Article paru Tantale
Des couches minces mais protectrices
Pour protéger les équipements soumis à des environnements corrosifs, le CEA travaille sur l'optimisation d'un procédé de dépôt de tantale par projection à froid. Objectif : réaliser des couches minces, denses et parfaitement étanches.
Doté de propriétés anticorrosives et d'une extrême résistance, le tantale est pressenti pour protéger les équipements industriels soumis à des environnements agressifs. Afin d'obtenir de fines couches de ce métal, suffisamment denses et étanches pour contrer les agressions extérieures, les chercheurs de la Direction des applications militaires (DAM) utilisent une technique de dépôt, dite "par projection à froid". Cette méthode, développée il y a une vingtaine d'années, a été améliorée pour répondre aux contraintes industrielles et adaptée spécifiquement au dépôt de tantale.
Le principe consiste à mélanger des particules métalliques (sous forme de poudre) à un jet de gaz supersonique pour leur fournir une énergie suffisante afin de se déformer plastiquement en impactant le substrat placé en vis-à-vis et d'y adhérer. Ici, les chercheurs ont modifié les paramètres de projection afin de limiter le nombre de passes nécessaires à l'obtention d'un dépôt, tout en garantissant une densité élevée. "La tuyère, où est réalisé le mélange, est l'élément clé du dispositif, explique Thierry Laguionie, ingénieur-chercheur à la DAM. De son dimensionnement dépend la vitesse du gaz en sortie, et par conséquent, celle des particules. Nous avons développé une tuyère dont la géométrie et le relief interne ont été adaptés pour obtenir un jet stable de tantale, à la vitesse de 500 mètres par seconde". Résultat : la robustesse des équipements développés permet d'une part de réaliser des dépôts dont les caractéristiques sont proches de celles du matériau massif (densité supérieure à 98% de la densité théorique du métal) et d'autre part rend possible l'industrialisation. Le procédé de projection à froid est souple. Il permet d'obtenir une couche de métal dense et étanche, de moduler l'épaisseur déposée même en cours de fabrication (entre quelques dizaines de microns et plusieurs millimètres) et d'adapter la composition du matériau en fonction de la protection à apporter. Il est idéal pour le traitement des surfaces complexes ou difficiles d'accès puisque le dépôt peut être réalisé en projection interne dans des cylindres de 250 mm de diamètre ou plus.
Les possibilités d'applications s'étendent de l'industrie chimique et pharmaceutique au stockage des déchets corrosifs.
