Les procédés de fabrication novateurs de l’IIPC-CNRC comprennent : la pulvérisation pyrolytique, la pulvérisation plasma et le dépôt par pulvérisation réactive (RSDT). Ces méthodes conviennent à la fabrication continue, contrairement aux techniques traditionnelles, c.-à-d. le coulage en bande et la sérigraphie, qui sont axées sur le traitement par lots et sont difficiles à contrôler.

• Coulage en bande
• Sérigraphie
• Dépôt par centrifugation
• Pulvérisation plasma
• Pulvérisation pyrolytique
• Dépôt par pulvérisation réactive

Coulage en bande

Le coulage en bande, ou traitement par raclage, est une technique de mise en forme des poudres qui produit des feuilles plates et minces. Une couche de barbotine se forme sur un film de support par l’action tranchante d’une lame de métal ou de plastique appelée racle ou docteur, qui essuie l’excès de céramique barbotine sur la bande en mouvement. La bande est ensuite séchée. Elle contient un liant, qui lui donne assez de « résistance en vert » pour qu’elle puisse être séparée du film tout en restant intacte. Pour ce qui est des poudres métalliques et céramiques, la bande est ensuite normalement frittée, ce qui consume le liant et densifie le matériau.

Sérigraphie

La sérigraphie est probablement le procédé d'impression le plus adaptable. Elle peut être utilisée pour imprimer sur une grande variété de substrats : papier, carton, plastique, verre, céramique, métal, tissu et beaucoup d'autres matériaux. Parmi les produits courants obtenus par sérigraphie, citons les affiches, les étiquettes, les insignes, les signalisations, et tous types de textiles et de cartes de circuits imprimés. L’avantage de la sérigraphie sur les autres procédés, c’est qu’on peut imprimer sur toutes sortes de substrats, quelles qu’en soient la forme, la taille ou l’épaisseur.

Dépôt par centrifugation

Le groupe du programme des piles SOFC a inventé un procédé original de revêtement pour la fabrication de minces films céramiques. Le groupe a fait la démonstration de ce fin dépôt avec une variété de composés, de matériaux, de substrats et de microstructures. Le procédé peut servir à fabriquer les minces films des éléments de piles à combustible à oxyde solide, ou d'autres dispositifs électrochimiques tels que les membranes de séparation du gaz et les capteurs chimiques.
La liste suivante résume les innovations et les caractéristiques du dépôt par centrifugation :

• De minces films céramiques peuvent être déposés sur des substrats céramiques de 0,5 à 15 mm d'épaisseur en une seule opération.
• Les substrats céramiques peuvent être denses ou poreux après frittage avec le film céramique déposé, selon les exigences prescrites pour le substrat.
• Le film déposé peut être dense ou poreux après le frittage, selon les exigences prescrites pour le film.
• La rapidité du procédé : le dépôt se forme en moins d’une minute
• Le procédé est peu coûteux, grâce au faible coût de l’équipement et des matières premières.
• Le procédé est simple et peut être facilement réglé.

Pulvérisation plasma

La technique du plasma thermique consiste à utiliser une source de chaleur propre, réglable et directive, à refroidissement rapide (> 106 K.s-1) et en atmosphère contrôlée (inerte ou chimiquement active). La charge d'alimentation peut varier de l’état solide à l’état liquide ou à l’état gazeux. La pulvérisation plasma est normalement utilisée dans l’industrie pour les revêtements d’isolation thermique. L’IIPC-CNRC collabore étroitement avec des universités, des centres de recherche et des entreprises à l’application de cette technique à la production de nano-poudres, et au dépôt d’éléments nanostructurés destinés aux piles SOFC.

Pulvérisation pyrolytique

La pulvérisation pyrolytique est un processus polyvalent consistant à déposer des couches minces ou à fabriquer des poudres fines à partir d’une grande variété de matières. L’équipement pour ce procédé est simple, la méthode est robuste et, quand elle est adéquatement contrôlée, elle permet d’obtenir des couches minces d’oxydes de haute qualité à faible coût. Le procédé de pulvérisation et de pyrolyse est un puissant outil pour le dépôt d’électrolyte dense ou de couches d’électrode poreuses à des températures inférieures à 700°C. Ce procédé est reproductible et peut être mis à l’échelle pour une production à grand volume.

	Section transversale polie d’électrolyte en oxyde de cérium dopé au samarium (SDC) dense déposé sur une anode en NiO-SDC poreuse par pulvérisation et pyrolyse
	Surface extérieure d’une anode en NiO-SDC poreuse déposé par pulvérisation et pyrolyse
	Surface extérieure d’une cathode poreuse en oxyde de lanthane, strontium, cobalt et fer (LSCF) déposé par pulvérisation et pyrolyse

Dépôt par pulvérisation réactive

La technologie du dépôt par pulvérisation réactive, dite aussi pulvérisation assistée par flamme, est un procédé de combustion peu coûteux, qui consiste à déposer des films ou à produire des nanopoudres dont la taille, la morphologie et la cristallinité peuvent être réglées. L’action de dissoudre les précurseurs dans un bon solvant et d’enflammer ensuite la solution permet de régler la stœchiométrie du produit final. La possibilité de produire des matériaux dans un milieu ambiant ouvert, sans traitement thermique après le dépôt, offre une technique prometteuse de fabrication des SOFC et des matériaux de base. En outre, cette technique permet de déposer des matériaux à gradient de fonctionnalité. L’IIPC-CNRC fait actuellement des essais sur la fabrication de SOFC par ce procédé.

Pour plus de renseignements, veuillez consulter notre fiche technique Dépôt par pulvérisation active (L’accès exige un lecteur Adobe Acrobat).