Le LERMPS de l’université de technologie de Belfort-Montbéliard centre son activité sur les processus d’élaboration de matériaux structuraux et de revêtements par voie sèche, tels que la projection thermique et les dépôts en phase vapeur. Depuis le début des années 90, des actions ont été engagées dans le domaine de la conception et de la fabrication des poudres de projection utilisées comme matériau précurseur à la projection thermique ; la maîtrise simultanée des matériaux et des procédés de mise en oeuvre représente un atout très important pour le laboratoire dans ses partenariats industriels.
• Les techniques de fabrication de poudres sont très nombreuses et le matériau précurseur, sa nature, sa forme, ou encore sa disponibilité jouent bien évidemment un rôle majeur. Elles peuvent en première approche se classer dans trois grandes catégories dont le choix dépend du matériau à pulvériser : le broyage d’une phase solide, utilisé principalement pour les céramiques ; la pulvérisation-séchage d’une barbotine (suspension de micro-particules solides), utilisée notamment pour les poudres céramiques et composites ; l’atomisation d’une phase liquide obtenue par fusion, surtout utilisée pour les métaux et alliages métalliques. L’intégration de ce dernier procédé donne au LERMPS les moyens de couvrir la majeure partie des techniques de fabrication de poudres.
• Le principe de base de l’atomisation des métaux et alliages liquides consiste à fondre le matériau à pulvériser dans un creuset et à verser un filet du liquide correspondant, sous atmosphère protectrice en général, dans une chambre d’atomisation où ce jet est brisé en fines gouttelettes soit par des effets de pression, soit par des jets gazeux, soit par des jets d’eau. Le liquide atomisé en fines gouttelettes se solidifie au cours de son déplacement dans la tour d’atomisation et est ensuite collecté soit au bas de la tour, soit dans des cyclones séparateurs.
• Naturellement, la qualité des poudres (contamination en oxygène, forme, répartition granulométrique, homogénéité) et leur coût dépendent étroitement de la méthode de fabrication. Les procédés classiques d’atomisation au gaz ou à l’eau nécessitent des installations de grandes dimensions qui ne deviennent rentables que pour la production de quantités importantes (plusieurs tonnes par lot). Par ailleurs, le spectre granulométrique produit est relativement large, ce qui nécessite une séparation mécanique en plusieurs fractions et conduit à des difficultés pour en valoriser certaines.
• Au début des années 90 est apparue une nouvelle technique qui utilise de hautes pressions ainsi qu’une forme de buse particulière pour atomiser le jet de métal liquide. Le spectre granulométrique ainsi obtenu se trouve à la fois mieux contrôlé et déplacé vers des tailles plus basses. Ce procédé est donc mieux valorisable dans les méthodes actuelles de projection. De plus, les gouttelettes, plus petites, se solidifient plus rapidement et nécessitent donc une chambre d’atomisation de taille plus faible. Pour ces raisons, le LERMPS a choisi d’acquérir une unité pilote permettant l’atomisation sous atmosphère neutre de la plupart des métaux et alliages métalliques. Les principales caractéristiques sont un faible taux d’impuretés présent dans les poudres, un travail par lot de 10 à 50 kg, une vitesse de pulvérisation de 10 à 100 kg par heure, un travail dans la gamme de pression absolue allant de quelques mbar à quelques centaines de bars, ainsi qu’une plage granulométrique de 5 à 100 œm. L’investissement, d’un montant de un million d’euros, a été soutenu par la Communauté européenne, l’État et la Région de Franche-Comté par les Fonds FEDER ― Fonds européens de développement régional ― et CIADT ― Comité inter-ministériel pour l’aménagement du territoire. Par ailleurs, la Communauté d’agglomération belfortaine, la Communauté d’agglomération du pays de Montbéliard et le Conseil général du Territoire de Belfort, soutiennent le développement des deux plateformes technologiques du LERMPS et de leurs installations de recherche à finalité industrielle. Ces acteurs se sont rassemblés lors de l’inauguration de cette tour d’atomisation qui s’est déroulée le vendredi 23 mai 2003 sur la plateforme technologique du LERMPS à l’UTBM, site de Sévenans.
Christian Coddet – Lucas Dembinski
LERMPS
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