Des revêtements innovants pour prolonger la durée de vie des avions
Dans la pulvérisation à froid, des particules de poudre sont accélérées à une vitesse supersonique dans un jet de gaz (hélium), mais à des températures bien inférieures à leur pointe fusion. Les chercheurs du projet COLA (Coaxially laser assisted cold spray) ont conçu une variante de cette méthode qui élimine l'usage d'hélium, un gaz coûteux. Ils utilisent un rayonnement laser qui rend la surface plus souple, ce qui facilite grandement le dépôt des particules. L'équipe a conçu deux prototypes, constitués d'un ensemble de têtes de pulvérisation omnidirectionnelles, avec un anneau de diodes laser. Le tout peut équiper divers systèmes actuels de pulvérisation à froid. Les lasers ont été disposés de manière coaxiale aux buses de projection de poudre, qui sont interchangeables, sur mesure et optimisées pour le processus. Les éléments contrôlés par l'opérateur adaptent la forme du faisceau pour chauffer les substrats. En outre, les scientifiques ont pu contrôler la température de surface du substrat grâce à un système intégré, équipé de plusieurs capteurs thermiques disposés dans l'axe. Les deux prototypes de pulvérisation à froid assistée par laser ont produit des revêtements denses et de haute qualité, protégeant les composants contre l'oxydation et les fissures de stress résultant de la corrosion. En remplaçant l'hélium par de l'azote, COLA a rendu son processus bien plus abordable. En outre, il est plus rapide que d'autres méthodes. En particulier, l'exposition au laser a rendu le dépôt d'alliages de nickel et de cuivre quatre fois plus efficace que par la pulvérisation à froid classique. Elle a aussi réduit la porosité à 0,1 %, limité à moins de 0,2 % la proportion d'oxygène, et produit des revêtements 80 % plus durs que le substrat. C'est ainsi que des pièces en acier recouvertes de bronze, plus légères et plus économiques, peuvent servir dans de nombreux secteurs comme la chimie, le dessalement de l'eau, l'architecture navale, la génération d'électricité, les transports, la construction, les aciéries et les fonderies. Par ailleurs, les aciers revêtis d'alliages au nickel sont requis lorsqu'une grande résistance à la corrosion est nécessaire, par exemple pour les batteries et les pièces d'automobile, ou encore les réparations de métaux à faible contrainte ou ductiles comme la fonte. Pour l'aviation, le nouveau processus devrait renforcer les composants des moteurs, prolongeant leur durée de service et améliorant la sécurité des passagers. Au-delà du nickel et du cuivre, le processus de COLA est aussi très prometteur pour d'autres matériaux.
Mots‑clés
Revêtements, corrosion, pulvérisation à froid, aérospatiale, hélium, assisté par laser
