Elaboration par projection plasma d'un revêtement céramique sur ...
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Chapitre IV : Développement et optimisation de la sous-couche nanostructurée<br />
Les quatre images obtenues, pour des nombres de Weber relatifs croissants correspondants à<br />
des écoulements <strong>plasma</strong> de plus en plus rapides, permettent d’observer une densification des<br />
couches lorsque la taille des <strong>par</strong>ticules à l’impact diminue. Il ap<strong>par</strong>ait également des<br />
<strong>par</strong>ticules infondues repérables <strong>par</strong> des taches blanches, dans les couches obtenues avec les<br />
nombres de Weber relatifs les plus faibles. En contre<strong>par</strong>tie, la vitesse de croissance des<br />
couches diminue avec l’augmentation du nombre de Weber relatif (cf. Figure D.2-5).<br />
La présence de <strong>par</strong>ticules infondues peut s’expliquer <strong>par</strong> le mode de fragmentation. Dans le<br />
cas d’une rupture en sac, les gouttes mettent plus longtemps à se fragmenter et sont soumises<br />
à un plus grand nombre de fragmentations secondaires successives. Les <strong>par</strong>ticules sont donc<br />
trop grosses pour être correctement traitées thermiquement et arrivent <strong>sur</strong> le substrat dans un<br />
état solide ou <strong>par</strong>tiellement fondu.<br />
La différence de vitesse de croissance, définie comme le rapport entre l’épaisseur déposée <strong>par</strong><br />
unité de <strong>sur</strong>face à la quantité de matière injectée, peut s’expliquer <strong>par</strong> la présence ou l’absence<br />
de ces <strong>par</strong>ticules infondues. En effet, si des <strong>par</strong>ticules infondues s’immiscent dans le<br />
<strong>revêtement</strong>, son épaisseur augmente rapidement <strong>par</strong> l’empilement de ces blocs solides. De<br />
plus, les gouttes de petites tailles sont plus dispersées et une <strong>par</strong>tie se perd avant d’arriver <strong>sur</strong><br />
la cible engendrant une diminution de la vitesse de croissance des <strong>revêtement</strong>s réalisés suite à<br />
la fragmentation du liquide en mode catastrophique.<br />
Vitesse de croissance (µm/g/cm 2 )<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
We = 81<br />
We = 177<br />
30/30, Φ = 8mm 45/45, Φ = 8mm 90/45, Φ = 8mm 45/45, Φ = 6mm<br />
Condition de <strong>projection</strong><br />
Figure D.2-5 : Variation de la vitesse de croissance des couches projetées en fonction du<br />
mode de fragmentation du liquide injecté.<br />
D.2.1.1.2. Effet thermique<br />
Pour mieux comprendre l’effet des phénomènes thermiques <strong>sur</strong> la construction des<br />
<strong>revêtement</strong>s, nous avons com<strong>par</strong>é deux mélanges <strong>plasma</strong> utilisés avec le même diamètre de<br />
tuyère (6 mm): le mélange binaire Ar/He avec une enthalpie massique de 13,0 kJ/g et le<br />
mélange ternaire Ar/He/H2 avec une enthalpie massique de 20,5 kJ/g (Tableau D.2-1). Par<br />
ailleurs, l’ajout d’hydrogène augmente les transferts de chaleur <strong>plasma</strong>/gouttes du fait d’une<br />
meilleure conductivité thermique. La com<strong>par</strong>aison de la variation du nombre de gouttes en<br />
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We = 330 We = 360