Caractérisation des mécanismes d'usure en cavitation de revêtements HVOF à base de cavitec

La cavitation se produit principalement dans les écoulements turbulents où des zones de dépression-surpressions provoquent l'effondrement de microbulles gazeuses. L'implosion de ces germes de cavitation produit des ondes de choc et des microjets d'eau pouvant causer des impacts de l'ordre du giga pascal sur les surfaces en immersion. Les turbines hydrauliques sont particulièrement sujettes à ce type d'érosion pouvant causer plusieurs kilogrammes de dégradation sur les pales d'un seul appareil par année. Il devient ainsi important de mettre au point des revêtements protecteurs pour réparer les turbines et autres composantes hydrauliques. Le test d'érosion par cavitation ultrasonique a été utilisé pour simuler un environnement agressif de cavitation. En accord avec la norme ASTM, une distance de 500 μm a été utilisée entre la tige, oscillant à une fréquence de 20kHz et une amplitude de 50 μm, et les échantillons. De l'eau déminéralisée maintenue à une température de 23°C fut utilisé comme milieu d'immersion afin de négliger les effets de corrosion. Chaque échantillon fut érodé qu'une seule fois pendant une période déterminée afin d'assurer une plus grande reproductibilité des tests. L'alliage CaviTec, connu pour sa très grande résistance à la cavitation sous forme massique, fut donc utilisé pour produire un revêtement de projection thermique HVOF. Cette technique comportant plusieurs avantages pour la production de couches protectrice, les paramètres de dépôts furent optimisés pour augmenter la résistance à la cavitation des revêtements CaviTec HVOF. Le taux d'érosion fut réduit d'un facteur 3 pour atteindre 1,6 mg/h ce qui se compare très bien avec celui des revêtements Stellite-6 (1,0 mg/h) et WC-CoCr (2,5 mg/h) aussi testés dans cette étude. Cependant, la période d'incubation du revêtement CaviTec (~20 min) est loin d'atteindre celle du même alliage sous forme massique (>8h). Une analyse du mécanisme de dégradation a révélé que les défauts dus à la microstructure lamellaire du revêtement HVOF accélèrent sa dégradation. En effet, les particules résistantes de CaviTec sont arrachées de la microstructure due à la propagation de fissures à la frontière des splats orientés parallèlement au substrat. Ainsi, une optimisation du procédé de dépôt, incluant un possible recuit, est toujours envisageable afin d'améliorer les propriétés mécaniques de ce revêtement.