Suspension plasma spraying of functional gradient coatings

par Rafal Tomaszek

Thèse de doctorat en Structure et dynamique des systèmes réactifs

Sous la direction de Lech Pawlowski et de Jerzy Zdanowski.

Soutenue en 2006

à Lille 1 .

  • Titre traduit

    = Projection par plasma de suspension pour obtenir les dépôts fonctionnels à gradient


  • Résumé

    L'objectif de la thèse est le développement de dépôt d'oxyde de titane et de hydroxyapatite par la technique de la projection plasma de suspension. Cette technique innovatrice permet d'obtenir de dépôts avec les grains cristallins très fins de taille inférieure à 100 nm (nanométrique). Dans le cadre de la thèse deux systèmes d'alimentation de la torche à plasma ont été développé : un système à pression et un système à pompe péristaltique. Les suspensions ont été formulées à partir du pigment très fin, l'eau distillée et du surfactant. Le procédé de la projection de suspension a été optimisé pour obtenir les dépôts denses et continus d'épaisseur variant entre 5 et 25 µm. La microstructure des dépôts a été caractérisée par les techniques de la spectroscopie de photoélectrons (XPS), spectroscopie Raman, rayons X, microscope optique et microscope électronique à balayage. En plus, l'émission électronique de la surface des dépôts d'oxyde de titane a été mesurés et expliquée par un simple modèle qui tient compte des effets microstructuraux. Ces dépôts ont été préparés avec un gradient de taille de cristaux par la projection initialement de dépôt d'une poudre grossière et ensuite d'un dépôt de la suspension. Les dépôts d'hydroxyapatite ont été projetés à partir de pigment obtenu par broyage d'une poudre agglomérée. Ces dépôts ont été réalisés avec un gradient de la composition chimique en projetant en même temps la suspension d'oxyde de titane afin d'améliorer l'adhérence de dépôts aux substrats du titane métallique.


  • Résumé

    The thesis aims at development of titanium oxide and hydroxyapatite coatings with the use of suspension plasma spraying. This new technique enables obtaining the coatings with very fine crystal grains being smaller than 100 nm (nanostructured). To attain this objective, two type of suspension feeder were developed: (i) with a pressurized vessel and, (ii) with two peristaltic pumps. The suspension were formulated using very fine pigment, surfactant and distilled water. The spraying process was optimized to obtain continuous coatings having thickness ranging from 5 to 25 µm. The coatings microstructure was tested using X-ray photelectrons spectroscopy, Raman spectroscopy, Xray diffraction, optical and scanning electron microscope. Electron emission from the surface of titania sprayed coatings was also tested and explained by the microstructure. This coating were prepared with a gradient of crystal grain size by spraying initially coarse powder deposit and, on the top, suspension sprayed one: Hydroxyapatite deposits were sprayed staring from suspension formulated from crushing of spray-dried powder. This coatings were realized using a gradient of chemical composition by simultaneous deposition of titania suspension. Titania coatings were chosen in order to improve adhesion to metallic titanium substrate.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (134-[12] p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 111-117

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  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2006-102
  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2006-103
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