Étude par la technique d'indentation interfaciale de l'adhérence de revêtements à base Ni et WC-Co déposés par projection thermique

Adhesion measurements by means of interfacial indentation tests of Ni and WC-Co coatings obtained by thermal spray technology

Estudio mediante el método de indentacion en la intercara de la adherencia de las aleaciones base niquel y carburo de tungsteno-cobalto depositadas utilizando el método de proyeccion térmica

• Auteur / Autrice : Katherine Lilian Silva Vasquez
• Direction : Didier Chicot, Mariana H. Staia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 04/12/2008
• Etablissement(s) : Lille 1 en cotutelle avec Universidad central de Venezuela
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Nickel -- Alliages

Carbure de tungstène

Contraintes résiduelles

Indentation des matériaux

Mesure

Adhésion (physique)

Projection au plasma

Fissuration

Propriétés mécaniques

Revêtement de surface

Mots clés libres

Tenacité d'interface

Résumé

L'adhérence d'un revêtement sur son substrat est une propriété importante pour l'utilisation de matériaux revêtus. C'est pourquoi de nombreuses techniques ont été développées dans le but de déterminer cette propriété. Nous utilisons ici l'essai d'indentation interfaciale qui permet de bien représenter la rupture à l'interface. On utilise la charge minimum nécessaire pour créer une fissure à l'interface pour calculer la ténacité apparente qui représente l'adhérence du revêtement. Dans ce travail, nous étudions deux revêtements de NiCrSiFeBC et de WC-10Co-4Cr déposés par HVOF sur un substrat en acier SAE 1045. Les conditions de déposition ont permis d'obtenir différentes épaisseurs de revêtement et deux niveaux de rugosité à l'interface. Nous avons observé un mode de fissuration complexe autour de l'empreinte puisque un réseau de fissures secondaires est apparu dans le revêtement et le long de certaines particules du dépôt non fondues. Pour prendre en compte le mode global de fissuration, nous introduisons toutes les longueurs de fissures dans le calcul de la ténacité d'interface. Les résultats montrent que l'influence de la rugosité du substrat conduit à différents comportements mécaniques. En effet, c'est pour la rugosité la plus élevée que nous avons obtenu le meilleur accrochage du revêtement sur le substrat. D'un autre côté, l'épaisseur a apparemment une faible influence sur la ténacité, en tous cas pour les matériaux étudiés, ceci étant probablement lié au faible niveau de contraintes résiduelles au voisinage de l'empreinte interfaciale. En conclusion, l'essai d'indentation montre une nouvelle fois son aptitude à étudier l'adhérence d'un couple revêtement/substrat.

Adhesion of a coating on its substrate is an important property for the use of coated materials. That is why many techniques were developed with the aim of determining this property. We use here the interfacial indentation test which makes it possible to adequately represent the rupture at the interface. One uses the load minimum necessary to create a crack at the interface to calculate the apparent toughness which represents the adhesion of the coating. ln this work, we study two coatings of NiCrSiFeBC and WC-10Co-4Cr deposited by HVOF on a steel substrate SAE 1045. The conditions of deposition are chosen to obtain various thicknesses of coating and two levels of roughness of the interface. We observed a complex mode of cracking around the indent since a network of secondary cracks appeared in the coating and along certain unmelted particles of the coating. To take into account the global mode of cracking, we introduce aIl the crack lengths into the calcuJation of the interfacial toughness. The results show that the influence of the roughness of the substrate led to various mechanical behaviors. Indeed, for the highest roughness, we obtained the best mechanical interlocking of the coating on the substrate. On another side, the thickness has apparently a weak influence on the toughness, in any case for the studied materials, this being probably related to the low level of residual stresses in the vicinity of the interfacial indent. ln conclusion, the indentation test shows once again its aptitude to study the adhesion of a coating/substrate couple.