La Microscopie, une caractérisation de l’invisible pour une amélioration visible

2 cas d’étude : analyse de défaillance des câbles d’un groupe de climatisation et étude de la dégradation des graisses de boite d’essieu

Focus sur la Microscopie Electronique à Balayage couplée à une Analyse par Spectroscopie de Dispersion d’Energie (MEB-EDS), outil de pointe qui permet de cibler une zone d’intérêt et de détecter des anomalies difficiles à mettre en évidence via des outils de caractérisation classiques. Le MEB donne accès à la morphologie et la topographie de surface des échantillons alors que l’EDS renseigne sur la composition chimique.

Dernières investigations
> Analyse de défaillance de câbles issus d’un groupe de climatisation d’un Regio2N

Une anomalie est apparue en service sur un groupe de climatisation d’un Regio2N. Un réseau de câbles s’est dégradé. La coloration bleu-vert (Fig. 1) des câbles et de leur pince métallique présage une corrosion des pièces. L’idée ici est de mettre en évidence la dégradation subie par les pièces, son origine et de proposer une solution pour limiter cette dégradation.

Nous avons tout d’abord analysé les échantillons neufs pour avoir un point de départ, une référence. Les câbles sont constitués de fils métalliques protégés par une gaine et présentant une pince à leur extrémité. Le câble neuf se caractérise par des fils torsadés (Fig. 2a). Il est constitué d’étain (Sn) et du cuivre (Cu) donc est purement métallique. La gaine (Fig. 2b) est un matériau homogène de type plastique, constitué essentiellement de carbone (C) et d’oxygène (O).

Les câbles du service présentent un dépôt comme le témoignent les images des Fig. 2c et 2d. Nous avons analysé la composition chimique des câbles usagés pour comprendre l’origine de ce dépôt. Ils se caractérisent par la présence de cuivre (Cu) et d’oxygène (O) majoritaires (Fig. 3). On note par ailleurs la présence de chlore (Cl) en quantité non négligeable (8%). L’analyse de la zone bleu-vert des gaines montre la présence de cuivre majoritaire, d’oxygène, de carbone et de chlore. Il semblerait que le dépôt bleu-vert ait été transporté et déposé à la surface de la gaine.

D’après nos hypothèses, la présence d’oxygène en quantité importante témoigne de la formation d’oxydes de cuivre donc d’une corrosion des pièces. Il pourrait s’agir d’une corrosion atmosphérique en air humide pollué par du chlore apporté par le sel de mer (appelé chimiquement chlorure de sodium). Une mesure de prévention contre ce phénomène est donc de déposer une couche de métal inoxydable à la surface des parties métalliques pour les protéger ainsi de la corrosion.

Un contrôle rigoureux des graisses de boite d’essieu : informations sur les mécanismes de dégradation

La boite d’essieu est un organe dont le contrôle strict est nécessaire pour éviter tout incident qui se révèlerait dramatique (ex : casse fusée). La graisse de boite d’essieu est un lubrifiant complexe constitué entre autre :

• d’huile dont le rôle est de lubrifier le contact,
• d’un épaississant qui permet de stocker l’huile et de la maintenir dans la zone de contact

Le MEB est un outil d’observation qui permet de contrôler l’état de l’épaississant. Nous avons ici suivi l’évolution de sa dégradation face à un phénomène d’oxydation connu en service. Nous avons simulé ce phénomène au laboratoire via un chauffage des graisses sous air à 130 °C pour des durées allant de 25 à 75h.

L’observation met en évidence de longues fibres torsadées dans le cas de la graisse neuve (Fig. 4a).  Mais dès 25h d’oxydation (Fig. 4b), il y a une perte de cette morphologie torsadée et un début d’agglomération des fibres qui se regroupent pour former des amas de fibres. Le phénomène s’intensifie avec le temps d’oxydation croissant. En effet, l’oxydation entraîne la formation d’agglomérats de fibres de taille importante (Fig. 4c et 4d). Cette agglomération déstructure le réseau de fibres de l’épaississant et dégrade ainsi la capacité de ce dernier à stocker de l’huile. En service, ce type de défaut prive le contact de lubrifiant et accentue le risque de frottement et d’usure métallique.