Elaboration et caractérisation de revêtements "anti-usure" obtenus par projection plasma à partir de nanopoudres d'oxyde de chrome Cr2O3

• Auteur / Autrice : Audrey Cellard
• Direction : Gilbert Fantozzi, Vincent Garnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance des matériaux

Atomisation

Matériaux nanostructurés

Chrome

Technique des plasmas

Résumé

L’objectif de cette thèse est la réalisation par projection plasma de revêtements nanostructurés « anti-usure » à partir de nanopoudres d’oxyde de chrome Cr2O3. Les nanopoudres ne pouvant être introduites directement dans le jet plasma, des suspensions stables et bien dispersées ont été réalisées en optimisant les paramètres de préparation. Ces suspensions ont permis d’obtenir, par optimisation des conditions d’atomisation, des granules micrométriques adaptées à la projection plasma (distribution 20-63µm et 63-100µm). La projection de ces granules et celle de poudres conventionnelles fondues broyées micrométriques ont été effectuées. Les revêtements obtenus ont été caractérisés (microstructure, propriétés mécaniques, usure) et comparés. La meilleure résistance à l’usure a été obtenue avec des granules de distribution granulométrique 20-63µm (taux d’usure de 15 à 30 fois plus faible que pour les autres revêtements), en corrélation avec la structure bimodale du revêtement nanostructuré.

The aim of this thesis is the development of wear resistant nanostructured coatings obtained by plasma projection of chromium oxide Cr2O3 nanopowders. Nanopowders can’t be introduced directly in plasma jet. Therefore, stable and well dispersed suspensions have been prepared by optimizing slurry parameters. These suspensions have been spray-dried and optimization of spray-drying conditions has allowed to obtain micron-sized granules suitable for plasma projection (size distributions of 20-63µm and 63-100µm). Projection of these granules and of micrometric fused crushed conventional powders have been carried out. The achieved coatings have been characterized (microstructure, mechanical properties, wear) and compared. The best wear resistance has been obtained with granules of 20-63µm granulometric distribution (wear rate 15 to 30 times lower than for the others coatings), in correlation with the bimodal structure of the nanostructured coating.