Plans d’expériences et traitements de surface - Étude quantitative des effets et interactions

Un traitement de surface (TS) consiste à fonctionnaliser la surface d’un matériau par apport superficiel de matière (revêtement métallique et/ou organique) ou par transformation du substrat (conversion, dissolution,…) pour lui conférer une fonction technique (anticorrosion, anti-usure, propriétés magnétiques,…) et/ou esthétique (aspect, couleur,…). Les secteurs industriels concernés sont aussi multiples que variés. On peut citer, à titre d’exemples, la bijouterie, la connectique, le bâtiment, l’industrie des transports (aéronautique, automobile, ferroviaire,…), le secteur médical,…

Classiquement, on réalise les traitements de surface selon trois types de voie :

• aqueuse (TSVH) ;

• ignée (TSVI) ;

• sèche (TSVS).

Tous font intervenir trois acteurs principaux :

• substrat (métallique, céramique ou polymère) ;

• milieu de traitement (aqueux, fondu ou gazeux) ;

• procédé tel que :

  • attache, tonneau, au défilé, au tampon pour les TSVH,

  • CVD, PVD, projection thermique,… pour les TSVS.

Notre propos vise à inciter, à travers des exemples, les praticiens du secteur des TS à adopter au quotidien une démarche orientée vers la mise en œuvre de la méthodologie des plans d’expériences, d’autant que les exigences des donneurs d’ordre sont très diverses et variées. À cette fin, nous avons délibérément choisi de traiter des plans dont les finalités sont différentes, et souvent complémentaires.

Le présent article traite le criblage des facteurs et la détermination quantitative de leurs effets et de leurs interactions. Le [M 1 429] sera consacré à la recherche de l’optimum et la formulation des mélanges par la méthodologie des surfaces de réponses.

Dans l’ordre d’apparition, seront analysés les plans factoriels complets, factoriels fractionnaires, de Taguchi, de Plackett et Burman et supersaturés, et ce, sur la base d’exemples tirés de la littérature scientifique. Le lecteur comprendra qu’il aurait été non confidentiel de considérer des exemples industriels. Au demeurant, précisons que nous avons retraité ici les données aimablement fournies par les auteurs à l’aide du logiciel NEMRODW.