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

Chapitre V : Le système bicouche, solution innovante pour l’optimisation de l’adhérence
La couche de zircone nanostructurée, présentée dans le chapitre précédent, cristallise en phase
quadratique de même que les couches microstructurées quelque soient les conditions de
projection retenues pour réaliser ces dernières couches. On pourrait donc s’attendre à une
continuité cristallographique entre les deux couches. De plus, les contraintes à l’interface
générées par des différences de dilatation entre phases devraient être très limitées.
La porosité totale des revêtements microstructurés, mesurée par poussée hydrostatique pour la
porosité ouverte et par pycnométrie hélium pour la porosité fermée, est de l’ordre de 10 % en
volume lorsque le mélange de gaz plasmagène Ar/H2 est utilisé, et de 14 %, pour un mélange
de gaz plasmagène Ar/He/H2 (cf. Tableau E.2-2). Pour un mélange de gaz plasmagène
donné, les variations de la porosité des revêtements pour une distance de tir comprise entre 80
et 120 mm ne sont pas significatives.
Ces mesures de porosité sont en accord avec les mesures des paramètres des particules à
l’impact : lorsque les particules ont une température supérieure à la température de fusion du
matériau, la porosité diminue lorsque la vitesse augmente.
Réf.
Porosité
ouverte (%)
- 206 -
Porosité
fermée (%)
Porosité
totale (%)
1 8 ,7 ± 0,4 1,1 ± 0,2 9,8 ± 0,6
2 9,2 ± 0,5 0,9 ± 0,1 9,9 ± 0,6
3 9,1 ± 0,3 1,0 ± 0,1 10,1 ± 0,4
4 11,4 ± 0,3 2,5 ± 0,2 13,9 ± 0,5
5 11,7 ± 0,3 2,3 ± 0,1 14,0 ± 0,4
6 11,3 ± 0,5 2,3 ± 0,3 13,6 ± 0,8
Tableau E.2-2 : Porosité ouverte et fermée de la couche supérieure pour les conditions
de projection présentées dans le Tableau E.2-1.
L’observation de la microstructure du bicouche par imagerie MEB (cf.
Figure E.2-5), montre qu’il existe d’abord une fine couche avec une croissance colonnaire sur
quelques nanomètres d’épaisseur à l’interface substrat/revêtement. Ensuite, la structure
devient globulaire caractéristique de l’architecture de revêtement nanostructuré réalisé par
projection plasma de suspension telle que décrit par Bacciochini (2010) [163]. La projection
de la couche supérieure ne semble pas avoir entraîné de modification notable de la
microstructure de la sous-couche. Cependant, la mesure de la taille des grains, par analyse
d’image comme décrit dans le chapitre IV, montre une évolution de leur taille après
déposition de la couche supérieure (cf. Tableau D.2-9). En effet, la taille des grains
constituant la structure de la sous-couche brute de projection, est en moyenne de 300 nm,
alors qu’après projection de la couche supérieure, elle est en moyenne de 500 nm et la
distribution de taille des grains est plus resserrée. Cette augmentation est caractéristique d’un