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

Chapitre II : Réalisation d’un dépôt céramique par projection plasma – Revue bibliographique
Figure B.2-2 : Représentation des différentes zones de développement de l’arc
électriques selon M.P. Planche. [29]
Il est possible de distinguer 5 zones :
La zone (1) correspondant à l’injection des gaz plasmagènes. Leur type d’injection
(axial, vortex ou radial) affecte l’écoulement plasma.
La zone (2) correspond à la « tache cathodique », zone d’émission des électrons. Les
électrons sont émis de cette zone de quelques mm 2 et la densité de courant émise par
la tache peut être calculée par la formule (B–1) de Richardson-Dushmann [30], [31] :
(B–1)
j = A⋅
T
- 56 -
2
⋅ e
e⋅Φ
k⋅T
où j est la densité de courant (A.m -2 ), A une constante dépendant du matériau (A.m -2 .K -2 ), T la
température (K), e la charge d’un électron (1,6.10 -19 C), Ф le potentiel d’extraction du
matériau (eV) et k la constante de Boltzmann (1,38.10 -23 J.K -1 ).
La zone (3) correspond au développement de la colonne d’arc. Une partie du gaz
plasmagène est ionisée et subit un effet de pompage magnétohydrodynamique. C’est
la naissance de l’écoulement plasma.
La zone (4) correspond à la colonne d’arc proprement dite. Des perturbations prennent
naissance en périphérie de la colonne d’arc facilitant le mélange entre les gaz froid et
cette dernière.
La zone (5), correspond à la tache anodique où sont collectés les électrons.
L’accrochage de l’arc se produit quand la couche limite froide entourant la colonne
d’arc est suffisamment chaude et conductrice pour que le champ électrique permette le
claquage de l’arc électrique. L’écoulement de gaz plus froid en périphérie provoque
une constriction de la colonne d’arc et la tache anodique, généralement de faible
dimensions est soumis à un fort flux thermique (jusqu’à 10 11 W.m -2 ) qui peut entraîner
une fusion locale de la tuyère. Cependant, le pied d’arc soumis à différentes forces se
déplace, ce qui aide à assurer l’intégrité de la tuyère au moins pendant un certain
temps. Ces forces sont les forces de trainées dues à l’écoulement, les forces