L’oxyde d’aluminium blanc (alumine fondue blanche, Al₂O₃) est largement utilisé comme couche céramique résistante à l’usure en raison de sa dureté exceptionnelle (Mohs 9), de son point de fusion élevé (~2050 °C) et de son excellente stabilité chimique. Voici son application dans les revêtements et surfaces résistants à l’usure :
1. Propriétés clés de la résistance à l’usure
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Dureté élevée : résiste à l’abrasion des particules, des boues et des frottements.
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Inertie chimique : Résiste à la corrosion causée par les acides, les alcalis et les solvants.
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Stabilité thermique : Maintient les performances à des températures élevées (jusqu’à 1600–1800°C).
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Faible porosité : la structure dense réduit la pénétration des milieux érosifs.
2. Méthodes d’application courantes
A. Revêtements par projection thermique
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Projection plasma :
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La poudre blanche d’Al₂O₃ est fondue et propulsée sur des substrats métalliques (par exemple, des arbres de pompe, des vannes, des aubes de turbine).
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Forme une couche dense et dure (200–500 μm d’épaisseur) contre l’abrasion et l’érosion.
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HVOF (carburant oxygène à haute vitesse) :
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Résistance de liaison supérieure à celle de la projection plasma, adaptée aux environnements d’usure sévère.
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B. Revêtements et carreaux en céramique
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Lié avec de l’époxy ou de la résine :
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Les tuiles Al₂O₃ (par exemple, pureté de 92 à 99 %) sont collées aux goulottes, aux trémies ou aux pipelines dans les industries minières et cimentières.
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Utilisé dans les cyclones, les pales de ventilateur et les systèmes de convoyeurs manipulant des matériaux abrasifs.
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C. Composites résistants à l’usure
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Polymères renforcés par Al₂O₃ :
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Ajouté à l’époxy/polyuréthane pour les tuyaux à boue, les revêtements ou les revêtements de sol (par exemple, les usines de traitement du charbon).
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Composites à matrice céramique-métal :
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Fritté avec des métaux (par exemple, Al, Fe) pour des pièces à haute résistance comme des joints ou des roulements.
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3. Cas d’utilisation industrielle
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Mines et ciment :
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Revêtements pour concasseurs, broyeurs et équipements de transport de boues.
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Pétrole et gaz :
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Revêtements sur les forets, les vannes et les pompes pour résister à l’érosion par le sable.
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Production d’électricité :
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Revêtements de tubes de chaudière dans les centrales au charbon pour atténuer l’abrasion des cendres volantes.
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Automobile :
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Composants du moteur exposés à une forte usure (par exemple, segments de piston, chemises de cylindre).
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4. Avantages par rapport aux alternatives
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Rentable : moins cher que le carbure de silicium (SiC) ou le carbure de tungstène (WC) pour de nombreuses applications.
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Polyvalence : Compatible avec de multiples méthodes de dépôt (projection, carrelage, coulage).
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Non toxique : sans danger pour les industries alimentaires/pharmaceutiques (contrairement à certains revêtements en métaux lourds).
5. Limitations
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Fragilité : Sujet à la fissuration sous l’impact ; souvent combiné avec TiO₂ ou ZrO₂ pour améliorer la ténacité.
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Préparation du substrat : Nécessite un grenaillage et une compatibilité thermique pour éviter le délaminage.