Utilisation industrielle actuelle et potentielle des plasmas : synthèses, traitement des poudres, traitements métallurgiques, traitements de surface

Pierre Fauchais (1)

1 Laboratoire de Thermodynamique

Après un bref historique de l'évolution de l'utilisation des plasmas au cours des 20 dernières années, nous nous proposons de rappeler sommairement ce qu'est un plasma en précisant notamment la notion d'équilibre et de décrire rapidement les différents types de plasmas utilisés ; arc électrique, haute fréquence, micro-ondes, décharges couronnes, décharges luminescentes, décharges ioniques en indiquant leurs caractéristiques principales, leurs coûts et les quantités de produits que l'on peut traiter. Nous présenterons alors les problèmes posés par les réactions chimiques en plasma en insistant sur le mélange des réactifs et sur la trempe, puis nous caractériserons les réactions en phase gazeuse et les réactions en phase hétérogène. Nous aborderons ensuite les traitements de surface en plasma : carburation et nitruration, traitement des surfaces polymériques, gravure par plasma, dépots de films organiques et inorganiques, traitements de surface par pulvérisation cathodique et ion plating. La dernière partie de cet exposé, de loin la plus importante, sera consacrée aux applications industrielles actuelles et potentielles de la chimie des plasmas. Nous commencerons par situer le problème énergétique dans la conjoncture actuelle avant de passer aux applications que nous classerons en fonction de la valeur ajoutée et du tonnage produit. Dans les applications déjà industrialisées, nous verrons successivement pour les produits à moyenne valeur ajoutée : la sphéroïdisation, la refusion (fours à sole et à lingots), la production des particules ultrafines (pigments en particulier), la projection de divers matériaux (oxydes, carbures, borures, siliciures, cermets, composites...) et pour les produits à forte valeur ajoutée : les circuits électroniques, les traitements de surfaces organiques et inorganiques, les applications dans le domaine de la métrologie. Enfin nous examinerons les procédés potentiellement industrialisables : tout d'abord les produits à moyenne valeur ajoutée : acétylène, oxydes d'azote, production des ferroalliages et du silicium solaire, valorisation des minerais, puis les produits à moyenne ou forte valeur ajoutée : projections, traitements de surface, amélioration de la qualité des fibres naturelles, fabrication des fibres optiques, synthèses sélectives.

Mots clés: etching; plasma applications; powder metallurgy; quenching thermal; reviews; spray coating techniques; surface treatment; industrial utilisation; powder treatment; metallurgical treatments; surface treatments; chemical reactions; plasma conditions; quenching; carburizing; nitriding; plasma etching; inorganic films; cathodic pulverization; ion plating; spheroidization; remelting; ingot melting; ultradispersed powders; spraying; electronic circuits; ferroalloys production; complex ores processing; selective synthesis; plasma types; reactant mixing; polymer reaction; organic film; film deposition; film growth; optical fibre; batch melting; powder production; NO production; acetylene production; solar grade Si production

Domaines: Articles anciens; Physique [physics]

Pierre Fauchais. Utilisation industrielle actuelle et potentielle des plasmas : synthèses, traitement des poudres, traitements métallurgiques, traitements de surface. Revue de Physique Appliquée, 1980, 15 (8), pp.1281-1301. ⟨10.1051/rphysap:019800015080128100⟩. ⟨jpa-00244853⟩