Elaboration par projection plasma d'un revêtement céramique sur ...

Chapitre III : Stratégie expérimentale et moyens utilisés au cours de l’étude
C.1. Introduction
L’objectif de cette étude est de réaliser un revêtement épais (environ 500 µm) fortement
adhérent, sur un substrat de faible épaisseur (maximum 1 mm), par projection plasma d’arc
soufflé. La stratégie expérimentale utilisée pour obtenir un revêtement répondant le mieux
possible au cahier des charges est présentée en Figure C.1-1. Comme expliqué dans le
chapitre 2, deux solutions peuvent être envisagées :
La réalisation d’un revêtement dit « classique » à partir de poudres micrométriques,
La réalisation d’un revêtement dit « nanostructuré » à partir de précurseurs liquide ou
de nanoparticules en suspension dans un solvant.
Dans le premier cas, il a été montré dans le chapitre précédent que l’adhérence est
principalement mécanique, et implique une préparation préalable de la surface afin
d’augmenter le nombre d’aspérités permettant l’ancrage des particules projetées sur le
substrat. Les techniques de préparation de surface usuelles qui permettent d’augmenter la
rugosité engendrent des contraintes mécaniques à la surface et donc des déformations
plastiques des substrats. Cette solution ne peut donc pas être retenue en l’état.
Dans le second cas, l’utilisation d’un intrant liquide, aucune préparation de surface préalable
ne semble nécessaire à l’accrochage du revêtement. Pour ce type de procédé, les mécanismes
d’adhérence des particules sur le substrat ne sont pas encore complètement connus.
Il s’avère d’abord nécessaire de comprendre les différents mécanismes régissant la
construction d’un revêtement « nanostructuré » en effectuant une étude la plus complète
possible depuis l’injection du jet de liquide dans le plasma thermique jusqu’à l’impact des
particules sur le substrat, leur interaction avec le substrat et l’étude de leur empilement.
Ensuite l’adhérence des couches sera caractérisée.
Cependant il peut paraître complexe de réaliser des revêtements épais, d’après l’étude
bibliographique, via cette technique. Il est donc envisagé de réaliser des revêtements épais en
combinant les deux techniques. En effet il a été montré qu’une continuité cristallographique
entre deux matériaux, comme l’acier C60 ou 304L et l’alumine, permettait d’obtenir des
liaisons adhésives fortes [68], [69], [70], [71]. La procédure consiste à superposer une couche
« nanostructurée » mince et un revêtement microstructurée « classique » et épais. La couche
inférieure « nanostructurée » qui ne nécessite pas de préparation préalable de la surface du
substrat excepté un nettoyage (dégraissage principalement), servira de couche de liaison entre
le substrat et la couche supérieure microstructurée épaisse (plusieurs centaines de µm) d’un
même matériau. Le développement de ce matériau bicouche avec des propriétés répondant
au cahier des charges exposées dans le premier chapitre constitue l’axe de recherche de nos
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