Projection thermique sous très basse pression

Sous air à pression atmosphérique (APS), le plasma de faible densité pénètre dans l’air, plus dense, ce qui mène à la formation de tourbillons entrainant des engouffrements d’air au sein du jet plasma, de façon plus ou moins importante en fonction de la viscosité du plasma. La projection APS se caractérise ainsi par une possible réactivité chimique des matériaux sensibles à l’oxydation avec l’oxygène ambiant. Pour s’affranchir de ces problèmes d’oxydation et favoriser l’obtention de dépôts métalliques purs exempts de phases oxydes, la projection plasma sous atmosphère inerte à pression atmosphérique (IPS, Inert Plasma Spraying) et la projection plasma sous pression réduite sont des alternatives. Connu sous l’acronyme LPPS (Low Pressure Plasma Spraying) ou VPS (Vacuum Plasma Spray), la projection plasma sous basse pression se caractérise par des pressions d’enceinte de l’ordre de 3 à 30 kPa générallement.  Comparé à la technique APS et outre l’avantage d’élaborer des revêtements exempts d’oxydes, la différence de pression entre le col de la tuyère et la chambre engendre une accélération plus forte de l’écoulement des gaz du jet de plasma lui permettant d’atteindre un régime supersonique. En conséquence, la vitesse des particules est plus importante et les densités de dépôts plus élevées. Le concept des basses pressions s’est ensuite étendu à des pressions d’enceinte de l’ordre de 100 à 1000 Pa: on parle alors de VLPPS (Very Low Pressure Plasma Spraying). Les dépôts obtenus présentent des épaisseurs intermédiaires entre les épaisseurs déposées en APS (quelques centaines de micromètres) et PVD (quelques micromètres).

Les travaux réalisés au laboratoire LERMPS dans la projection plasma sous très faible pression consistent :

  • à étudier  les propriétés du jet plasma au travers d’instruments de diagnostics comme les sondes enthalpiques et la spectrométrie d’émission
Spectre OES (Optical Emission Spectroscopy) d'un jet plasma VLPPS

Spectre OES (Optical Emission Spectroscopy) d’un jet plasma VLPPS

  • à étudier le traitement thermique des particules dans le jet plasma sur la microstructure des revêtements et notamment les effets de vaporisation des matériaux qui peuvent avoir lieu
Revêtement VLPPS

Revêtement bi couche Al/Ti par VLPPS

  • à étudier la réactivité des matériaux dans le jet plasma en fonction de sa composition notamment avec l’utilisation de gaz réactif comme l’azote
Revêtement nitruré de titane

Revêtement nitruré de titane par VLPPS réactif