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

Chapitre II : Réalisation d’un dépôt céramique par projection plasma – Revue bibliographique
lors du mouillage d’un métal par une céramique, un travail d’adhésion peut être défini par
l’équation (B–26) :
(B–26) W γ ⋅ ( 1+
cosθ
)
adh
où W adh est le travail d’adhésion ou l’énergie libre d’adhésion correspondant au travail
réversible nécessaire pour séparer 1cm 2 entre deux surfaces (solide et liquide), γ sl la tension
- 97 -
= sl
interfaciale, et θ l’angle de contact du liquide avec le substrat (cf. Figure B.5-1).
Figure B.5-1 : Représentation schématique de l’angle de contact et des tensions de
surface entre un solide et un liquide.
La mesure de l’angle θ est un moyen pour caractériser l’adhérence car il reflète la
mouillabilité. Plus cet angle diminue, plus le solide est mouillé par le liquide.
Une liaison chimique est conditionnée par la faisabilité thermodynamique d’une réaction à
l’interface, ainsi pour le couple métal M et céramique de type AxOy la formation d’un oxyde
mixte à l’interface MzAxOy. Cependant, pour qu’une telle réaction se produise il est nécessaire
que la variation d’enthalpie libre associée à la réaction soit négative. Pour les matériaux
généralement utilisés pour les barrières thermiques, ces conditions sont rarement remplies.
L’adhérence, est une propriété essentielle pour la plupart des usages d’un revêtement. En effet
si le revêtement se détache du substrat au premier cycle de chargement, il ne pourra pas
répondre aux attentes. Il est donc nécessaire de s’attacher à créer des revêtements fortement
adhérents spécialement dans le cas de pièces soumises à des chargements élevés.
Chandra et Fauchais (2008) [145] ont montré que les mécanismes diffusionnels, chimiques et
mécaniques décrits ci-dessus pouvaient expliquer l’adhérence d’un revêtement réalisé par
projection thermique.
Les mécanismes diffusionnels n’interviennent que dans le cas d’une température élevée et s’il
n’existe pas de couche d’oxyde à la surface du matériau à revêtir. Le coefficient de diffusion
évolue de fonction exponentielle avec la température suivant B–27 :
E A
(B–27) exp
⎛ ⎞
⎜−
⎟
⎝ k ⋅T
⎠
où EA est l’énergie d’activation, k la constante de Boltzmann et T la température.