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

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a. c. Chapitre IV : Développement et optimisation de la sous-couche nanostructurée - 164 - Figure D.2-15 : Influence de la rugosité sur la construction d’un revêtement réalisé par projection de suspension, a. Ra = 0,5 µm, b. Ra = 2 µm, c. Ra = 4 µm. De plus, l’augmentation de l’épaisseur de la couche (cf. Figure D.2-16) semble ne pas compenser les défauts de structure, mais a plutôt tendance à les amplifier. Des « ilots » apparaissent sur les pics et se détachent de la couche. a. b. c. b. Figure D.2-16 : Influence de l’épaisseur du revêtement sur des substrats de différentes rugosités, a. Ra = 0,5 µm, b. Ra = 2 µm, c. Ra = 4 µm.
Chapitre IV : Développement et optimisation de la sous-couche nanostructurée D.2.2.3. Conclusion Comme l’ont démontré plusieurs auteurs, la température du substrat est un élément clé de l’adhérence d’une couche réalisée par projection thermique. L’étalement des lamelles est liée à leur mouillabilité et leur vitesse de refroidissement qui sont liées à l’interaction lamellesubstrat et la nature du matériau. Pour le couple zircone/Haynes ® 230, il a été établi que la température du substrat devait être au moins égale a 400°C, en comparaison au 200°C nécessaire pour les substrats AISI 304L. De plus, les propriétés mécaniques (dureté et module d’Young) des couches déposées sur ce type de substrat sont supérieures à celles déposées sur les substrats AISI 304L. Cette différence peut s’expliquer par les différences de propriétés thermiques entre les deux types de substrats. La rugosité de la surface du substrat affecte notablement l’architecture des couches et est néfaste à la construction d’un revêtement homogène et donc à sa cohésion. Un effet d’ombrage des pics de rugosité sur les creux produit des variations importantes de l’épaisseur de la couche. Cette effet est amplifié par l’augmentation d’épaisseur du revêtement et entraine une perte totale de la cohésion de la couche. Dans l’optique d’une industrialisation du procédé, cette observation confirme que les substrats ne doivent pas être sablés, même légèrement, avant utilisation. Il faut noter que la même remarque avait déjà été faite au vu de l’épaisseur des substrats, la crainte étant alors la déformation du substrat de faible épaisseur sous l’impact du jet d’abrasifs même à faible pression. D.2.3. Optimisation de l’injection Pour cette étude, les paramètres de projection optimaux décrits précédemment ont été retenus. Un mélange de gaz plasmagène ternaire Ar/He/H2 avec des débits respectifs de 45, 45 et 3 Nl/min et une enthalpie massique de 20 kJ/g a été utilisé. Le diamètre de la tuyère a été fixé à 6 mm et la distance de projection à 40 mm. Les substrats utilisés sont en Haynes ® 230 et préchauffés avant la réalisation du dépôt à une température de 400°C. Le diamètre de l’injecteur est de 250µm. D.2.3.1. Position de l’injecteur et pression d’injection Afin d’optimiser l’injection et le traitement thermocinétique des particules en vol, une série d’expérience a été menée en faisant varier la position de l’injecteur et la pression d’injection. L’injecteur a été placé soit au dessus de l’axe de la torche pour effectuer une injection dite de « haut en bas », soit au dessous de cet axe pour effectuer une injection dite de « bas en haut ». La pression au sein du réservoir de stockage de la suspension était comprise entre 0,25 et 0,65 MPa, afin d’atteindre plus ou moins à cœur les zones chaudes et rapides de l’écoulement plasma. Cependant, il faut noter que cette variation de vitesse d’injection est faible en - 165 -
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