Etude de la formation de lamelles résultant de l'impact de gouttes millimétriques et micrométriques : application à la réalisation d'un dépôt par projection plasma

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

projection plasma, projection thermique, zircone

Mots-clés

Imagerie (technique) - Thèses et écrits académiques,

Projection au plasma - Thèses et écrits académiques,

Granulométrie - Thèses et écrits académiques,

Topographie de surfaces - Thèses et écrits académiques

Un grand nombre de propriétés (thermiques, électriques, mécaniques…) des dépôts réalisés par projection plasma est directement lié à la qualité du contact entre les lamelles empilées les unes sur les autres. Ce contact résulte de la pression exercée par la goutte à l'impact et peut varier de façon importante en fonction des propriétés de la goutte (taille, vitesse,…) et des paramètres du substrat (température, topographie). Deux techniques différentes ont été développées pour étudier le comportement à l'impact d'une particule projetée par plasma. Le premier dispositif expérimental (laboratoire SPCTS, Limoges) permet l'étude et la visualisation directe de particules micrométriques en conditions de projection plasma, tandis que le deuxième (Advanced Joining Process lab., Toyohashi), basé sur l'étude de gouttes métalliques millimétriques en chute libre permet la visualisation des phénomènes d'étalement mais à plus grande échelle (de temps et d'espace). Ces deux techniques expérimentales apportent des approches et des résultats complémentaires. Les résultats montrent que les temps d'étalement et les vitesses de refroidissement des lamelles (métalliques et céramiques) augmentent sur substrat en acier inoxydable 304 L ayant subi une modification de topographie de surface à l'ordre du nanomètre par préchauffage (Tsubstrat > température de transition). Les expériences de mouillabilité montrent que la présence de pics d'oxyde à l'échelle nanométriques en surface du substrat améliore le contact goutte - substrat (meilleure mouillabilité) et semble diminuer la résistance thermique de contact. Le phénomène de "nettoyage de surface" produit par le préchauffage du substrat semble lui aussi contribuer à la morphologie de la lamelle.