Faits saillants - Revêtements en céramique et cermets

Le 4 juin 2004 — Ottawa, Ontario

Le point sur la recherche

Les chercheurs de l'Institut des matériaux industriels du CNRC (IMI-CNRC) à Longueuil (Québec) continuent d'étudier les possibilités des revêtements à haute performance et d'en découvrir de nouvelles. Les revêtements, en particulier ceux en céramique ou en céramique-métal (cermet), figurent parmi les secteurs de recherche majeurs et prometteurs des matériaux industriels. En effet, on ne cesse de créer de nouveaux revêtements qui trouvent application dans des domaines aussi variés que les pièces pour engins spatiaux et les implants biomédicaux.

Les chercheurs commencent avec une technique d'application très commune : la projection thermique. Comme son nom l'indique, les particules qui serviront de revêtement sont chauffées à une très haute température puis on leur imprime une vitesse extrêmement élevée, si bien que lorsqu'on les projette sur une surface froide (relativement parlant), les particules se déforment et « figent » sur le substrat. C'est l'accumulation de millions et de millions de particules sur la surface qui engendre le revêtement.

En incorporant un matériau nano-structuré à la matière première, les chercheurs ont obtenu un revêtement présentant des zones nano-structurées. Les revêtements de ce genre présentent de nets avantages sur les revêtements micro-structurés résultant habituellement de la projection thermique tant au niveau de la production que du rendement. Ces revêtements nano-structurés sont surtout destinés aux applications très exigeantes de la biomédecine et de l'aérospatiale ou à la fabrication de pièces sujettes à une forte usure, donc qui doivent démontrer une durabilité et une performance à toute épreuve si l'on veut éviter des défaillances aux conséquences dramatiques.

La recherche indique que les revêtements d'hydroxyapatite créés à l'IMI-CNRC par projection thermique soigneusement contrôlée d'une poudre nano-structurée ont une meilleure structure cristalline, se lient plus intimement au substrat et illustrent une plus grande bioactivité que les revêtements réalisés avec des techniques plus classiques de projection thermique. Ces trois qualités présentent un intérêt capital quand le revêtement est destiné aux implants biomédicaux comme ceux employés lorsqu'il y a fracture de la hanche.

D'autres travaux révèlent que l'introduction d'une phase nano-structurée accroît la résistance à l'usure. C'est ce qu'on a constaté en utilisant des cermets de tungstène-cobalt et de titane. Dans le second cas, les zones nano-structurées du revêtement semblent jouer un rôle déterminant dans le rendement supérieur du cermet.