Quelles poudres pour la projection thermique par gaz froid ?
La projection dynamique par gaz froid (cold spray) est incontestablement l’un des procédés de dépôt les plus innovants. Pour atteindre sa pleine maturité industrielle, il lui manque, cependant, encore des poudres qui lui soient propres. Cet article essaie de les définir.
Figure 1 : a) Poisson goutte et b) son insertion (tête en bas) dans une structure de dépôt de Cu par cold spray en comparaison avec simulation de déformation par éléments finis (en bleu).
Figure 2 : Images en microscopie électronique à balayage (MEB) de poudres de cuivre, sphérique et irrégulière avec tenue à la corrosion des dépôts cold spray associés, d’après H. Koivuluoto et al. [5].
Figure 3 : Images MEB de poudres en agglomérats :
a) Poudre de WC-Co, d’après [8], b) Poudre de TiO2,
d’après [9], c) Poudre de Ti, d’après [6].
Figure 4 : Image MEB d’une barrière thermique avec insert EBSD (« Electron BackScatter Diffraction ») de la sous-couche d’alliage MCrAlY projetée par cold spray, d’après [12].
Figure 5 : Images optiques en coupe de poudre d’Ag a) atomisée à l’eau, b) atomisée au gaz, et des microstructures après cold spray correspondantes.
Figure 6 : Comportement mécanique de revêtements d’Ag obtenus par cold spray pour deux types de poudres, a) Traction, b) Microdureté.
Figure 7 : Image en microscopie électronique par transmission (MET, lame mince) d’un revêtement d’Ag obtenu par cold spray avec azote de poudre irrégulière.
Figure 8 : Image en microscopie électronique par transmission (MET, lame mince) d’un revêtement d’Ag obtenu par cold spray avec hélium de poudre sphérique (zones numérotées décrites dans le corps de l’article).
Figure 9 : Évolution du pourcentage de rebond lors du cold spray en fonction de la teneur initiale en oxygène dans la poudre de tantale.
Figure 11 : Images en microscopie électronique par transmission (MET, lames minces) de particules écrasées (« splats ») de Ta projetées cold spray sur du Cu avec profils EDX correspondants,
a) à 228 ppm d’oxygène, b) à 1 366 ppm d’oxygène.
Figure 12 : Analyse de la surface de particules de Ta : a) Image MEB d’un comprimé à froid des particules pour analyse,
b) Principe de l’analyse à la microsonde électronique (poire d’interaction), c) Diminution des pics de Ta et augmentation de ceux d’oxyde de Ta en fonction de la profondeur d’analyse.
Figure 13 : Comparaison entre les résultats EPMA et XPS pour la détermination de l’épaisseur de la couche d’oxyde à la surface des particules de poudre de Ta en fonction de leur teneur en oxygène.
Figure 14 : Revêtement de Ta cold spray CLASSé, a) Principe de l’essai d’écaillage par choc laser, b) Image par ombroscopie de la projection en résultant.
Figure 15 : Splats déposés par projection par choc laser (CLASS) de Ta à partir de poudre, a) à 359 ppm d’oxygène (vitesse d’impact : 680 m.s-1), b) à 1428 ppm (v :730 m.s-1).
Figure 16 : Représentation schématique adimensionnée, en coupe, de la structure granulaire d’une poudre spécialement adaptée au cold spray, a) entièrement massive, b) à cœur massif entouré d’un agglomérat.