De la barbotine au revêtement projeté : application au dioxyde de titane

par Nadine Berger-Keller

Thèse de doctorat en Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques

Sous la direction de Christian Coddet.


  • Résumé

    Cette étude s'inscrit dans une démarche de contrôle de toute la chaîne de réalisation d'un revêtement réalisé par projection thermique, le but étant de réaliser un dépôt d'oxyde métallique : le dioxyde de titane, contenant un taux maximal de TiO2 dans la phase anatase. Afin d'y parvenir, nous avons étudié la réalisation de poudres de dioxyde de titane dans la phase anatase par une technique d'agglomération séchage, en nous focalisant sur le contrôle des différentes caractéristiques de ces poudres (densité, morphologie, coulabilité). De nombreux paramètres influencent ce procédé de fabrication des poudres, parmi lesquels la formulation de la barbotine paraît être le plus important. Des mesures de sédimentation, de rhéologie, de potentiel zêta. . . Ainsi que des simulations de séchage sur diférents états de barbotine (gélifiée, floculée, dispersée), nous ont permis de choisir deux formulations pour réaliser deux poudres ayant des caractéristiques bien différentes : l'une avec une faible densité (creuse) et l'autre avec une densité plus élevée (pleine). Ces deux poudres ont ensuite été projetées avec des paramètres plasmagènes appropriés, pour favoriser le maintien de la phase métastable anatase dans le dépôt. L'étude de ces dépôts a permis de montrer le grand intérêt de contrôler les caractéristiques des poudres. En effet, des dépôts avec des structures composites ont été obtenus avec des zones fondues, correspondant au dioxyde de titane dans la phase rutile, tandis que les zones non-fondues sont constituées de phase anatase. L'effet le plus important pour contrôler le taux d'anatase s'est avéré être la poudre. Des dépôts avec un taux important d'anatase (>80%vol. ) ont été réalisés avec une poudre dense de forte granulométrie. Nous avons montré l'importance de suivre toutes les étapes d'élaboration d'un revêtement réalisé par projection thermique et plus particulièrement l'importance de la morphologie de la poudre utilisée quant il s'agit de favoriser une phase métastable.

  • Titre traduit

    From the slurry to the sprayed coating : application to the titanium oxide


  • Résumé

    This study comes within control processes of all the steps of a coating realized by thermal spraying. The aim is to elaborate a metallic oxide coating, the titanium dioxide, containing a maximum rate of TiO2 in anatase phase. In order to reach this goal, we have studied the TiO2 powder manufacturing in anatase phase thanks to a spray drying technique, with various features (density, morphology, coulability). A lot of parameters act upon this powder's manufacturing process, like slurry elaboration, which seems to be the most important parameter. Measurements of sedimentation speed, rheology, zeta potential and drying simulation test on various slurry states (gel, flocculation, dispersion) have led us to choose two different slurry formulation and to elaborate two powders with different characteristics: one powder with a low density (hollow) and the other one with a higher density (full). These two powders have then been sprayed with appropriate plasma parameters, in order to favour the metastable anatase phase in coating. The study of these coatings has shown the significance of the control of powder's characteristics. Indeed, some coatings with mixed structure have been obtained, showing melted areas, corresponding to TiO2 in rutile phase, whereas non melted areas are composed of anatase phase. The main factor controlling the anatase rate is the powder. Coatings with high anatase rate (>80%vol) have been obtained with a dense powder. We have shown that it is very important to follow and check all the steps of a coating elaborated with plasma spraying, especially the morphology of the powder used to favour the metastable phase.

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Informations

  • Détails : VI-152 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. bibliogr. en fin de chap.

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Lucien Febvre (Belfort).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Sc.2004.1.B
  • Bibliothèque : Université de technologie de Belfort-Montbéliard. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THESE 04 BER
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