La cémentation basse pression assistée plasma, aussi appelée cémentation ionique, constitue un traitement thermique à base de diffusion de carbone. Cette méthode sert à renforcer la résistance des matériaux face à l’usure et surtout, elle utilise une technologie sous vide. Développée en France par le groupe Thermilyon dans les années 1990, cette technologie peut ne traiter que certaines zones bien définies grâce à l’utilisation de caches métalliques. Sa mise au point s’est déroulée sur plusieurs années et a connu de multiples rebondissements.
D’où vient la cémentation ionique ?
La cémentation basse pression assistée plasma repose sur la diffusion d’atomes de carbone à la surface des pièces, afin de renforcer leur résistance à l’usure. Ce traitement présente plusieurs avantages : traitement sous vide propre et durable pour l’environnement, uniforme, pas de risque d’oxydation interne, et le plasma permet, à l’image de la nitruration ionique, d’épargner par cache métallique certaines zones à ne pas cémenter.
En réalité, la cémentation sous vide se décline de deux manières : la cémentation basse pression et la cémentation basse pression assistée plasma appelée également cémentation ionique. Dans les années 1990, le groupe Thermilyon devient un véritable pionnier de la cémentation ionique en France, où ce procédé n’existe pas encore. A l’époque, l’entreprise propose la cémentation à de nombreux clients issus de secteurs variés. Cependant, plusieurs d’entre eux, notamment les professionnels de l’automobile, n’ont pas besoin de traiter les pièces dans leur ensemble, mais seulement certaines parties bien définies. Malheureusement, les technologies disponibles pour réaliser ce type de traitement à ce moment-là se révèlent assez chronophages et coûteuses. En effet, avant l’arrivée de la méthode sous plasma, la cémentation partielle nécessitait l’application d’une peinture spéciale sur les zones à préserver. Ce produit demeure assez onéreux et libère, au cours du traitement, des produits chimiques qui perturbent l’atmosphère, ce qui conduit à l’obtention de pièces non-conformes.
Les ingénieurs du groupe Thermil Lyon réfléchissent alors à une solution plus pratique et viable, basée sur le fonctionnement de la nitruration ionique. Cette méthode repose sur l’utilisation de caches, non de peinture, et se révèle très efficace. C’est ainsi que la cémentation ionique voit le jour.
Thermi-Lyon, pionnier national de la cémentation assistée plasma
La cémentation basse pression assistée plasma délivre d’excellents résultats. Les matériaux font l’objet d’un traitement sous vide, qui garantit d’obtenir des pièces propres, avec peu de déformations et dotées d’une excellente résistance mécanique. Le processus mis au point par Thermi-Lyon est même validé par de grands groupes internationaux, équipementiers automobiles. Un problème persiste néanmoins : la productivité de ce traitement est insuffisante pour obtenir les prix cibles recherchés.
De la cémentation assistée plasma à la cémentation basse pression
Les chercheurs du groupe décident donc de modifier le processus afin de l’adapter à ce besoin et développent la cémentation basse pression. Dans cette première version du traitement, le carbone parvient aux pièces grâce à la diffusion de gaz propane. Moins cher et plus pratique que la cémentation ionique de base, cette technique donne de très bons résultats et permet à Thermi-Lyon d’acquérir de nouveaux clients. Un nouvel obstacle apparaît pourtant car, au fil du temps, le propane réagit également avec les parties froides des pièces, formant ainsi des éléments qui viennent obstruer les injecteurs des fours de traitement (suie, goudron…).
Les ingénieurs du groupe découvrent que des scientifiques ont mis au point une version de la cémentation basse pression diffusant du carbone non pas à base de propane, mais d’acétylène. Ce gaz réagit préférentiellement sur les parties chaudes des pièces. Cette technique ne présente pas les problèmes liés au propane et ne génère pas de suie.
De ce fait, la cémentation assistée plasma a progressivement laissé la place à la version basse pression. Cependant, de nos jours, il reste possible de protéger les zones des pièces des traitements thermiques grâce à la méthode du cuivrage. Celle-ci consiste à déposer du cuivre sur les parties à préserver, afin d’éviter que le carbone n’y pénètre. Complexe, onéreuse, cette technique nécessite un premier traitement électrolytique et un retrait du cuivre à la suite de l’opération mais elle demeure la méthode certifiée par les professionnels de l’aéronautique, par exemple. Il existe donc de nombreuses manières de cémenter des pièces tout en s’adaptant à leur géométrie, ce que le groupe Thermilyon continue de faire depuis plus d’une soixantaine d’années.
Si le groupe Thermilyon ne propose plus d’opération de cémentation assistée plasma à ses clients aujourd’hui, le groupe a toutefois développé ce processus dans l’Hexagone et reste donc en mesure d’y recourir si le besoin s’en fait sentir.
