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Concept
Projection thermique
Résumé
La projection thermique fait partie des procédés industriels de traitement de surface avec apport de matière par voie sèche. Elle consiste à projeter à l’aide d’un gaz vecteur un matériau, généralement sous forme de poudre, à haute température et à grande vitesse, sur un substrat (surface de la pièce à revêtir) généralement métallique, afin de former un revêtement.
Ce revêtement, aussi appelé « couche » ou « dépôt », sert à fonctionnaliser la surface, c’est-à-dire à modifier ses propriétés physiques ou chimiques (en matière de corrosion, fatigue thermique, usure, frottement, réactivité). Il peut aussi avoir une fonction esthétique.
Les techniques de projection thermique permettent de réaliser des dépôts granulaires ( d’épaisseur) et massifs ( d’épaisseur) de morphologies très variées. Des procédés plus récents permettent également la réalisation de dépôts nanostructurés.
Divers procédés existent. Les opérateurs sont dits « métalliseurs ». Ils sont souvent exposés à l'inhalation de métaux toxiques, à des degrés dépendants du procédé utilisé, selon l'environnement de travail, et selon le bon port des protections respiratoires et autres.
La projection thermique est un procédé en ligne de mire qui se présente sous la forme d’une torche (on parle également de chalumeau ou fusil de projection) avec une buse d’où est expulsé un gaz vecteur transportant la matière à déposer. La torche peut être manipulée comme un pistolet par l’opérateur ou bien montée sur un dispositif automatisé tel un bras robotisé.
Le gaz vecteur sert à accélérer et transporter jusqu'au substrat de fines particules (typiquement 5 à 100 micromètres) qui peuvent être à l'état liquide, pâteux voire solide. Ce gaz vecteur peut être aussi source enthalpique, permettant de chauffer ces particules jusqu'au point de fusion. D'autres procédés utilisent un arc électrique pour fondre le matériau.
Les particules ainsi projetées sur le substrat s'écrasent selon leur vitesse, état physique, température etc. formant des lamelles (ou splats).
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Séances de cours associées (3)
Superalliages: Turbines à haute température et métallurgie
Couvre le développement de superalliages pour les moteurs à turbine à haute température et les matériaux utilisés dans les moteurs à réaction modernes.
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Superalliage
Un superalliage ou alliage à haute performance est un alliage métallique présentant une excellente résistance mécanique et une bonne résistance au fluage à haute température (typiquement sa température de fusion), une bonne stabilité surfacique ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion et à l'oxydation. Les superalliages présentent typiquement une structure cristalline cubique à faces centrées de type austénitique. Les éléments d'alliages à la base d'un superalliage sont le plus souvent le nickel, le cobalt et le fer, mais aussi le titane et l'aluminium.
Dépôt chimique en phase vapeur
vignette|Schéma d'un CVD Le dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD pour l'anglais chemical vapor deposition) est une méthode de dépôt sous vide de films minces, à partir de précurseurs gazeux. La CVD est un procédé utilisé pour produire des matériaux solides de haute performance, et de grande pureté. Ce procédé est souvent utilisé dans l'industrie du semi-conducteur pour produire des couches minces. Dans un procédé CVD typique, le substrat est exposé à un ou plusieurs précurseurs en phase gazeuse, qui réagissent et/ou se décomposent à la surface du substrat pour générer le dépôt désiré.
Couche mince
Une couche mince () est un revêtement dont l’épaisseur peut varier de quelques couches atomiques à une dizaine de micromètres. Ces revêtements modifient les propriétés du substrat sur lesquels ils sont déposés. Ils sont principalement utilisés : dans la fabrication de composants électroniques telles des cellules photovoltaïques en raison de leurs propriétés isolantes ou conductrices ; pour la protection d'objets afin d'améliorer les propriétés mécaniques, de résistance à l’usure, à la corrosion ou en servant de barrière thermique.