Development of coatings compsites by technology projection by detonation

• Auteur / Autrice : Danil Pervushin
• Direction : Igor Smurov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, Ecole nationale d'ingénieurs

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métallurgie des poudres

Dépôts physiques

Revêtement de surface

Tribologie (technologie)

Résumé

L'objectif de cette thèse était de développer une approche sur les revêtements multi-matériaux et sur les dépôts de couches de gradient en utilisant la technologie de projection par détonation. Pour atteindre ce but, les technologies de projection par détonation et leur équipement existant ont été améliorées. Nous avons proposé en particulier d'utiliser une alimentation séparée et indépendante de chaque matériau projeté offrant la possibilité de contrôler in situ les paramètres de projection, ce qui permet d'obtenir un revêtement à la composition structurée. Le contrôle par ordinateur permettant de régler de multiples paramètres pour chaque tir combiné avec la commande numérique des réservoirs de poudre indépendants offre de grandes possibilités pour réaliser différents matériaux composites. Grace à cette méthode, une architecture multi-matériaux de revêtements peut être réalisée, ce qui a été prouvé expérimentalement par les dépôts réussis de différentes couches à gradient avec différentes composition de matériaux (WC-Co-Cr/Al2O3, ZrO2/Al2O3, Cu/Al2O3). La voie d’optimisation des paramètres de projections, pour une poudre donnée, a été définie en utilisant des approches expérimentales et théoriques. En particulier, l'influence de la composition des gaz, de la taille des particules, de la nature des particules, de la distance et de l’angle de projection sur la vitesse des particules, l'efficacité des dépôts et les propriétés des revêtements ont été analysés.

The objective of the research was to develop an approach of multicomponent coatings and gradient coatings deposition using detonation spraying. To reach this goal, improvements of existing technology and equipment for detonation spray were made. In particular, it was proposed to apply a separate independent feeding of each spraying component with possibility of in-situ control of spraying parameters that permits to manage a coating structure and composition. Computer control of multiple parameters adjustable for each shot together with numerical command of the independent powder feeders offers large possibilities for forming a variety of composites. By this way, multimaterial layered coating architecture can be realized that was experimentally proven by successful deposition of different gradient coatings with different combination of material (WC-Co-Cr/Al2O3, ZrO2/Al2O3, Cu/Al2O3). Optimization of spraying parameters for a given powder was performed using experimental and theoretical approaches. In particular, the influence of gas composition, particle size, particle nature, spray distance and spray angle on particle velocity, deposition efficiency and coating properties was analyzed.