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

Chapitre II : Réalisation d’un dépôt céramique par projection plasma – Revue bibliographique
B.4.1.2.2.3. Traitement thermocinétique des
particules solides
Le comportement des particules solides libérées des gouttelettes après fragmentation est
similaire à celui des particules micrométriques de poudre injectées. Cependant, au vue de la
taille des particules l’effet Knudsen et l’effet de déviation des particules par déflection de
l’écoulement sur le substrat seront très important.
B.4.1.3. Traitement thermochimique
Suivant la composition des gaz plasmagène et la nature du solvant utilisé pour réaliser la
suspension, le plasma peut être un milieu plutôt réducteur ou plutôt oxydant, en particulier
interviennent la présence d’ions à forte réactivité (H + ) et l’engouffrement d’air de
l’atmosphère environnante dans le jet. Il peut provoquer des modifications physico-chimiques
des particules en vol.
Debout (2007) [44] a référencé les principaux phénomènes pouvant se produire en vol, d’une
part pour les particules métalliques et d’autre part pour les particules céramiques. Il a été
observé pour les particules métalliques des réactions telles que la réduction, l’oxydation, la
nitruration…[118], [119], [120]. Pour les particules céramiques, des études sur des particules
de TiO2 et ZrO2 ont montré une transformation des matériaux dans un état sousstœchiométrique
en oxygène [121], [122], [123]. Un changement de couleur a pu être observé
(passage du blanc au noir) ; il est accentué lors d’une projection sous vide, où le temps de
séjour des particules est augmenté et l’engouffrement d’air diminué [123]. Les études menées
sur ce changement de couleur, mettent en avant la perte d’oxygène dans le matériau mais sans
apporter une réponse claire [123], [124], [125], [126], [127].
B.4.1.4. Diagnostic en vol
La microstructure et les propriétés physico-chimiques des revêtements dépendent
essentiellement des conditions d’impact des particules lors de la projection et de l’état de
surface du substrat et de sa température. Les paramètres d’impact des particules sont leur
vitesse et angle d’impact, leur température et leur état de fusion, et leur taille. L’étude in situ
de ces paramètres ou au moins de certains d’entre eux permet de connaître l’influence des
paramètres de projection sur l’état thermocinétique des particules.
B.4.1.4.1. Cas de la projection conventionnelle
Le développement de moyens de diagnostic sur les particules traitées dans un milieu plasma
est complexe du fait des conditions extrêmes de la projection thermique (température et
vitesse élevées, forte luminosité du milieu ambiant, objets de petite dimension…). De plus,
les gammes de mesure doivent être valides sur des plages relativement larges (de 0 à 500 m.s -1
pour la vitesse des particules, et de 1000 à 4500 K pour leurs températures).
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