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

Chapitre II : Réalisation d’un dépôt céramique par projection plasma – Revue bibliographique
B.4. Génération des revêtements
La réalisation d’un revêtement par projection plasma peut se décomposer en plusieurs étapes :
L’injection des particules dans le jet de plasma via un fluide porteur et leur dispersion
au sein de l’écoulement.
L’accélération et le chauffage des particules par le milieu gazeux.
L’impact des particules sur le substrat où elles s’étalent et se solidifient.
La formation du revêtement par empilement des particules.
La projection plasma conventionnelle utilise une poudre comme matériau d’apport avec des
tailles de grains généralement supérieures à une dizaine de microns. Néanmoins, depuis un
peu plus d’une décennie, l’obtention de structures fines est recherchée en projection
thermique pour une amélioration des propriétés intrinsèques des couches [27]. Une
microstructure plus fine exige la diminution de la taille des particules élémentaires qui
constituent le dépôt avec l’utilisation de nanoparticules ou de particules submicroniques.
Cependant, l’injection d’une particule dans un jet de plasma d’arc exige une quantité de
mouvement au moins légèrement supérieure à celle du jet de plasma. Plus la masse de la
particule est faible, plus sa vitesse d’injection doit être élevée. Conventionnellement,
l’injection est assurée par transport pneumatique et l’injection de fines particules requière
donc un débit de gaz porteur tel qu’il perturbe le jet de plasma. Par ailleurs les poudres fines
ont tendance à s’agglomérer et sont très difficiles à distribuer. Pour palier à ces problèmes,
deux voies sont principalement étudiées : la projection de poudre dont les particules sont
formées par l’agglomération de particules nanométriques ou micrométriques [83] et la
projection de solutions ou de suspensions. La première exige que les particules ne soient
qu’en partie fondues pour conserver une échelle nanométrique dans le dépôt qui présente alors
une structure bimodale avec des zones microstructurées et des zones nanostructurées. Elle
exige un contrôle fin des paramètres de projection pour assurer le bon état thermique des
particules qui impactent le substrat. La seconde voie utilise une voie liquide pour injecter un
matériau, dans le jet de plasma, sous forme soit de précurseurs en solutions soit de
suspensions, le liquide ayant une masse volumique d’environ 3 ordres de grandeurs
supérieure à celle d’un gaz.
Les solutions sont obtenues par dissolution de sels métalliques ou de précurseurs
organométalliques dans un solvant aqueux ou organique. Le matériau à déposer est formé
dans le jet de plasma après évaporation du solvant et précipitation des sels. Les suspensions
sont constituées de particules nanométriques ou submicroniques mises en suspension dans un
solvant organique ou aqueux à l’aide d’agents dispersants qui empêchent l’agglomération des
particules. Nous ne nous sommes intéressés pour notre étude qu’à la projection plasma de
suspensions [26] et n’abordons donc pas la projection de précurseurs en solution dans ce
chapitre.
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