Caractérisation et prédiction du rendement de projection lors du procédé de projection à froid – cas de la métallisation des polymères

Ce travail de thèse porte sur la métallisation de substrat polymère par projection à froid en visant un rendement de dépôt optimal à l’aide d’une analyse expérimentale combinée à la simulation numérique. Les observations expérimentales du jet de poudre à l’aide d’une analyse ombroscopique ont permis de révéler un comportement générique constitué d’une zone confinée uniforme en sortie immédiate de la buse suivi d’une zone dispersée. Le flux supersonique en sortie de la buse étant essentiellement axial, les poudres sont entraînées pour former un jet uniforme. Au-delà d’une certaine distance, une dispersion apparaît. Cette distance est très importante car elle caractérise le comportement des poudres. Elle peut altérer les conditions d’élaboration des revêtements dès lors qu’une déviation de la trajectoire des poudres peut conduire à des collisions obliques sur la surface du substrat et réduire la composante normale de la vitesse de collision. Il a été clairement observé que cette distance critique est influencée par la combinaison de la densité et du diamètre des poudres (ρpDp) bien qu’il n’y ait pas de tendance généralisable lorsqu’on étend l’étude sur une large variance de ρpDp.Une étude par une simulation CFD a permis de mieux comprendre le comportement phénoménologique de l’écoulement fluide/poudres. En sortie de buse, le cisaillement de l’air environnant par le jet supersonique crée des tourbillons auto-entretenus qui génèrent une oscillation des propriétés locales du fluide. Cette turbulence est répétitive et produit une instabilité dans les parties supérieure et inférieure de l'écoulement. La force de traînée exercée par le fluide n’est pas à l’origine de la déviation radiale de la trajectoire des poudres. Du point de vue phénoménologique, c’est la considération d’un effet Magnus qui permet de reproduire qualitativement et aussi quantitativement la dispersion expérimentale. Le diamètre simulé du jet de poudre correspond relativement bien au diamètre expérimental et corrobore en cela le rôle de l’effet Magnus. Les poudres de tailles fines sont moins sensibles à cet effet. Cette sensibilité mérite toutefois une analyse plus approfondie. Néanmoins, la compréhension de cette phénoménologie cinématique des poudres a permis d’expliquer la limitation du rendement de projection à basse pression et de montrer la nécessité de travailler à des pressions plus élevées pour permettre une croissance optimale du revêtement.La métallisation du PEEK à haute pression a d