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

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