Etude de l'influence des conditions de projection thermique sur les propriétés mécaniques de revêtement cermets

Study on the influence of thermal spraying conditions to the mechnical properties of cermet coatings

• Auteur / Autrice : Hanlin Liao
• Direction : Christian Coddet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-comté. UFR des Sciences, Techniques et Gestion de l'Industrie - Institut polytechnique (Sevenans, Territoire-de-Belfort)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés mécaniques

Cermets

Résumé

L'objectif de ce travail était d'analyser les relations entre les conditions de projection des cermets et leurs propriétés mécaniques, y compris la résistance à l'usure abrasive, les caractéristiques de frottement et la répartition des contraintes. Plusieurs dépôts de cermets ont été réalisés avec différentes méthodes de projection thermique : APS (projection plasma atmosphérique), HVOF (Projection à la flamme supersonique), VPS (Projection plasma sous vide). Des techniques nouvelles comme la projection HVOF avec le gaz naturel ont été employées avec de bons résultats. En ce qui concerne la répartition des contraintes, c'est la méthode de la flèche qui a été principalement utilisée. Un logiciel de calcul a été construit. Les résultats obtenus montrent que l'histoire de la température pendant la projection est un paramètre très important. Les essais de frottement ont clairement mis en évidence le rôle de la structure des revêtements de cermets : le dépôt de WC/Co projeté en APS a un plus faible coefficient de frottement que ceux projetés en VPS et CDS lors d'un frottement contre Al2O3/TiO2 ; L'addition d'un métal dans la céramique Al2O3/TiO2 peut diminuer le coefficient de frottement en jouant le rôle d'un lubrifiant solide. Pour une résistance à l'usure abrasive, le revêtement déposé par CDS est par contre le meilleur, ensuite viennent les dépôts APS puis VPS. Dans les revêtements déposés par APS et CDS, il semble que ce soit les phases M6C et M12C qui renforcent l'adhérence des carbures, et assurent ainsi un meilleur comportement que pour le dépôt VPS. Cette étude a aussi mis en évidence l'influence des contraintes sur la résistance à l'usure ; plus faible est la contrainte de traction dans le dépôt, meilleure est sa résistance à l'abrasion.

The object of this work was to analyse the relations between the spraying conditions and coating's mechanical properties including the abrasive resistance, friction behaviour and residual stress repartition. Several cermet coating were realized using different thermal spraying methods : APS (Atmospheric plasma spraying), VPS (Vacuum plasma spraying), HVOF (High velocity oxy-fuel flame spraying). New techniques like HVOF with natural gas were used and good results were obtained. The curvature method was used to determine the repartition of the residual stress in the coating and the substrate. Based on the materials mechanics, a computer program was established for this calculation. The results show that the specimen temperature history during spraying is a very importante parameter. The results of the friction test clearly show the influence of the coating structure : the WC/Co coatings deposited with APS have a smaller friction coefficient than that sprayed with VPS et HVOF. When rubbed against AL2O3/TiO2 coatings. An addition of a metal in the ceramic coatings can decrease the friction coefficient when acting as a solide lubrication phase. For the abrasive resistance, the HVOF coatings is best, followed by the APS coating and at last the VPS coating. In the APS and HVOF coatings the interaction phases M6C and M12C seem to reinforce the adherence between the carbide and the matrix. This study has also made evident that the residual stresshave an influence on the abrasive resistance ; the weaker the tensile stress in the coating, the better its resistance to abrasion.