BE898043A - Procede pour etablir une couche protectrice par diffusion sur des alliages a base de nickel de cobalt et/ou de fer. - Google Patents

Abstract

Procédé pour former une couche protectrice par diffusion sur des pièces en alliages à base de nickel, de cobalt et/ou de fer, caractérisé par les dispositions qui consistent : à déposer un revetement d'un plationoide sur les furfaces de la pièce à protéger, et à former une couche de diffusion de platine et d'aluminium sur ces surfaces par aluminiage de celle-ci en phase gazeuse, hors de contact avec une source de composés d'aluminiage gazeux, à une température élevée.

Description

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  La Société dite : TURBINE COMPONENTS CORPORATION, à Branford, Connecticut, (Etats-Unis d'Amérique) Procédé pour établir une couche protectrice par diffusion sur des alliages à base de nickel, de cobalt et/ou de fer. C. I. : Demande de brevet NO 437.952 déposée aux EtatsUnis d'Amérique le 1er novembre 1982 au nom de Srinivasan Shankar dont la demanderesse est l'ayant droit. 

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   La présente invention est relative à des procédés pour établir une couche protectrice par diffusion sur des alliages à base de nickel, de cobalt et/ou de fer et se rapporte en particulier à un procédé pour établir une couche de diffusion, formée de platine et d'aluminium combinés, sur des alliages à base de nickel, de cobalt et/ou de fer. 



   Il est connu depuis longtemps d'appliquer une couche d'aluminium sur des pièces en alliage à base de nickel, de cobalt et/ou de fer par des procédés de cémentation en caisse, qui prévoient de disposer ces pièces dans un lit d'un mélange pulvérulent consistant en une source d'aluminium et une charge et 
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 chauffé à une température élevée (par exemple 1400-2000 F (760- 10930C)) pendant plusieurs heures, pour diffuser l'aluminium dans les surfaces des pièces en alliage traitées. 



   On a également proposé d'améliorer la résistance à l'oxydation et à la corrosion de tels objets en recouvrant d'abord la pièce alliée d'un métal   platinolde     (c'est-à-dire   d'un métal du groupe du platine) par un dépôt électrolytique ou un autre moyen et en aluminiant ensuite la pièce platinée, en la soumettant à une cémentation en caisse. Un tel procédé est exposé dans le brevet pris aux Etats-Unis d'Amérique sous le nO 3.677. 789 au nom de Burgardt et consorts. 



   En outre, dans le brevet pris aux Etats-Unis d'Amérique sous le numéro 4.148. 275 au nom de Benden et consorts, on a proposé d'aluminier par diffusion des tubes, etc., en reliant les creux des tubes à un répartiteur et en refoulant un gaz porteur au-dessus d'un lit chauffé d'un mélange d'une source d'aluminium et d'une charge inerte, le gaz pénétrant dans les parties creuses, de manière à entraîner une quantité d'aluminium volatilisé vers les passages. 



   Les couches protectrices de diffusion de cette sorte sont particulièrement avantageuses pour des composants de turbines à gaz, etc., qui sont exposés à des hautes températures et à des milieux oxydants et à des milieux corrosifs chauds. 



   Plusieurs de ces pièces sont d'une configuration 

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 relativement complexe, en ce sens qu'elles présentent des passages internes, etc., qui ne sont pas en contact avec la source d'aluminium et la matière inerte utilisées dans la cémentation en caisse, et qui non seulement ne bénéficient pas d'un revêtement, mais, de plus, risquent d'être bouchés ou obstrués par le mélange pulvérulent pendant le processus de cémentation en caisse et doivent être nettoyés. De telles pièces peuvent aussi présenter des zones qui sont exposées à des milieux moins corrosifs et qui, par conséquent, requièrent moins de revêtement protecteur que d'autres. 



  La présente invention est en partie conçue dans le but de résoudre les problèmes posés par le traitement d'objets qui ne peuvent pas être traités d'une manière satisfaisante et économique par les procédés pratiqués à ce jour, et de permettre de ne revêtir que les parties qui exigent un revêtement. 



  La présente invention fournit un procédé et un produit, à l'aide desquels un revêtement d'un platinoide est appliqué sur les surfaces qui sont exposées à la chaleur la plus extrême et aux conditions d'oxydation et de corrosion à chaud les plus rigoureuses et, pour cette raison, la pièce considérée est aluminiée en phase gazeuse, à l'aide d'un mélange d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium, d'un activant et d'une charge inerte, à une température élevée et hors de- avec ce mélange. Le platinoide est de préférence du platine. La pièce munie du revêtement peut être soumise à un traitement thermique à des températures élevées, sous vide ou dans une atmosphère inerte, entre 15000F et 20000F (8160C et 10930C) environ, pendant une durée allant jusqu'à 10 heures, avant d'être soumise à un aluminiage en phase gazeuse.

   La durée d'un tel traitement thermique est de préférence comprise entre 1 et 5 heures ; toutefois, celui-ci peut être omis, au prix d'une certaine perte d'efficacité. L'aluminiage en phase gazeuse est de préférence effectué à des températures comprises entre 12000F et 21000F (649 C et 114goC), pendant une durée de 1 à 20 heures, compte tenu de la profondeur désirée de la couche de diffusion. Le platinage de la pièce est effectué 

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 de préférence par dépôt électrolytique, l'épaisseur de la couche de platinage étant comprise entre 0,0001 de pouce et 0,0007 de pouce (0,00254 mm et 0,01778 mm). L'aluminiage en phase gazeuse est effectué de préférence au-dessus d'un mélange comprenant 1 % à 35 % d'une source d'aluminium et jusqu'à 40 % d'activant, (habituellement un halogénure) et la quantité complémentaire de charge inerte.

   L'épaisseur de la couche de diffusion totale combinée de platine et d'aluminium est de préférence de 0,0005 à 0,004 de pouce (0,5 à 4 mils) (0,0127 à 0,1016 mm) environ. 



   Dans la description générale ci-dessus de la présente invention, on a exposé certains objectifs, buts et avantages de cette invention. D'autres objectifs, buts et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit à l'examen des dessins, dans lesquels : la figure 1 est un programme de marche des opérations particulièrement favorables de la présente invention ; la figure 2 est une micrographie d'un revêtement de diffusion en platine et en aluminium, établi conformément au mode opératoire représenté dans la figure 1, et la figure 3 est un revêtement de diffusion où la diffusion de l'aluminium a été réalisé par cémentation en caisse. 



   Le schéma de marche de la figure 1 représente les stades opératoires particulièrement favorables de la présente invention, à savoir : 1. réception et inspection, 2. préparation (dégraissage, sablage, rinçage), 3. masquage des zones non appelées à être plaquées, 4. platinage, 5. traitement thermique facultatif pour diffuser le platine, 6. masquage des zones non appelées à recevoir un revêtement, et 7. aluminiage en phase gazeuse. 



   Le mode opératoire sera mieux compris si l'on se réfère à l'exemple ci-après. Une aube de turbine, munie de canaux de refroidissement, a été inspectée, dégraissée, sablée et platinée par électrolyse sur les surfaces critiques jusqu'à une épaisseur de 0,0003 de pouce (0,00762 mm). L'aube de turbine plaquée a été soumise à un traitement thermique à 19000F   (10380C)   environ 

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 pendant 3 heures, dans une atmosphère d'argon, dans le but de diffuser le platine dans les surfaces.

   L'aube a été ensuite suspendue, pour une durée de 5 heures, au-dessus d'une source de composés gazeux d'aluminiage chauffée à 20000F   (10930C)   environ, sans entrer en contact avec cette source, cependant qu'un gaz porteur, qui consiste en argon, circulait autour de l'aube, à travers les canaux de celle-ci, en véhiculant les composés gazeux d'aluminiage, qui effectuent le dépôt et la diffusion de l'aluminium dans les surfaces de l'aube. La section finale de la surface est représentée dans la figure 2. Sur cette figure, de même que sur la figure   3,   la zone de diffusion est désignée Z. 



   Les pièces traitées suivant l'invention résistent beaucoup mieux à l'oxydation et à la corrosion à chaud que des pièces analogues aluminiées par cémentation en caisse suivant le brevet 3. 677. 789 précité. Les canaux internes complexes, présents dans les aubes traitées suivant la présente invention sont pourvus d'un revêtement protecteur d'aluminium, alors que les pièces traitées par cémentation en caisse présentent des canaux qui ne sont pas aluminiés. 



   La présente invention peut être appliquée tout aussi avantageusement à des pièces nouvellement fabriquées et à des pièces remaniées ou récupérées. 



   Dans la description ci-dessus, on a exposé certains modes opératoires et formes de réalisation, particulièrement favorables de la présente invention ; il est toutefois bien entendu que la présente invention peut être mise en oeuvre d'une autre manière, tout en restant dans son cadre.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé pour former une couche protectrice de diffusion sur des pièces en alliages à base de nickel, de cobalt et/ou de fer, caractérisé par les dispositions qui consistent : à déposer un revêtement d'un platinolde sur les surfaces de la pièce à protéger, et à former une couche de diffusion de platine et d'aluminium sur ces surfaces par aluminiage de celles-ci en phase gazeuse, hors de contact avec une source de composés d'aluminiage gazeux à une température élevée.
2. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le platinoide est du platine.
3. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement de platinoide est appliqué par un des procédés suivants : dépôt électrolytique, immersion, projection, métallisation au vide, dépôt de métal par ions secondaires ou placage mécanique.
4. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement de platine est appliqué par un des procédés suivants : dépôt électrolytique, immersion, projection, métallisation sous vide, dépôt de métal par ions secondaires ou placage mécanique.
5. 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'aluminiage en phase gazeuse est effectué en maintenant la pièce à une température élevée au-dessus d'un mélange consistant en une source d'aluminium, un activant et une charge inerte, la pièce étant hors de contact avec ce mélange.
6. 6. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'aluminiage en phase gazeuse est effectué en maintenant la pièce à une température élevée au-dessus d'un mélange consistant en une source d'aluminium, un activant et une charge inerte, la pièce étant hors de contact avec ce mélange.
7. 7. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'aluminiage en phase gazeuse est effectué en maintenant la pièce à une température élevée au-dessus d'un mélange consistant en une source d'aluminium, un activant et une charge inerte, <Desc/Clms Page number 7> la pièce étant hors de contact avec ce mélange.
8. 8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce revêtue de platinoide est chauffée préalablement à l'aluminiage en phase gazeuse, pour produire la diffusion du platine dans les surfaces de la pièce.
9. 9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce est chauffée pendant une à cinq heures à une température comprise entre 15000F et 2000 F (816 C et 10930C) environ, soit sous vide, soit dans une atmosphère inerte.
10. 10. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce revêtue de platinoîde est chauffée, préalablement à l'aluminiage en phase gazeuse, en vue de produire une diffusion du platine dans les surfaces de la pièce.
11. 11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la pièce est chauffée pendant une à cinq heures à une température comprise entre 15000F et 20000F (8160C et 10930C) environ, soit sous vide, soit dans une atmosphère inerte.
12. 12. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'aluminiage en phase gazeuse est effectué pendant une à vingt heures à une température comprise entre 12000F et 21000F (649 C et 1149 C) environ, soit sous vide, soit dans une atmosphère inerte, soit dans une atmosphère réductrice.
13. 13. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'aluminiage en phase gazeuse est effectué pendant une à vingt heures à une température comprise entre 12000F et 2100 F (649 C et 1149nu) environ, soit sous vide, soit dans une atmosphère inerte, soit dans une atmosphère réductrice.
14. 14. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange consiste essentiellement en 1 % à 35 % d'un ou de plusieurs membres du groupe comprenant l'aluminium et les alliages d'aluminium, en tout au plus 40 % environ d'activant, et en la quantité complémentaire de charge constituée par l'oxyde d'aluminium.
15. 15. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le mélange consiste essentiellement en 1 % à 35 % d'un <Desc/Clms Page number 8> ou de plusieurs membres du groupe constitué par l'aluminium ou des alliages d'aluminium, en tout au plus 40 % environ d'activant et en la quantité complémentaire de charge constituée par l'oxyde d'aluminium.