Généralité et rappel

La projection thermique regroupe l’ensemble des procédés de revêtement de surface, pour lesquels un matériau d’apport est fondu par une source de chaleur, puis projeté sur la surface à revêtir sur laquelle il se solidifie. En principe, tous matériaux dont la température de fusion est séparée d’au moins 300°C de la température de décomposition ou de vaporisation, peut être projeté. Pour améliorer l’adhérence du revêtement, le substrat peut être maintenu à une température inférieure à 150°C pendant l’opération de déposition. L’épaisseur du dépôt constitué par l’empilement des particules, sous forme de lamelles, est généralement comprise entre 50 microns et quelques millimètres.

Les propriétés du dépôt dépendent de sa microstructure qui est fortement conditionnée par les paramètres des particules à l’impact et par ceux du substrat. Les paramètres des particules à l’impact sont leur vitesse, leur température, leur état de fusion, leur taille, leur état chimique. Ils dépendent directement de l’écoulement du jet et des conditions d’injection du matériau dans celui-ci. Les paramètres du substrat sont, sa nature, sa rugosité, son état chimique de surface et sa température avant, pendant et après le dépôt.

On peut séparer les procédés de projection thermique en deux familles, selon la source de chaleur utilisée: flamme ou arc électrique. Le tableau ci-dessous récapitule les caractéristiques particulières à chaque procédé de projection, sachant que le choix doit se faire en tenant compte du résultat à obtenir et des paramètres énoncés. Il se sera toujours préférable de le faire en concertation avec un spécialiste et après un essai préalable.

 

Comparaisons des procédés

 

Caractéristiques Flamme poudre Flamme fil-cordon Arc électrique Plasma ASP* H.V.O.F Canon à détonation
Source de chaleur Flamme Flamme Arc électrique Plasma Flamme Flamme
Température de la source chaude (°C) 3000 3000 6000 12000 3000 3000
Vitesse d’écoulement (m/s) 80 – 100 100 – 300 200 – 300 300 – 1200 400 – 2000 900 – 2000
Transport des particules Gaz flamme Air comprimé Air comprimé Gaz flamme Gaz flamme Gaz flamme
Vitesse des particules (m/s) 40 150 150 200 700 950
Forme du produit d’apport Poudre Fil-cordon Fil Poudre Poudre Poudre
Taux horaire de dépôt (kg/h) 1 à 3 1 à 20 5 à 30 1 à 4 3 à 5 3 à 5
Taux d’oxyde (%) 6 – 12 4 – 8 1 – 10 1 – 5 0,5 – 2 0,1 – 0,5
Rendement moyen* (%) 50 70 80 70 70 70
Force d’adhérence (MPa) 20 à 40 20 à 40 40 30 à 70 50 à 80 50 à 80
Taux de porosité (%) 10 à 20 10 à 20 8 à 15 1 à 10 0,5 à 2 0,5 à 2
Epaisseur déposée mm) 0,1 à 1,5 0,1 à 1,5 0,2 à 3 0,05 à 1,5 0,05 à 1 0,05 à 1
Exemples de matériaux d’apport Métaux Cermets Céramiques Métaux Cermets Céramiques Métaux Fils fourrés Métaux Alliages Céramiques Métaux Alliages Cermets Cermets Céramiques
*ASP = Air Plasma Spraying, (projection dans l’air ambiant). * Rendement moyen = Pourcentage du matériau d’apport projeté qui adhère au substrat.