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