Comportement à la corrosion de couches hybrides borure–aluminure formées sur de l’Inconel 718 fabriqué par fusion sélective par laser

Pourquoi c’est important pour les machines réelles

Des moteurs d’avion aux centrales électriques, de nombreuses machines critiques utilisent un alliage appelé Inconel 718, apprécié pour sa résistance et sa stabilité à haute température. De plus en plus, les ingénieurs fabriquent ces pièces par impression 3D, notamment par fusion sélective par laser, ce qui permet des géométries bien plus complexes et de réduire les pertes de matière. Mais cette liberté de conception a un revers : de très petits pores et défauts peuvent permettre à l’eau salée d’attaquer le métal. Cette étude examine comment des traitements thermochimiques de surface peuvent créer des peaux protectrices sur l’Inconel 718 imprimé en 3D, ralentissant considérablement sa corrosion dans des conditions proches de l’eau de mer.

Métal imprimé en 3D et ses points faibles cachés

L’Inconel 718 est un « superalliage » à base de nickel utilisé dans les moteurs d’avion, les turbines et les systèmes énergétiques parce qu’il résiste à la chaleur, à la fatigue mécanique et aux attaques chimiques. Lorsqu’il est produit par fusion sélective par laser, des couches de poudre métallique sont fusionnées par un laser pour créer des formes complexes. Ce procédé refroidit aussi le métal très rapidement, conduisant à une microstructure fine qui peut être favorable à la résistance mécanique. Cependant, le même procédé tend à laisser de très petites cavités, des particules non fondues et des microfissures. Au microscope, les chercheurs ont observé une forêt de grains métalliques en colonnes et des pores dispersés. Dans l’eau salée, ces imperfections deviennent des points de piégeage où le film protecteur du métal se dégrade, permettant à des réactions semblables à la rouille de démarrer et de se propager.

Construire des peaux protectrices par la chaleur et les poudres

Pour résoudre ce problème, l’équipe a utilisé des traitements thermochimiques, dans lesquels des échantillons d’Inconel imprimés en 3D ont été enfermés dans des mélanges de poudres et chauffés à près de 1000 degrés Celsius. À cette température, des atomes issus des poudres environnantes diffusent dans la surface du métal et forment de nouveaux composés plus durs. Certaines recettes étaient riches en aluminium, formant des couches d’aluminures et un mince film externe d’oxyde d’aluminium. D’autres étaient riches en bore, créant des couches de borures dures. Les recettes les plus avancées combinaient les deux éléments simultanément ou en séquence, formant des peaux hybrides borure–aluminure. Malgré la température élevée, les modifications restaient confinées à la région externe, laissant la structure interne de l’impression 3D intacte tout en transformant la surface en zones-barrière stratesées.

Comment différents revêtements modifient la surface

Des observations au microscope et des mesures par rayons X ont montré que chaque traitement produisait une architecture distincte. L’aluminisation pure a donné une structure multi-couches de composés enrichis en aluminium, surmontée d’un film continu d’oxyde d’aluminium, mais présentant quelques fissures et pores. La boruration pure a conduit à des couches de borure empilées, très dures mais relativement poreuses et friables. Le traitement combinant aluminium et bore a produit une couche mixte relativement fine mais compacte, dans laquelle les deux éléments étaient répartis uniformément. Lorsqu’ils ont appliqué les deux éléments en séquence, l’ordre a compté. D’abord aluminiser puis borurer a produit un revêtement rugueux, très poreux et irrégulier. En revanche, borurer d’abord puis aluminiser a créé une base borurée robuste surmontée d’une couche externe riche en aluminium et dense, donnant une peau plus continue et mieux liée.

Essais en eau salée : gagnants et perdants

Les chercheurs ont ensuite immergé tous les échantillons dans une solution de chlorure de sodium similaire à l’eau de mer et ont réalisé des tests électrochimiques pour mesurer la facilité des réactions de corrosion. Ils ont surveillé à la fois le potentiel électrique naturel de chaque surface et le courant pendant une corrosion contrôlée, ce qui reflète la vitesse de dissolution du métal. Le pire comportement est venu de l’échantillon traité d’abord par aluminisation puis par boruration : son revêtement hétérogène et poreux favorisait la formation de minuscules cellules galvanique et une attaque rapide. L’Inconel imprimé non traité a mieux résisté mais a tout de même souffert de la formation de piqûres aux défauts inhérents. Les revêtements purement aluminure ou purement borure ont apporté une amélioration modérée, mais la solution saline a pu quand même pénétrer par des fissures et des pores. Les meilleurs résultats sont venus des revêtements hybrides. Les couches co‑déposées bore–aluminium ont fortement réduit la corrosion, grâce à leur structure compacte et uniforme. Encore mieux, la séquence consistant à placer l’aluminisation au‑dessus d’une base borurée a produit le courant de corrosion le plus faible, indiquant que la combinaison d’une couche intérieure dure et d’un film oxydé externe dense est particulièrement efficace pour bloquer la solution saline.

Ce que cela signifie pour les pièces haute performance de demain

Pour un public non spécialiste, le message clé est que les métaux imprimés en 3D destinés aux hautes températures peuvent devenir beaucoup plus durables en environnements salins ou marins grâce à des peaux de surface conçues avec soin. Imprimer simplement de l’Inconel 718 ne suffit pas ; les minuscules défauts laissés par le procédé le rendent vulnérable au piqûrement et à une défaillance précoce. En diffusant du bore et de l’aluminium dans la surface de la bonne manière — en particulier en construisant d’abord une fondation borurée dure puis en ajoutant une barrière à base d’aluminium — les ingénieurs peuvent créer une coque continue et résistante qui empêche la pénétration des liquides corrosifs. Cette stratégie de revêtement hybride pourrait prolonger la durée de vie et la sécurité des composants critiques dans l’aéronautique, l’énergie et le maritime, tout en réduisant les coûts de maintenance et le gaspillage de matière.

Citation: Günay, B., Günen, A., Gokcekaya, O. et al. Corrosion behavior of hybrid boride–aluminide layers grown on selective laser melted Inconel 718. Sci Rep 16, 14286 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47359-z

Mots-clés: Inconel 718, fabrication additive, protection contre la corrosion, revêtements de surface, couches borure aluminure