art antérieur. Bien que la rugosité finale soit nettement plus faible, l'affinité de la couche pour les produits d'imprégnation est au moins aussi élevée. Ce fait surprenant n'est encore pas expliqué scientifiquement à ce jour.
  • Une pièce traitée par le procédé ci-dessus est caractérisée en ce que sa rugosité a une valeur Ra inférieure à environ 0,5 µm et en ce que sa surface est exempte de "tables".
  • L'invention sera à présent décrite plus en détail dans les exemples non limitatifs suivants.
    • Exemple 1
  • Des éprouvettes parallélépipédiques de dimensions 30 x 18 x 8 mm ainsi que des bagues de diamètre 35 mm, toutes deux en acier non allié à 0,35 % de carbone et de rugosité initiale Rmax = 0,6 µm, ont été traitées en premier lieu dans un bain de sels de nitruration contenant en masse 19 % d'ions cyanates, 37 % d'ions carbonates et 3,5 % d'ions lithium, le reste étant des ions sodium et potassium. Les pièces ont été immergées pendant 40 minutes à la température de 630°C.
  • A leur sortie du bain, les pièces ont été refroidies dans une cuve d'eau puis lavées avant d'être immergées 15 minutes dans une saumure oxydante à 135°C constituée à raison de 85 kg du mélange de sels suivants (Tableau I) en % en poids pour 75 litres d'eau: Tableau 1
    HO- 18%
    NO2 - 2%
    NO3 - 5%
    S2O3 2- 1%
    Cl- 0,3%
    Na+ 27%
    Les pièces ont ensuite été lavées dans une eau à 80°C puis neutralisées dans une solution à base d'huile soluble à 40°C avant d'être séchées.
  • Les éprouvettes ont été caractérisées d'une part en rugosité et d'autre part en essais de frottement.
  • Les mesures de rugosité réalisées sur les pièces ainsi traitées sont regroupées dans le Tableau II et comparées à celles obtenues avec les procédés classiques répertoriés, N1, N2, 0x1 et 0x2 correspondant pour N1 à une nitruration selon FR 2 171 993 , N2 à une nitruration selon (TF1), 0x1 à une oxydation selon FR 2 708 941 et 02 à une oxydation selon FR 2 306 268 . Les paramètres morphologiques des motifs de rugosité utilisés pour qualifier les états de surface sont : AR (moyenne arithmétique de longueur) et R (moyenne arithmétique de profondeur). Tableau II
    TRAITEMENT AVANT TRAITEMENT APRES TRAITEMENT
    R
    (µm)    		 AR
    (µm)    		 R
    (µm)    		 AR
    (µm)
    N2Ox2 NON POLI 0,25 58 2,3 62
    POLI 0,25 58 0,9 54
    N3+0x3 NON POLI 0,25 58 2,5 66
    POLI 0,25 58 0,9 56
    N1 + 0x3 : traitement selon l'invention 0,25 58 0,85 52
  • On notera que le procédé selon l'invention permet d'obtenir une rugosité équivalente à celle des procédés classiques suivis d'un polissage.
  • Pour les essais de frottement, la bague est appuyée contre la grande face de la plaquette avec une charge régulièrement croissante depuis la valeur initiale de 5 daN et avec une vitesse de glissement constante de 0,55 m/s. La surface frottante de la plaquette est huilée avant l'essai. Les résultats sont regroupés dans le Tableau III. Tableau III
    Traitement Durée de l'essai (mn) Usure cumulée des deux pièces (µm) Coefficient de frottement
    N2 + 0x2 Sans polissage 30 30 0,4
    Après polissage 60 12 0,25
    N3 + 0x3 Sans polissage 30 34 0,43
    Après polissage 50 20 0,3
    N1 + 0x1: traitement selon l'invention 60 10 0,2
    • Exemple 2
  • Des cylindres en acier fortement allié contenant 0,45 % de carbone, 9 % de chrome et 3 % de silicium, sont traités dans un bain de nitruration de composition identique à celui de l'Exemple 1.
  • Les pièces sont immergées pendant 30 minutes dans le bain maintenu à une température de 590°C puis trempées dans l'eau froide. Une fois lavées, elles sont oxydées dans la saumure décrite à l'Exemple 1 pendant 10 minutes à 130°C puis à nouveau lavées à l'eau chaude.
  • Habituellement, sur ce type d'aciers, les rugosités obtenues avec les procédés standard de nitrocarburation oxydation ou de sulfo-nitrocarburation oxydée sont relativement élevées à cause de la mauvaise qualité des couches superficielles obtenues (couches très poreuses et oxydes pulvérulents peu adhérents). A titre indicatif, le Rz est habituellement de l'ordre de 10 µm et il est souvent nécessaire de réaliser une opération de polissage, voire de microbillage, pour amener la rugosité Rz au voisinage de 2 µm.
  • Les éprouvettes traitées selon la gamme décrite dans cet exemple, présentent un Rz compris entre 2 et 2,5 µm sans qu'on ai eu besoin de recourir à un polissage ou à un microbillage.
  • Nota : Rz = moyenne des profondeurs de rugosité selon la norme NF ISO 4287 de 1997 corrigée 1998.
    • Exemple 3
  • Des essais ont été conduits pour montrer dans quelle mesure le procédé conforme à l'invention est un ensemble indissociable. Dans ce cadre, des éprouvettes cylindriques en acier non allié à 0,35 % en masse de carbone ont été traitées en associant différents procédés de nitruration avec les procédés d'oxydation usuels, y compris celui cité dans les Exemples 1 et 2.
  • L'étape de nitruration a été réalisée soit, selon FR 72 05498 , à 570°C, dans un bain de sels constitué en poids de 37 % d'ions cyanates et 17 % d'ions carbonates, le reste étant des cations alcalins K+, Na+ et Li+, avec en plus 10 à 15 ppm d'ions S2-, soit dans les mêmes conditions que celles de l'Exemple 1.
  • L'étape d'oxydation a été conduite soit selon FR 9309814 , à 475°C dans un bain de sels à base de 13,1 % d'ions carbonates, 36,5 % d'ions nitrates, 11,3 % d'ions hydroxydes et 0,1 % d'ions bichromates, le reste étant des cations alcalins K+, Na+ et Li+, soit dans les conditions décrites dans les Exemples 1 et 2.
  • Les résultats obtenus en rugosité sont regroupés dans le Tableau IV ci-après, sachant que la rugosité de départ pour toutes les éprouvettes est de 0,3 µm Ra. Tableau IV
    TRAITEMENT RUGOSITE APRES TRAITEMENT
    R (µm) AR (µm)
    N2 570°C + Ox2 475°C 2,3 62
    N2 570°C + Ox1 130°C 2.6 66
    N1 630°C + Ox2 475°C 2,4 63
    N1 570°C + Ox1 130°C 0,9 54
    N1 630°C + Ox1 130°C selon invention 0,85 52
    N1 570°C + Ox1 110°C 0,9 55
    N1 590°C + Ox1 150°C selon invention 0,85 51

Claims (14)

  1. Procédé de traitement superficiel de pièces mécaniques, permettant de conférer aux dites pièces une résistance élevée à l'usure et à la corrosion ainsi qu'une rugosité propice à la lubrification dans lequel on effectue consécutivement une nitruration de ladite pièce suivie d'une oxydation de ladite pièce, caractérisé en ce que ladite nitruration est mise en oeuvre par l'immersion de ladite pièce dans un bain de nitruration de sels fondus exempt d'espèces soufrées, à une température comprise entre 500°C et environ 700°C, et en ce que ladite oxydation est mise en oeuvre dans une solution aqueuse oxydante à une température inférieure à 200°C.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bain de nitruration de sels fondus contient les ions suivants, en pourcentage en poids :
    Li+ = 0,2 à 10
    Na+ =1 0 à 30
    K+ = 10 à 30
    CO3 2- = 25 à 45
    CNO- = 10 à 40
    avec une quantité d'ions CN- au plus égale à 0,5 % en poids.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bain de nitruration de sels fondus contient les ions suivants, en pourcentage en poids :
    Li+ = 2,8 à 4,2
    Na+ = 16,0 à 19,0
    K+ = 20,0 à 23,0
    CO3 2- = 38,0 à 43,0
    CNO- = 12,0 à 17,0
    avec une quantité d'ions CN- au plus égale à 0,5 % en poids.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce mécanique est immergée dans le bain de nitruration pendant une durée au moins égale à 10 minutes.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce mécanique est immergée dans le bain de nitruration pendant une durée comprise entre environ 30 et 60 minutes.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bain de nitruration est agité par de l'air comprimé.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la solution aqueuse oxydante contient les ions suivants, en pourcentage en poids :
    OH- = 10,0 à 22,0
    NO3 - = 1,8 à 11,8
    NO2 - = 0 à 5,3
    Cl- = 0 à 1,0
    Na+ = 1,0 à 38.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la solution aqueuse oxydante contient les ions suivants, en pourcentage en poids:
    OH- = 17 à 18,5
    NO3 - = 4,0 à 5,5
    NO2 - = 1,0 à 2,5
    Cl- = 0,25 à 0,35
    Na+ = 25 à 29.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la solution aqueuse oxydante contient en outre de 0,1 à 1,9 % en poids d'ions thiosulfate S2O3 2-
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la solution aqueuse oxydante contient en outre 0,6 à 1,0 % en poids d'ions thiosulfate S2O3 2-.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la nitruration est réalisée à une température comprise entre 590°C et 650°C.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que oxydation est réalisée à une température comprise entre 110°C et 160°C.
  13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que oxydation est réalisée à une température comprise entre 125°C et 135°C.
  14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la durée d'immersion de la pièce dans le bain d'oxydation est comprise entre 5 et 45 minutes.
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