Élaboration de revêtements céramiques par projection cold spray : relation entre les caractéristiques des poudres et les propriétés physiques des dépôts

Discipline

Matériaux céramiques et traitements de surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Cold spray, Céramiques, Morphologie des poudres, Cold spray sous vide, Adhérence

Mots-clés

Matériaux céramiques,

Poudres céramiques,

Hydroxyapatite,

Traitement thermique

Le cold spray est un procédé qui est basé sur l’accélération à vitesse supersonique (jusqu’à 1200 m/s) de particules non fondues à travers une buse de type De Laval par un gaz sous pression (ex : N2). Puisque les particules restent à l’état solide, le revêtement est en général conçu grâce à la déformation plastique et/ou à la fragmentation contrôlée, puis à un ancrage mécanique des poudres lors de l’impact sur le substrat à très haute énergie cinétique. Le cold spray est utilisé essentiellement avec des matériaux ductiles, mais récemment un intérêt croissant a été porté au cold spray de céramiques, en particulier avec des poudres agglomérées. Dans ce cas, le principal défi est alors de contrôler la fragmentation des granules lors de l’impact en jouant sur différents leviers, afin d’améliorer la qualité des dépôts obtenus et le rendement de déposition. Lors de ces travaux, plusieurs pistes ont été étudiées, notamment avec l’hydroxyapatite. La première concerne l’influence des propriétés des poudres, et en particulier la forme et la taille des nanoparticules à l’intérieur des agglomérats. Puisque l’adhérence est essentiellement mécanique, des particules fines et allongées vont présenter une meilleure intrication, et il sera alors plus facile de construire le dépôt. La seconde piste est davantage axée sur le procédé avec une optimisation poussée de tous les paramètres de tirs, en utilisant plusieurs équipements, mais aussi différents types de substrats. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus en basse pression en utilisant des sous couches PEEK projetées par flamme. Enfin, dans la dernière idée étudiée, des expérimentations ont été réalisées sous vide. La réduction de l’onde de choc permet alors d’améliorer significativement les revêtements obtenus en terme d’épaisseur, mais aussi de cohésion et de rendement.