ISO 12679:2011

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12679
First edition
2011-09-15
Thermal spraying — Recommendations
for thermal spraying
Projection thermique — Recommandations pour la projection thermique
Reference number
ISO 12679:2011(E)
©
ISO 2011

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ISO 12679:2011(E)
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Published in Switzerland
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ISO 12679:2011(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Parent material . 2
5 Component geometry . 3
6 Spray materials . 3
6.1 General . 3
6.2 Selection of spray materials . 3
6.3 Supply, handling and storage . 4
7 Gases for spraying . 4
8 Liquid fuels for spraying . 5
9 Spray equipment . 5
9.1 General . 5
9.2 Spray device . 5
9.3 Mechanical equipment, rotating devices, handling systems, robots . 5
9.4 Essential auxiliary equipment . 5
10 Surface preparation prior to spraying . 6
10.1 General . 6
10.2 General pretreatments, degreasing, cleaning . 6
10.3 Grit-blasting and other preparation methods . 6
10.4 Covering, masking of areas not to be coated . 7
11 Thermal spraying procedure . 7
11.1 Spraying procedure specification . 7
11.2 Applying the spraying process . 8
12 Post-treatment of the coating . 9
13 Health, safety and environmental aspects .10
14 Recommendations for quality assurance .10
14.1 Quality-assurance measures .10
14.2 Personnel qualification .12
15 Testing of components and accompanying specimens .12
15.1 General .12
15.2 Tests on the component itself .12
Bibliography .14
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ISO 12679:2011(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 12679 was prepared by Technical Committee ISO/TC 107, Metallic and other inorganic coatings.
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ISO 12679:2011(E)
Introduction
Thermal spraying encompasses processes used in the production of coatings and free-standing bodies for which
spray materials are surface-melted, melted off or melted and then propelled onto suitably prepared workpiece
surfaces. The workpiece surfaces are not surface-melted. In order to achieve specific coating properties, the
spray coating can undergo additional post-treatment, either thermal or otherwise, for example, sealing.
Thermally sprayed coatings serve to improve the surface properties of a workpiece by manufacturing or repair
operations. This can be done, for example, in relation to wear, corrosion, heat transfer or heat insulation,
electrical conductivity or insulation, appearance and/or for restoring the part to working order. In certain cases,
a spray coating can render a surface solderable.
Chiefly due to their bonding mechanism, thermally sprayed coatings without thermal post-treatment can be
distinguished from coatings applied with other processes, such as deposition welding, brazing, physical vapour
deposition (PVD) or chemical vapour deposition (CVD).
The advantages of thermal spraying are the following.
— The workpieces to be coated are only slightly heated so that distortion and any other undesired structural
changes to the parent material are avoided. This does not apply if the coatings are thermally treated during
or after the spraying process.
— The application is not dependent on the size of the workpiece or component. The operation can be
stationary or mobile depending on the spraying process.
— Even geometrically complex components can be coated using the appropriate spray set-up.
— The untreated surface of spray coatings generally provides a good bond coat for painting.
— Depending on the spraying process and spray material, different coating thicknesses can be applied,
although a coating thickness of approximately 10 µm is currently considered to be the lower limit.
Process-related disadvantages are as follows:
— the bond strength of thermally sprayed coatings without thermal post-treatment derives from adhesive
forces only;
— the bond strength can be influenced due to an expansion mismatch between the coating and substrate
material, especially in the case of a high operation temperature;
— spray coatings are micro-porous;
— the thicker the spray coating, the higher the residual stresses in the coating, and the degree of multi-axial
stress thus increases;
— spray coatings without additional thermal post-treatment are sensitive to edge pressure, localized and
linear loads and to impact stresses;
— there are restrictions in relation to the geometric dimensions, for example, for the inner coatings of
workpieces whose inner diameter is too small.
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Thermal spraying — Recommendations for thermal spraying
1 Scope
This International Standard includes general guidelines for the workmanlike production of metallic,
metal-ceramic, oxide-ceramic and plastic coatings, by means of thermal spraying on metallic and non-metallic
parent materials.
This International Standard provides recommendations for an appropriate and practical spray set-up, faultless
manufacturing, monitoring, quality assurance and for non-destructive and destructive tests on the component
and accompanying specimen. It describes details about negative effects which can occur. It also gives advice
on how to prevent such effects.
Permissible coating loads and evaluation categories for quality are not the subject of this International Standard,
as they are dependent on the operating conditions.
This International Standard can be used for contract purposes.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 3452-1, Non-destructive testing — Penetrant testing — Part 1: General principles
ISO 14231, Thermal spraying — Acceptance inspection of thermal spraying equipment
ISO 14232, Thermal spraying — Powders — Composition and technical supply conditions
ISO 14918, Thermal spraying — Approval testing of thermal sprayers
ISO 14919, Thermal spraying — Wires, rods and cords for flame and arc spraying — Classification — Technical
supply conditions
ISO 14920, Thermal spraying — Spraying and fusing of self-fluxing alloys
ISO 14921, Thermal spraying — Procedures for the application of thermally sprayed coatings for
engineering components
ISO 14922-1, Thermal spraying — Quality requirements of thermally sprayed structures — Part 1: Guidance
for selection and use
ISO 14922-2, Thermal spraying — Quality requirements of thermally sprayed structures — Part 2: Comprehensive
quality requirements
ISO 14922-3, Thermal spraying — Quality requirements of thermally sprayed structures — Part 3: Standard
quality requirements
ISO 14922-4, Thermal spraying — Quality requirements of thermally sprayed structures — Part 4: Elementary
quality requirements
ISO 14923, Thermal spraying — Characterization and testing of thermally sprayed coatings
ISO 14924, Thermal spraying — Post-treatment and finishing of thermally sprayed coatings
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ISO 12679:2011(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
shot-peening effect
pressure strengthening by grit-blasting
3.2
sound pressure level
mean value of emitted sound
NOTE Sound pressure level is measured in decibels (dB).
3.3
etching
removing of surface material
NOTE Etching can be applied using liquid agents (wet chemical etching) or using gases in a recipient (dry etching,
plasma etching). The etching agent reacts chemically with the substrate.
3.4
ion-etching
material removed by shooting the surface with high-energetic particles like ions
NOTE The ions cut off material at the impact point. The procedure is used in plasma technology application (vacuum
coating technology).
3.5
corona discharge
dielectric discharge in air after exceeding the break-down field intensity; air molecules will be ionized by
generating short-living ozone
4 Parent material
Virtually every kind of solid-state material can be coated by means of thermal spraying, provided its surface
is suitably prepared. The achievable bond strength of the coating to the substrate is dependent on the spray
material, spraying process and the physical and technological properties of the parent material used. The bond
strength, amongst other things, is particularly influenced by the thermal conductivity of the parent material in
comparison to the conductivity of the spray coating and the state of the parent material’s surface. In general,
hardened materials need a bond coat to give adequate bond strength. The possible coating thickness may be
limited, depending on the bonding material being used. Certain surface-hardening processes, e.g. “nitriding”,
may leave gaseous inclusions which would prevent proper bonding.
A variety of plastics, as well as glass and paper, can be thermally sprayed when using the appropriate spraying
process and a surface treatment method adapted for the respective material.
As the workpieces to be coated by means of thermal spraying are generally only slightly heated, undesired
structural changes to the parent material and changes to the component’s geometry due to distortion are
avoided to the greatest possible extent. However, distortions resulting from intensive grit-blasting during
surface preparation, especially with thin-walled parts or as a result of residual compressive stresses on the
surface of the substrate caused by process-related shot-peening effects, can occur. If coatings are thermally
treated during spraying (processes with simultaneous fusing) or subsequently, undesired structural changes
and significant geometric changes can occur.
For purposes of quality assurance during the manufacturing process, the parent materials and components to be
coated should be stored in such a way that damage and/or undesired changes to the shape or surface are avoided.
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5 Component geometry
The application of thermal spraying is independent, to the greatest possible extent, of the size of the workpiece
or component to be coated. This is mainly true for flame and arc spraying. For plasma and HVOF (high-velocity
oxygen fuel) spraying, closed-off spray booths are normally required due to the high noise and dust emissions.
As a result, there may be restrictions to size of the component.
Certain prerequisites concerning the practical set-up shall be considered when using thermal spraying. If these
rules are followed, even complex geometric parts can be coated with expertise. The most important rules can
be summarized as follows:
— the area to be coated shall be accessible to the spray gun with all its electrical and/or gas connections,
and the necessary spray distance and spray angle shall be maintained;
— sharp edges should be avoided; they cannot be covered with a spray coating;
— narrow radii should be avoided, otherwise turbulence in the spray jet can occur, which can lead to
unsatisfactory coatings in terms of bond strength and density;
— problems with turbulence and undesired, loose particles sticking to the walls occur especially when
spraying in narrow bores or blind holes;
— to prevent the coating from spalling, it has proved advantageous to pull the coating around rounded or
chamfered edges;
— the arguments listed for thermal spraying, i.e. accessibility, sharp edges, narrow radii, bores and blind
holes, also apply to grit-blasting when preparing the surface to be sprayed.
6 Spray materials
6.1 General
The spray materials used for thermal spraying cover a wide range of very different materials. It is virtually
possible to spray any material which can be produced as a solid wire, cored wire, rod, cord or powder, and
which does not sublimate in the arc or plasma or decompose when passing through the flame. In the special
case of molten-bath spraying, the material is processed in its liquid state.
Generally, the following spray materials can be used for thermal spraying:
— metals and metal alloys;
— metal ceramics;
— hard phases embedded in a matrix material;
— oxide ceramics, plastics, as well as various hybrid materials.
6.2 Selection of spray materials
An important task for the designer and/or person responsible for the spray technology is the selection of the
spray material which is most suited to the application. Fundamental to the selection are the demand’s profile
of the coating, the subsequent operating conditions and the most suitable spraying process. Corrosion and/or
wear loads, for example, can determine the demand’s profile. The operating conditions in a tribological system
can be determined by an increased operating temperature or by operating temperatures which fluctuate in level
and, in some cases, also in speed. The most suitable spraying process distinguishes itself in terms of its ability
to fulfil coating requirements, such as density, bond strength, porosity, purity, etc. Here, the relevant process
data, such as temperature level in the flame, in the arc or in the plasma, the dwell time of the spray particles in
the hot zone and the particle velocity in flight and on impact on the substrate, play a decisive role.
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The most important spray materials have been standardized. The following are specified in standards: chemical
composition of the material and its supply form as powder with its special features based on the manufacturing
process, particle shape and particle size distribution, or as wire, rod or cord.
The following International Standards apply:
— for powder: ISO 14232;
— for wires, rods and cords: ISO 14919.
6.3 Supply, handling and storage
The supply form and its constancy from batch to batch, especially with spray powders, plays a fundamental role
in ensuring a uniform quality for the finished coating. For this reason, it is recommended that manufacturing,
supply and distribution be assessed and monitored by a suitable quality-management system. Details
concerning such a procedure are described in EN 12074.
7 Gases for spraying
Industrial gases are used in all thermal spraying processes. Depending on the spraying process, these gases or
their mixtures are employed as a fuel, combustion accelerator, plasma gas, shroud gas, propelling or atomizing
gas, powder-feed gas, or for cooling the part to be coated or even the spray gun.
The physical and chemical characteristics of the industrial gases used for thermal spraying differ quite markedly
from each other. Paying attention to these parameters, a gas or gas mixture, which fulfils the process and
material requirements, can be selected for any thermal spray application.
The following gases are mainly used:
— as a fuel gas: acetylene (C H ), propane (C H ), propylene (C H ), ethene (C H ), hydrogen (H ), natural gas;
2 2 3 8 3 6 2 4 2
— as a plasma gas: argon (Ar), helium (He), hydrogen (H ), nitrogen (N ) and their mixtures;
2 2
— as a combustion accelerator: oxygen (O );
2
— as a shroud gas: argon (Ar), nitrogen (N );
2
— as a propelling or atomizing gas: compressed air, nitrogen (N ), argon (Ar);
2
— as a powder-feed gas: argon (Ar), nitrogen (N );
2
— for cooling: compressed air, carbon dioxide (CO ).
2
Depending on the spraying process and the purpose of the application, varying high-purity levels are demanded
of the gases. The gas producer is responsible for the gas purity whose level shall then be maintained at the
user’s premises during the filling process, transport and withdrawal, and in the pipeline system.
In general, it is sufficient to indicate the purity of the gases used in thermal spraying with numerical values
according to the number of “nines” before and after the point (4,6 = 99,996 %). Typical gas purities for thermal
spraying are:
— Ethene 3,5
— Oxygen 3,5
— Hydrogen 3,0
— Nitrogen 4,6
— Argon 4,6
— Helium 4,6
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For plasma spraying in particular, the purity of the gases has a big influence on the lifetime of the nozzle
electrode system.
8 Liquid fuels for spraying
In several applications, the high-velocity flame spraying process is applied using liquid fuels, e.g. kerosene,
N-paraffin, test benzene or petroleum. A low sulfur content has to be kept due to environmental reasons. Flash point,
evaporation point and purity have to be considered, as well as additional instructions from the equipment supplier.
9 Spray equipment
9.1 General
The thermal spray equipment includes the spray device with all the electrical and gas supply and regulating
equipment, possibly the handling system, plus the peripheral installations such as exhaust and filter systems,
spray booth and soundproofing. Modern installations often include additional equipment for monitoring spray
parameters and motion sequences by means of video cameras.
9.2 Spray device
The spray device is defined in ISO 14917 as the equipment required for thermal spraying.
Guidelines can be found in ISO 14231 for the qualification of the spraying installation including the transport
system for the spray material. ISO 14231 can also be consulted when monitoring the state of the thermal
spraying installation.
9.3 Mechanical equipment, rotating devices, handling systems, robots
In addition to the spray parameters for melting and melting off and for the transport of the spray material,
the distance, setting angle and relative motion between the gun and workpiece have a decisive influence on
the quality of the spray coating. In order to maintain these parameters as closely as possible, a mechanized
spraying process should be used wherever possible rather than a manual one.
A handling system should fulfil the following requirements:
— capable of movements, speed and positioning with accuracy values appropriate to the application;
— sufficient static and dynamic loading capacity;
— stabilization of spray distance;
— non-susceptibility of control and regulation systems to influences from spray operation, for example, when
igniting the plasma burner, and in relation to spray dust and heat from the flame, arc or plasma jet;
— simple and straightforward setting and programming of the handling system or rotating device.
9.4 Essential auxiliary equipment
Auxiliary equipment essential for thermal spraying includes equipment for cooling the burner system and
possibly the energy supply, too, for cooling the workpiece and/or the coating, for detecting, removing by suction
and transporting the spray dust, collecting the spray dust in a suitable filter system which, at the same time,
releases the exhaust air mixed with the combustion or plasma gas residue into the atmosphere, safely and
in compliance with environmental regulations. The spray booth and sound-proof chamber are also essential
components of the auxiliary equipment.
The peripheral equipment, especially for detecting and removing the spray dust, can also influence the quality
of the spray coating by acting upon the spray jet and the safe discharge of rebounded spray particles. For this
reason, this equipment should always be kept in good working order.
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Every spraying process produces a typical sound pressure level. During plasma processes and the various
HVOF processes, the A-weighted sound pressure level can reach values of more than 125 dB(A), making
sound-proofing measures with a considerable sound pressure level reduction potential necessary. As a rule,
dust build-up generally occurs in addition to the sound pressure levels; spray booths should offer good sound
absorption/insulation and also be able to prevent dust deposits as far as possible. As these conditions contradict
each other to a certain extent, priorities shall be set concerning the design. For mechanized spraying, non-
absorbing, smooth walls can be used. For manual spraying, sound-absorbing, open-pored inner walls and
ceilings are to be preferred.
During the spraying process, particle-loaded smoke and gas currents result from the spray materials, gases and
ambient air. The dust in this smoke and gas are generally classified as hazardous and should therefore be detected
at their source and safely eliminated. To this end, a system of detection, conduction and filtering is required.
Catching normally takes place directly at the source using exhaust hoods; these should be adapted to the
geometric properties of the workpiece. The catching speed at the source should be measured in such a way
that deposits and the risk of a dust explosion are avoided.
Wet and dry filters have been proven to be very effective filter systems. Monitoring functions, for example, by
measuring the pressure difference, is absolutely essential. When spraying plastics or when toxic gases occur
during the spraying process, wet filters are to be preferred.
Particularly, in the case of potentially carcinogenic dust, attention shall be paid to special national regulations
when removing any residue from the floor and when disposing of the spray dust from the filter system.
10 Surface preparation prior to spraying
10.1 General
In order to achieve adequate bond strength of the spray coating, the substrate surface should be carefully
prepared and coated immediately. The permissible intermission time depends on the spray material, the
sensitivity of the parent material and possible influences of dust, vapour and moisture on the prepared surface
due to temperature drops below the dew-point or rain while spraying outside.
10.2 General pretreatments, degreasing, cleaning
Before preparing the surface for spraying, rust, scale, dust and similar impurities should be removed
mechanically. Oily and greasy impurities should be removed by degreasing. The latter can be carried out either
by heating (cracking the oil or grease residue), immersion or atomizing methods, with or without additional
mechanized support, for example, with ultrasound, brushes or steam-jet cleaning. Aqueous detergents or
organic solvents are suitable. However, when using solvents, attention shall be paid to environmental
regulations. After degreasing, the prepared surface should be rinsed and dried.
10.3 Grit-blasting and other preparation methods
The metallic surface should be prepared in such a way that a technically clean bonding area results. Usually,
the surface to be coated should be roughened. The necessary roughness of the surface to be coated depends
on the particular application. Grit-blasting is a suitable method to achieve an efficient, roughened metallic
surface. In this way, the surface area is also increased.
Preparation by means of grit-blasting depends on the type and the particle size of the abrasive, and also on
the blasting parameters, for example, blasting time per unit area, distance, blasting angle, impact speed of
the abrasive, overlapping of blasting runs, and type of grit-blasting device or grit-blasting method (pressure or
syphon blasting). The wear state of the abrasive influences the quality of the grit-blasted surface significantly
and should therefo
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 12679
Première édition
2011-09-15
Projection thermique —
Recommandations pour la projection
thermique
Thermal spraying — Recommendations for thermal spraying
Numéro de référence
ISO 12679:2011(F)
©
ISO 2011

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ISO 12679:2011(F)

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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
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Publié en Suisse
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ISO 12679:2011(F)

Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Matériau de base . 2
5 Géométrie des éléments . 3
6 Matériaux pour projection thermique . 3
6.1 Généralités . 3
6.2 Sélection des matériaux pour projection thermique . 4
6.3 Livraison, manutention et stockage . 4
7 Gaz pour projection . 4
8 Combustibles liquides pour projection . 5
9 Matériel de projection . 5
9.1 Généralités . 5
9.2 Dispositif de projection . 5
9.3 Équipement mécanique, dispositifs tournants, systèmes de manutention, robots . 6
9.4 Équipements auxiliaires essentiels . 6
10 Préparation de la surface avant la projection . 7
10.1 Généralités . 7
10.2 Prétraitements généraux, dégraissage et nettoyage . 7
10.3 Décapage à l’abrasif et autres méthodes de préparation . 7
10.4 Protection et masquage des surfaces ne devant pas être revêtues . 8
11 Mode opératoire de projection thermique . 8
11.1 Spécification du mode opératoire de projection. 8
11.2 Application du procédé de projection . 9
11.2.1 Chauffage préalable . 9
11.2.2 Refroidissement .10
11.2.3 Projection de revêtements adhérents .10
11.2.4 Méthodes d’application de la projection thermique .10
12 Traitement après projection du revêtement .11
13 Aspects liés à la santé, à la sécurité et à l’environnement .12
14 Recommandations relatives à l’assurance de la qualité .12
14.1 Dispositions relatives à l’assurance de la qualité .12
14.1.1 Généralités .12
14.1.2 Management de la qualité .13
14.1.3 Dispositions en matière d’assurance de la qualité pour les installations de
projection thermique .13
14.1.4 Dispositions relatives à l’assurance de la qualité des matériaux pour
projection thermique .13
14.2 Qualification du personnel .14
14.2.1 Généralités .14
14.2.2 Spécialiste en projection thermique .14
14.2.3 Agent en projection thermique .14
15 Essais des éléments et des éprouvettes associées .14
15.1 Généralités .14
15.2 Essais sur l’élément proprement dit .14
© ISO 2011 – Tous droits réservés iii

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ISO 12679:2011(F)

Bibliographie .16
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ISO 12679:2011(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 107, Revêtements métalliques et
autres revêtements inorganiques.
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ISO 12679:2011(F)

Introduction
La projection thermique englobe les procédés utilisés dans la production de revêtements et d’éléments
autonomes pour lesquels les matériaux pour projection thermique sont fondus en surface, totalement
fondus ou fondus puis projetés sur les surfaces correctement préparées des pièces. Les surfaces des
pièces ne font pas l’objet d’une fusion superficielle. Afin d’obtenir des propriétés spécifiques des
revêtements, le revêtement par projection peut subir un traitement après projection, thermique ou
autre, par exemple, colmatage.
Les revêtements obtenus par projection thermique sont destinés à améliorer les propriétés des
surfaces d’une pièce par des opérations de fabrication ou de réparation. L’application d’un revêtement
par projection thermique peut, par exemple, avoir un rapport avec l’usure, la corrosion, le transfert de
chaleur ou l’isolation thermique, la conductivité ou l’isolation électrique, l’aspect et/ou pour remettre
la pièce dans un état de fonctionnement correct. Dans certains cas, un revêtement par projection peut
rendre une surface soudable.
En raison notamment de leur mécanisme d’adhérence, il est possible de faire la distinction entre des
revêtements obtenus par projection thermique sans traitement thermique après projection et des
revêtements appliqués par d’autres procédés, tels que soudage par apport de métal, brasage, déposition
en phase gazeuse par procédé physique (PVD) ou déposition en phase vapeur par procédé chimique (CVD).
La projection thermique offre les avantages suivants:
— Les pièces devant être revêtues ne sont que légèrement chauffées afin d’éviter toute déformation
ou autre modification structurale indésirable du matériau de base. Ceci n’est pas applicable si les
revêtements subissent un traitement thermique pendant ou après le processus de projection.
— L’application ne dépend pas des dimensions de la pièce ou de l’élément. L’opération peut être fixe ou
mobile selon le procédé de projection.
— Même des éléments présentant des géométries complexes peuvent être revêtus en employant la
configuration de projection appropriée.
— La surface non traitée des revêtements pour projection thermique fournit en général un bon
revêtement adhérent pour l’application de peinture.
— Selon le procédé de projection et le matériau pour projection thermique, différentes épaisseurs
de revêtement peuvent être appliquées, bien qu’une épaisseur de revêtement d’environ 10 µm soit
couramment considérée comme étant la limite inférieure.
Les inconvénients liés aux procédés sont les suivants:
— la force de liaison des revêtements obtenus par projection thermique sans traitement thermique
après projection dépend uniquement des forces d’adhérence;
— la force de liaison peut être influencée par une dilatation inadéquate entre le revêtement et le
substrat, notamment en cas de haute température de fonctionnement;
— les revêtements pour projection thermique sont microporeux;
— plus le revêtement pour projection thermique est épais et plus les contraintes résiduelles sont
élevées dans le revêtement, ce qui a pour effet d’augmenter le niveau de contrainte multiaxiale;
— les revêtements pour projection thermique sans traitement thermique après projection sont sensibles
à la pression sur les arêtes, ainsi qu’aux charges localisées et linéaires et aux contraintes d’impact;
— il existe des restrictions en ce qui concerne les dimensions géométriques, par exemple, pour les
revêtements intérieurs des pièces dont le diamètre intérieur est trop faible.
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NORME INTERNATIONALE ISO 12679:2011(F)
Projection thermique — Recommandations pour la
projection thermique
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale comprend des lignes directrices pour la production, selon les règles de
l’art, de revêtements métalliques, métallo-céramiques, oxydo-céramiques et plastiques, par projection
thermique sur des matériaux de base métalliques et non métalliques.
La présente Norme internationale fournit des recommandations pour une configuration de projection
appropriée et pratique, une production, une surveillance et une assurance qualité irréprochables, ainsi
que pour des essais non destructifs et des essais destructifs sur l’élément et sur l’éprouvette associée.
Elle décrit en détail les effets indésirables susceptibles de se produire. Elle donne également des conseils
sur la manière de prévenir de tels effets.
Les charges admissibles sur les revêtements et les catégories d’évaluation pour la qualité ne relèvent pas du
domaine d’application de la présente Norme internationale, car elles dépendent des conditions de service.
La présente Norme internationale peut être utilisée à des fins contractuelles.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 3452-1, Essais non destructifs — Examen par ressuage — Partie 1: Principes généraux
ISO 14231, Projection thermique — Contrôle d’acceptation du matériel de projection thermique
ISO 14232, Projection thermique — Poudres — Composition et conditions techniques de livraison
ISO 14918, Projection thermique — Qualification des agents en projection thermique
ISO 14919, Projection thermique — Fils, baguettes et cordons pour projection thermique à l’arc et au pistolet
dans une flamme — Classification — Conditions techniques d’approvisionnement
ISO 14920, Projection thermique — Projection et fusion d’alliages autofondants
ISO 14921, Projection thermique — Mode opératoire d’application de revêtements obtenus par projection
thermique pour les pièces mécaniques
ISO 14922-1, Projection thermique — Exigences qualité des constructions obtenues par projection
thermique — Partie 1: Lignes directrices pour leur sélection et utilisation
ISO 14922-2, Projection thermique — Exigences qualité des constructions obtenues par projection
thermique — Partie 2: Exigences qualité complètes
ISO 14922-3, Projection thermique — Exigences qualité des constructions obtenues par projection
thermique — Partie 3: Exigences qualité standard
ISO 14922-4, Projection thermique — Exigences qualité des constructions obtenues par projection
thermique — Partie 4: Exigences qualité élémentaires
ISO 14923, Projection thermique — Caractérisation et essais des revêtements obtenus par projection thermique
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ISO 12679:2011(F)

ISO 14924, Projection thermique — Traitement et finition des revêtements obtenus par projection thermique
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
effet de grenaillage
traitement de renforcement sous pression par décapage à l’abrasif
3.2
niveau de pression acoustique
valeur moyenne du son émis
Note 1 à l’article: Le niveau de pression acoustique est mesuré en décibels (dB).
3.3
décapage
élimination de matériau d’une surface
Note 1 à l’article: Le décapage peut être effectué à l’aide d’agents décapants liquides (décapage chimique humide) ou
de gaz dans un récipient (décapage sec, décapage par plasma). L’agent décapant réagit chimiquement avec le substrat.
3.4
décapage ionique
matériau éliminé par bombardement de la surface avec des particules de grande énergie telles que des ions
Note 1 à l’article: Les ions enlèvent le matériau au point d’impact. La méthode est employée dans une application
utilisant la technique par plasma (technique d’application de revêtement sous vide).
3.5
décharge en couronne
décharge diélectrique dans l’air lorsque le champ électrique dépasse une certaine valeur; il se produit
une ionisation des molécules d’air qui génère de l’ozone à vie courte
4 Matériau de base
Pratiquement tous les types de matériaux à l’état solide peuvent être revêtus par projection thermique,
à condition que leur surface soit correctement préparée. La force de liaison du revêtement au substrat
dépend du matériau pour projection, du procédé de projection ainsi que des propriétés physiques et
techniques du matériau de base utilisé. La force de liaison est, entre autres, particulièrement plus
influencée par la conductivité thermique du matériau de base que par la conductivité du revêtement
pour projection thermique et par l’état de la surface du matériau de base. En général, les matériaux
trempés nécessitent un revêtement adhérent pour assurer une force d’adhérence adéquate. L’épaisseur
de revêtement possible peut être limitée, selon le matériau de liaison utilisé. Certains procédés de
durcissement de surface, par exemple «nitruration», peuvent laisser des inclusions gazeuses qui
empêchent une liaison correcte.
Diverses matières plastiques, ainsi que le verre et le papier, peuvent recevoir un revêtement obtenu
par projection thermique lorsque l’on utilise le procédé de projection qui convient et une méthode de
traitement de surface adaptée pour le matériau respectif.
Le fait que les pièces devant être revêtues ne sont, en règle générale, que légèrement chauffées, cela permet
d’éviter, dans toute la mesure du possible, des modifications structurales indésirables du matériau de
base et des modifications au niveau de la géométrie de l’élément dues à la déformation. Toutefois, il peut
se produire des déformations dues à un décapage intense à l’abrasif lors de la préparation de surface,
notamment pour des pièces à parois fines ou dues à des contraintes de compression résiduelles sur la
surface du substrat générées par les effets du grenaillage liés au procédé. Si les revêtements subissent
un traitement thermique durant la projection (procédés à fusion simultanée) ou par la suite, il peut se
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ISO 12679:2011(F)

produire des modifications structurales indésirables et des modifications significatives au niveau de la
géométrie des éléments.
Aux fins d’assurance qualité durant le processus de fabrication, il convient que les matériaux de base
et les éléments devant être revêtus soient stockés de manière à éviter tout endommagement et/ou
modification indésirable de forme ou de surface.
5 Géométrie des éléments
L’application d’un procédé de projection thermique est indépendante, dans toute la mesure du possible,
des dimensions de la pièce ou de l’élément devant être revêtu. Ceci est principalement vrai pour la
projection thermique à l’arc et au pistolet dans une flamme. Pour la projection plasma et la projection
HVOF (projection dans une flamme à grande vitesse), des cabines de projection confinées sont
normalement requises en raison du niveau de bruit élevé et des émissions de poussière. Par conséquent,
il peut y avoir des restrictions pour les dimensions de l’élément.
Certaines conditions préalables concernant la configuration pratique doivent être prises en considération
lors de l’utilisation du procédé de projection thermique. Si ces règles sont suivies, même des pièces
aux géométries complexes peuvent être revêtues avec un niveau élevé d’expertise. Les règles les plus
importantes peuvent être résumées comme suit:
— la zone à revêtir doit être accessible au pistolet de projection muni de tous ses raccordements
électriques et/ou de gaz. La distance et l’angle de projection nécessaires doivent être maintenus;
— il convient d’éviter les arêtes vives car elles ne peuvent pas être recouvertes par le revêtement pour
projection thermique;
— il convient d’éviter les rayons étroits car leur présence peut provoquer une turbulence dans le jet de
projection, ce qui aurait pour effet de donner des revêtements insatisfaisants en termes de force de
liaison et de densité;
— les problèmes de turbulence et de particules détachées adhérant aux parois se produisent en
particulier lors de la projection dans des alésages étroits ou des trous borgnes;
— pour éviter la desquamation du revêtement, il s’est avéré bénéfique de tirer le revêtement autour de
bords arrondis ou chanfreinés;
— les arguments énumérés pour la projection thermique, c’est-à-dire accessibilité, arêtes vives,
rayons étroits, alésages et trous borgnes, s’appliquent également au décapage à l’abrasif lors de la
préparation de la surface pour la projection.
6 Matériaux pour projection thermique
6.1 Généralités
Les matériaux utilisés pour la projection thermique couvrent une vaste gamme de matériaux très
différents. Il est pratiquement possible de projeter tout matériau pouvant se présenter sous forme
de fil plein, de fil fourré, de cordon ou de baguette et ne sublimant pas dans l’arc ou le plasma ou ne
décomposant pas lorsqu’il traverse la flamme. Dans le cas particulier de projection de métal fondu, le
matériau est traité à l’état liquide.
En général, les matériaux pour projection thermique suivants peuvent être utilisés pour la projection
thermique:
— métaux et alliages de métaux;
— métallo-céramiques;
— phases dures intégrées dans un matériau de base;
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ISO 12679:2011(F)

— oxydo-céramiques, plastiques, ainsi que divers matériaux hybrides.
6.2 Sélection des matériaux pour projection thermique
La sélection du matériau pour projection thermique qui convient le mieux pour l’application constitue
une tâche importante pour le concepteur et/ou la personne chargée de la technique de projection. Parmi
les critères fondamentaux pour la sélection des matériaux, figurent le profil requis du revêtement,
les conditions de service ultérieures et le procédé de projection le mieux adapté. Les charges de
corrosion et/ou d’usure, par exemple, peuvent déterminer le profil requis. Les conditions de service
dans un système tribologique peuvent être déterminées par une température de service plus élevée
ou des températures de service qui fluctuent en termes de niveau et, dans certains cas, de vitesse. Le
procédé de projection thermique le mieux adapté se distingue lui-même par son aptitude à satisfaire aux
exigences relatives au revêtement, telles que masse volumique, force de liaison, porosité, pureté, etc. Ici,
les données pertinentes du procédé, tel que le niveau de température dans la flamme, dans l’arc ou dans
le plasma, le temps de maintien des particules projetées dans la zone chaude et la vitesse des particules
en l’air et lors de l’impact sur le substrat, jouent un rôle primordial.
Les matériaux pour projection les plus importants ont été normalisés. Les renseignements suivants sont
spécifiés dans les normes; composition chimique du matériau et sa livraison sous forme de poudre avec
ses caractéristiques particulières basées sur le procédé de fabrication, la forme des particules et leur
distribution granulométrique, ou sous forme de fil, de baguette ou de cordon.
Les Normes internationales suivantes s’appliquent:
— pour la poudre: ISO 14232;
— pour les fils, baguettes et cordons: ISO 14919.
6.3 Livraison, manutention et stockage
La forme du matériau livré et sa constance d’un lot à l’autre, notamment avec des poudres pour projection,
jouent un rôle fondamental pour l’assurance d’une qualité uniforme du revêtement fini. Pour cette
raison, il est recommandé que la fabrication, la livraison et la distribution soient évaluées et contrôlées
par un système approprié de management de la qualité. Les détails concernant une telle procédure sont
décrits dans l’EN 12074.
7 Gaz pour projection
Des gaz industriels sont utilisés dans tous les procédés de projection thermique. Suivant le procédé de
projection, ces gaz ou leurs mélanges sont utilisés en tant que combustible, accélérateur de combustion,
gaz plasmagène, enveloppe de protection gazeuse, gaz propulseur ou pulvérisateur, gaz d’alimentation
en poudre, ou gaz pour le refroidissement de la pièce à revêtir ou même pour refroidissement du pistolet
de projection.
Les caractéristiques physiques et chimiques des gaz industriels utilisés pour la projection thermique
sont très sensiblement différents les uns des autres. En prêtant attention à ces paramètres, un gaz ou un
mélange de gaz qui satisfait les exigences relatives au procédé et au matériau, peut être sélectionné pour
toute application de projection thermique.
Les gaz suivants sont principalement utilisés;
— en tant que gaz combustible: acétylène (C H ), propane (C H ), propylène (C H ), éthène (C H ),
2 2 3 8 3 6 2 4
hydrogène (H ), gaz naturel;
2
— en tant que gaz plasmagène: argon (Ar), hélium (He), hydrogène (H ), azote (N ) et les mélanges de
2 2
ceux-ci;
— en tant qu’accélérateur de combustion: oxygène (O );
2
— en tant qu’enveloppe de protection gazeuse: argon (Ar), azote (N );
2
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— en tant que gaz propulseur ou pulvérisateur: air comprimé, azote (N ), argon (Ar);
2
— en tant que gaz d’alimentation en poudre: argon (Ar), azote (N );
2
— en tant que gaz de refroidissement: air comprimé, dioxyde de carbone (CO ).
2
Selon le procédé de projection et le but de l’application, des niveaux variables de pureté des gaz sont
requis. Le producteur de gaz est responsable de la pureté des gaz dont le niveau doit ensuite être
maintenu chez l’utilisateur durant le processus de remplissage, de transport et de livraison, ainsi que
dans le système de canalisations.
En général, il suffit d’indiquer la pureté des gaz utilisés en projection ther
...