Projection Thermique Expliquée : Types, Applications et Avantages

Aujourd'hui, les revêtements par projection thermique sont utilisés dans de nombreuses industries. Ces revêtements consistent en fil et poudre en fusion exposés à plasma ou combustion oxy-combustible. La flamme du pistolet propulse le mélange chauffé ; pulvérisé sur métal, il forme un revêtement ferme.

Revêtements projection thermique : large spectre d'applications utiles – protection avions, bâtiments, structures contre températures extrêmes, produits chimiques, conditions environnementales (humidité, pluie). Cet article explique projection thermique, comment la réaliser, applications et avantages.

Qu'est-ce que le Revêtement par Projection Thermique ?

Techniques projection thermique = procédés revêtement où matériaux fondus (ou chauffés) projetés sur surface. « Feedstock » (précurseur revêtement) chauffé par moyens électriques (plasma, arc) ou chimiques (flamme combustion).

Projection thermique : revêtements épais (~20 µm à plusieurs mm selon procédé/feedstock), grande surface, taux dépôt élevé vs autres procédés (électrodéposition, dépôt physique/chimique vapeur).

Matériaux : métaux, alliages, céramiques, plastiques, composites. Forme poudre ou fil, chauffés état fondu/semi-fondu, accélérés vers substrats en particules micrométriques.

Combustion ou décharge arc électrique = source énergie. Revêtements = accumulation nombreuses particules projetées. Surface pas significativement chauffée → revêtement substances inflammables possible.

Qualité revêtement évaluée : porosité, teneur oxydes, dureté macro/micro, résistance liaison, rugosité surface. Généralement, qualité augmente avec vitesses particules.

Outre applications équipement d'origine, revêtements projection thermique réparent pièces usées/endommagées en service, restaurent dimensions pièces usinées. Restaurent dimensions composants usés/corrodés (rouleaux impression, paliers sous-dimensionnés).

Comment Faire de la Projection Thermique ?

Catégorie générique procédés revêtement appliquant consommable comme pulvérisation gouttelettes fondues/semi-fondues finement divisées pour produire revêtement.

Distinguée par capacité déposer revêtements métaux, cermets, céramiques, polymères en couches épaisseur substantielle (typique 0,1–10 mm) applications ingénierie. Presque tout matériau déposable s'il fond ou devient plastique pendant pulvérisation. Surface substrat : particules forment « splats » ou « platelets » s'imbriquant et s'accumulant pour donner revêtement.

Dépôt ne fusionne pas avec substrat ni forme solution solide pour liaison. Caractéristique significative vs autres procédés (soudage arc, brasage, laser).

Liaison revêtement/substrat = principalement mécanique, non métallurgique/fusion. Adhérence dépend état surface substrat : propre et rugueuse (grenaillage/usinage) avant projection.

Procédés projection thermique utilisés depuis longtemps dans tous secteurs ingénierie majeurs pour protection/récupération composants. Développements récents équipement/procédés améliorent qualité et étendent applications potentielles.

Types de Procédés Projection Thermique

Plusieurs variantes :

• Projection plasma
• Projection détonation
• Projection fil arc
• Projection flamme
• HVOF (High Velocity Oxy-Fuel)
• HVAF (High Velocity Air Fuel)
• Projection chaude (warm spraying)
• Projection froide (cold spraying)
• Spray and Fuse

Procédés classiques (développés 1910-1920) encore largement utilisés : projection flamme, projection fil arc → vitesses particules généralement faibles (< 150 m/s), matières premières doivent être fondues pour dépôt.

Projection plasma (années 1970) : jet plasma haute température par décharge arc, températures > 15 000 K → permet projeter matériaux réfractaires (oxydes, molybdène, etc.).

Voici les 5 procédés les plus courants pour générer revêtements projection thermique :

1. HVOF (Projection Oxy-Combustible Haute Vitesse)

Torche permettant flamme de s'étendre à la buse → accélération rapide → particules accélérées. Résultat : revêtement exceptionnellement fin, uniformément appliqué. Malgré finesse, fort et bonne adhérence. Résistance corrosion meilleure que plasma, mais mal adapté hautes températures.

2. Projection Flamme Combustion

Excellente pour surfaces non conçues pour contraintes extrêmes. Revêtement peu attaché (vitesse flamme faible). Flamme générée O2 + carburant → fond mélange. Populaire applications faible intensité : coût bas.

3. Projection Plasma

Torche plasma = outil principal chauffage/projection. Poudre fondue → déposée sur produit façon similaire projection flamme. Épaisseur : quelques µm à quelques mm. Poudre la plus utilisée, mais métaux et céramiques aussi. Procédé très populaire : adaptabilité.

4. Projection Plasma sous Vide

Environnement contrôlé, basses températures. Maintient vide, réduit dommages matériau. Combinaisons gaz variées pour pression nécessaire. Utilisé : pare-chocs auto, tableau de bord, boîtiers rétroviseurs. Prétraitement moulages polyéthylène → adhérence époxy aqueux.

5. Projection Arc Électrique Double Fil

Point d'arc entre deux fils conducteurs. Fusion point connexion. Arc permet chauffage → dépôt/fusion, similaire projection flamme chalumeau. Air comprimé pour projeter revêtements. Populaire : rentable. Aluminium ou zinc comme matériau base typique.

Avantages Revêtements Projection Thermique

• Coût réduit. Réparation composant < achat neuf. Souvent revêtement dure plus longtemps que matériau original.
• Faible apport thermique. Quelques exceptions, procédé laisse historique thermique composant intact.
• Polyvalence. Presque tout métal, céramique, plastique projection thermique possible.
• Gamme épaisseur. Selon matériau/système : 0,001 à > 1 pouce. Typique 0,125–2,5 mm.
• Vitesse traitement. Débits 1,3–27 kg/h selon matériau/système. Taux typiques application 0,25–1 kg/m² par 0,25 mm épaisseur.

Inconvénients Revêtements Projection Thermique

• Masque le substrat – revêtements si efficaces qu'impossible de savoir matériau substrat après revêtement, sauf registres rigoureux.
• Évaluation efficacité imprécise – une fois appliqué, difficile savoir exactement qualité revêtement, hormis évaluation visuelle.
• Installation coûteuse – certaines méthodes requièrent appareils très chers → coût initial élevé.