Elaboration par projection plasma d'un revêtement céramique sur ...
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Conclusion générale<br />
traitement puis <strong>sur</strong> la construction de la couche. Ce développement de <strong>par</strong>amètres a été<br />
effectué <strong>sur</strong> un substrat AISI 304L, n’étant pas le substrat visé pour l’application finale, afin<br />
de limiter les couts de mise au point.<br />
La fragmentation du liquide peut être caractérisée <strong>par</strong> le nombre adimensionnel de Weber<br />
relatif entre le jet de <strong>plasma</strong> et le liquide. Pour des <strong>plasma</strong>s très rapides ce nombre est de<br />
l’ordre de 500 ; il traduit une fragmentation du liquide, selon le mode catastrophique, en un<br />
grand nombre de petites gouttes. La couche obtenue a une vitesse de croissance faible mais<br />
elle est dense et présente peu de fis<strong>sur</strong>e au sein de sa structure. Le traitement thermique des<br />
<strong>par</strong>ticules de zircone est régi <strong>par</strong> l’enthalpie disponible au sein du <strong>plasma</strong>, sa conductivité<br />
thermique et le temps de séjour des <strong>par</strong>ticules dans le jet de <strong>plasma</strong> et on pourrait noter une<br />
certaine contradiction entre l’exigence d’un <strong>plasma</strong> rapide pour l’obtention de gouttes fines et<br />
un temps de séjour suffisant pour obtenir la fusion des <strong>par</strong>ticules de zircone. Cependant la<br />
taille des agglomérats à traiter après l’évaporation du solvant dépend également de la taille<br />
initiale des gouttes. Pour améliorer le traitement thermique des <strong>par</strong>ticules, de l’hydrogène a<br />
été ajouté au mélange de gaz <strong>plasma</strong>gène (5% en volume).<br />
Les autres <strong>par</strong>amètres de tir qui ont été étudiés sont la distance de <strong>projection</strong>, le diamètre de<br />
l’injecteur, la pression d’injection et le taux de charge de la suspension. Avec les <strong>par</strong>amètres<br />
<strong>plasma</strong> utilisés, la distance de <strong>projection</strong> critique au-delà de laquelle le <strong>revêtement</strong> perd en<br />
cohésion et en adhérence est de 40 mm. Cette courte distance s’explique <strong>par</strong> la faible taille des<br />
<strong>par</strong>ticules qui entraîne leur décélération et refroidissement rapide le long de leurs<br />
trajectoires. Les essais avec des injecteurs de liquide de différents diamètres (150, 200,<br />
250µm) n’ont pas montré d’influence significative <strong>sur</strong> la structure de la couche. De même<br />
pour la pression d’injection dans la gamme 2,5 à 6,5 bars. Le taux de charge de la suspension<br />
a été varié de 6 à 20 %. Son augmentation s’est traduite <strong>par</strong> une augmentation de<br />
l’hétérogénéité de la structure<br />
Finalement, les conditions opératoires qui ont conduit au meilleur compromis pour la<br />
réalisation de la première couche sont les suivantes : un diamètre d’injection du liquide de 250<br />
µm, un pression d’injection de 4,5 bars, un taux de charge de la suspension en <strong>par</strong>ticules de<br />
6%, un mélange de gaz ternaire composé de 45 Nl/min d’argon, 45 Nl/min d’hélium et de 3<br />
Nl/min d’hydrogène, une intensité de courant d’arc de 700 A et une distance de tir de 40 mm.<br />
Ces <strong>par</strong>amètres de <strong>projection</strong> permettent de réaliser un couche relativement homogène et<br />
cohésive dont les valeurs de dureté et de module d’Young, me<strong>sur</strong>ées <strong>par</strong> nano-indentation,<br />
atteignent respectivement 8,7 GPa et 145 GPa.<br />
Il faut remarquer que la mise au point de la procédure de dépôt a été réalisé avec des<br />
substrats en acier AISI 304L pour limiter son coût. Cependant les premiers essais avec les<br />
<strong>par</strong>amètres de <strong>projection</strong> résumés ci-dessus <strong>sur</strong> le matériau substrat envisagé pour<br />
l’application, l’Haynes ® 230 a montré la difficulté d’obtenir une couche adhérente au substrat.<br />
L’observation de <strong>par</strong>ticules collectées <strong>sur</strong> le substrat a montré que la température de pré<br />
chauffage choisie pour l’acier n’était pas suffisante pour l’Haynes ® 230 et qu’une température<br />
d’environ 400°C était requise. Cette dernière a été déterminée comme la température de