Mesures par indentation interfaciale de l’adhérence de revêtements NiCr projetés thermiquement

Interfacial indentation measurements of adhesion of thermal sprayed NiCr coatings

¹ Laboratoire de Mécanique de Lille, URA CNRS 1441, U.S.T. Lille, IUT A GMP, Villeneuve d’Ascq, France
² Centre Régional d’innovation et de Transfert Technologique (CRITT), Maubeuge, France
³ Département de Physique, Université d’Etat de Maringa, Brésil
⁴ Laboratoire Hidrogênio, COPPE/UFRJ, Université Fédérale de Rio de Janeiro, Brésil

Résumé

L’adhésion du revêtement sur son substrat est Tune des propriétés les plus importantes à considérer pour les applications mécaniques de matériaux revêtus. De ce fait, il est nécessaire de disposer d’un essai d’adhérence fiable pour optimiser le processus de projection thermique. Ces dernières années, l’essai d’indentation interfaciale a été proposé pour évaluer l’adhérence de revêtements projetés thermiquement. Dans un article récent, nous avons appliqué cette méthode à des revêtements Cr₃C₂/NiCr obtenus par projection hypersonique. Pour la présente étude, nous apportons la confirmation que cet essai peut être valablement utilisé pour obtenir une charge critique d’indentation à l’interface de revêtements inoxydables NiCr projetés thermiquement sur un acier à bas carbone. Pour ce type de revêtement, les contraintes résiduelles dues aux effets thermiques ne peuvent être éliminées totalement par recuit. Dans ces conditions, il n’est pas possible de définir une valeur unique de la charge critique pour différentes épaisseurs de revêtement. Néanmoins, l’essai permet de comparer en termes d’adhésion les résultats obtenus après trempe ou normalisation du substrat. Il est montré que l’adhérence est meilleure lorsque le substrat est normalisé et qu’un traitement de recuit l’accroît bien plus encore.

Abstract

Coating-substrate adhesion is one the most important properties to be considered for mechanical applications. Therefore, there is a need for reliable tests in order to optimize the thermal spray process. Lately, the interfacial indentation test was proposed in order to evaluate adhesion of thermally sprayed coatings. In a recent paper we applied this test to Cr₃C₂/NiCr coatings hypersonically sprayed on various metallic substrates. In the present study we obtained confirmation that this test may be fruitfully used in order to derive a critical load for interface cracking of a stainless NiCr alloy thermally sprayed on a low carbon steel. For this type of coating, residual stresses due to thermal effects cannot be removed totally by annealing. As a result it is not possible to define a unique critical load value for different coating thicknesses. Nevertheless the test allows to compare coating adhesion on the quenched or normalized low carbon substrate. It is demonstrate that adhesion is better for the normalized substrate and that an annealing treatment after spraying improves adhesion in a large extent.