CA2938031C - Procede de reparation localisee d'une barriere thermique endommagee - Google Patents
Procede de reparation localisee d'une barriere thermique endommagee Download PDFInfo
- Publication number
- CA2938031C CA2938031C CA2938031A CA2938031A CA2938031C CA 2938031 C CA2938031 C CA 2938031C CA 2938031 A CA2938031 A CA 2938031A CA 2938031 A CA2938031 A CA 2938031A CA 2938031 C CA2938031 C CA 2938031C
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- damaged
- thermal barrier
- particles
- electrophoresis
- equal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 5
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 5
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000005328 electron beam physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 2
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 235000012215 calcium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021110 pickles Nutrition 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007425 progressive decline Effects 0.000 description 1
- XPGAWFIWCWKDDL-UHFFFAOYSA-N propan-1-olate;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].CCC[O-].CCC[O-].CCC[O-].CCC[O-] XPGAWFIWCWKDDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/005—Repairing methods or devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
- C25D13/02—Electrophoretic coating characterised by the process with inorganic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
- C25D13/12—Electrophoretic coating characterised by the process characterised by the article coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
- C25D13/18—Electrophoretic coating characterised by the process using modulated, pulsed, or reversing current
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
- C25D13/20—Pretreatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
- C25D13/22—Servicing or operating apparatus or multistep processes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/288—Protective coatings for blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/40—Heat treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/90—Coating; Surface treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
- F05D2300/502—Thermal properties
- F05D2300/5023—Thermal capacity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de réparation localisée d'une barrière thermique endommagée comportant l'étape suivante : a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, un revêtement céramique étant déposé par électrophorèse dans la zone endommagée afin d'obtenir une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000°C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée.
Description
PROCEDE DE REPARATION LOCALISEE D'UNE BARRIERE THERMIQUE
ENDOMMAGEE
Arrière-plan de l'invention L'invention concerne les procédés de réparation localisée des barrières thermiques endommagées.
Les aubages des turbines haute pression des moteurs aéronautiques sont exposés à un environnement très agressif. Ces pièces sont, en général, revêtues d'un revêtement protecteur en oxydation ainsi que d'un revêtement de barrière thermique. Le revêtement de barrière thermique permet d'isoler thermiquement la pièce sous-jacente afin de la maintenir à des températures où ses performances mécaniques et sa durée de vie sont acceptables.
Certaines zones de ce système peuvent être endommagées en service à haute température par l'érosion, l'impact de particules, l'oxydation, la corrosion et par les aluminosilicates de calcium et de magnésium ( CMAS ). Les photographies fournies aux figures 1 et 2 montrent l'aspect d'aubes endommagées en service. Ces dégradations peuvent engendrer des disparitions locales de la couche barrière thermique voire de la sous-couche conduisant à une oxydation de la pièce sous-jacente.
Actuellement, il est connu afin de reconstituer une barrière thermique de décaper l'intégralité du revêtement de barrière thermique (même les zones non endommagées) des pièces puis de réaliser un nouveau système barrière thermique. Des pièces dont la barrière thermique a été endommagée peuvent même dans certains cas être mises au rebut.
Il existe un besoin pour améliorer la durée d'utilisation des pièces revêtues par des barrières thermiques.
Il existe un besoin pour simplifier et diminuer le coût des procédés de réparation des barrières thermiques endommagées.
Il existe aussi un besoin pour disposer de nouveaux procédés de réparation des barrières thermiques endommagées.
ENDOMMAGEE
Arrière-plan de l'invention L'invention concerne les procédés de réparation localisée des barrières thermiques endommagées.
Les aubages des turbines haute pression des moteurs aéronautiques sont exposés à un environnement très agressif. Ces pièces sont, en général, revêtues d'un revêtement protecteur en oxydation ainsi que d'un revêtement de barrière thermique. Le revêtement de barrière thermique permet d'isoler thermiquement la pièce sous-jacente afin de la maintenir à des températures où ses performances mécaniques et sa durée de vie sont acceptables.
Certaines zones de ce système peuvent être endommagées en service à haute température par l'érosion, l'impact de particules, l'oxydation, la corrosion et par les aluminosilicates de calcium et de magnésium ( CMAS ). Les photographies fournies aux figures 1 et 2 montrent l'aspect d'aubes endommagées en service. Ces dégradations peuvent engendrer des disparitions locales de la couche barrière thermique voire de la sous-couche conduisant à une oxydation de la pièce sous-jacente.
Actuellement, il est connu afin de reconstituer une barrière thermique de décaper l'intégralité du revêtement de barrière thermique (même les zones non endommagées) des pièces puis de réaliser un nouveau système barrière thermique. Des pièces dont la barrière thermique a été endommagée peuvent même dans certains cas être mises au rebut.
Il existe un besoin pour améliorer la durée d'utilisation des pièces revêtues par des barrières thermiques.
Il existe un besoin pour simplifier et diminuer le coût des procédés de réparation des barrières thermiques endommagées.
Il existe aussi un besoin pour disposer de nouveaux procédés de réparation des barrières thermiques endommagées.
2 Objet et résumé de l'invention A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un procédé de réparation localisée d'une barrière thermique endommagée, le procédé comportant l'étape suivante :
a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, les particules, à l'état non aggloméré, ayant une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm, un revêtement céramique étant déposé par électrophorèse dans la zone endommagée afin d'obtenir une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000 C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée, le procédé comportant avant l'étape a), une étape de formation des particules par mise en oeuvre d'un procédé sol-gel, l'étape de séchage dudit procédé sol-gel étant réalisée par séchage supercritique.
L'invention propose également un procédé de réparation localisée d'une barrière thermique endommagée, le procédé comportant l'étape suivante :
a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, les particules, à l'état non aggloméré, ayant une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm, un revêtement céramique étant déposé par électrophorèse dans la zone endommagée Date Reçue/Date Received 2021-06-15 2a afin d'obtenir une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000 C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée, dans lequel un générateur impose une différence de potentiel entre la pièce et une contre-électrode durant le traitement par électrophorèse, le générateur générant un courant pulsé durant le traitement par électrophorèse.
Des variantes, des exemples et des réalisations préférées de l'invention sont décrits ci-dessous.
Par exemple, la pièce est formée d'un matériau conducteur de l'électricité et la barrière thermique endommagée permet la conduction de l'électricité dans la zone endommagée à réparer et donc le dépôt du revêtement céramique par électrophorèse dans cette zone lors de l'étape a). Le revêtement céramique obtenu lors de l'étape a) est formé par le dépôt des particules sur la pièce. Le revêtement céramique peut être majoritairement déposé dans la zone endommagée. En d'autres termes, une masse de revêtement céramique supérieure ou égale à 50% de la masse totale du revêtement céramique déposé lors de l'étape a) peut être déposée dans la zone endommagée. Cette masse de revêtement céramique déposée dans la zone endommagée peut par exemple être supérieure ou égale à 75%, voire à 90%, de la masse totale du revêtement céramique déposé lors de l'étape a). Dans un exemple de réalisation, le revêtement céramique peut être déposé uniquement dans la zone endommagée.
L'invention permet avantageusement de réparer de manière rapide, peu coûteuse et localisée la barrière thermique endommagée et ainsi d'éviter la mise au rebut de pièces partiellement dégradées ou le décapage complet de la barrière thermique endommagée. L'invention permet, par conséquent, de prolonger la durée de vie des pièces et de Date Reçue/Date Received 2021-06-15
a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, les particules, à l'état non aggloméré, ayant une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm, un revêtement céramique étant déposé par électrophorèse dans la zone endommagée afin d'obtenir une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000 C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée, le procédé comportant avant l'étape a), une étape de formation des particules par mise en oeuvre d'un procédé sol-gel, l'étape de séchage dudit procédé sol-gel étant réalisée par séchage supercritique.
L'invention propose également un procédé de réparation localisée d'une barrière thermique endommagée, le procédé comportant l'étape suivante :
a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, les particules, à l'état non aggloméré, ayant une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm, un revêtement céramique étant déposé par électrophorèse dans la zone endommagée Date Reçue/Date Received 2021-06-15 2a afin d'obtenir une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000 C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée, dans lequel un générateur impose une différence de potentiel entre la pièce et une contre-électrode durant le traitement par électrophorèse, le générateur générant un courant pulsé durant le traitement par électrophorèse.
Des variantes, des exemples et des réalisations préférées de l'invention sont décrits ci-dessous.
Par exemple, la pièce est formée d'un matériau conducteur de l'électricité et la barrière thermique endommagée permet la conduction de l'électricité dans la zone endommagée à réparer et donc le dépôt du revêtement céramique par électrophorèse dans cette zone lors de l'étape a). Le revêtement céramique obtenu lors de l'étape a) est formé par le dépôt des particules sur la pièce. Le revêtement céramique peut être majoritairement déposé dans la zone endommagée. En d'autres termes, une masse de revêtement céramique supérieure ou égale à 50% de la masse totale du revêtement céramique déposé lors de l'étape a) peut être déposée dans la zone endommagée. Cette masse de revêtement céramique déposée dans la zone endommagée peut par exemple être supérieure ou égale à 75%, voire à 90%, de la masse totale du revêtement céramique déposé lors de l'étape a). Dans un exemple de réalisation, le revêtement céramique peut être déposé uniquement dans la zone endommagée.
L'invention permet avantageusement de réparer de manière rapide, peu coûteuse et localisée la barrière thermique endommagée et ainsi d'éviter la mise au rebut de pièces partiellement dégradées ou le décapage complet de la barrière thermique endommagée. L'invention permet, par conséquent, de prolonger la durée de vie des pièces et de Date Reçue/Date Received 2021-06-15
3 limiter le coût de remise en fonctionnement des pièces dont la barrière thermique a été endommagée.
La possibilité d'une réparation localisée résulte de la mise en oeuvre d'un dépôt par électrophorèse à la différence du procédé de dépôt en phase vapeur avec évaporation sous faisceau d'électrons ( electron beam physical vapor deposition ; EB-PVD) ou de projection plasma ( plasma spraying ; PS) qui ne permettent pas ou difficilement la réalisation d'une réparation localisée.
En outre, le procédé de dépôt par électrophorèse présente l'avantage d'être utilisable pour des pièces présentant des géométries complexes.
La barrière thermique réparée peut être destinée à être utilisée dans un environnement où la température à la surface de la barrière thermique est supérieure ou égale à 1000 C.
La pièce peut avantageusement être en matériau métallique et, par exemple, comporter du nickel.
Avantageusement, avant mise en oeuvre de l'étape a), la barrière thermique endommagée peut présenter un manque de matière dans la zone endommagée.
Dans un exemple de réalisation, les particules, éventuellement agglomérées, peuvent présenter une taille moyenne inférieure ou égale à
10 pm.
Par taille moyenne , on désigne la dimension donnée par la distribution granulométrique statistique à la moitié de la population, dite D50.
Par exemple, les particules, à l'état non aggloméré, peuvent avoir une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm.
De telles tailles de particules permettent avantageusement d'obtenir une suspension stable.
Les particules peuvent ou non avoir été obtenues par voie sol-gel. Ainsi, dans un exemple de réalisation, le procédé peut comporter, avant l'étape a), une étape de formation des particules par mise en oeuvre d'un procédé sol-gel. Ces particules peuvent ensuite être dispersées dans le milieu liquide afin de former l'électrolyte.
Les particules de l'électrolyte peuvent, par exemple, être des particules de zircone yttriée (YSZ ; Yttria-Stabilized Zirconia ) lesquelles
La possibilité d'une réparation localisée résulte de la mise en oeuvre d'un dépôt par électrophorèse à la différence du procédé de dépôt en phase vapeur avec évaporation sous faisceau d'électrons ( electron beam physical vapor deposition ; EB-PVD) ou de projection plasma ( plasma spraying ; PS) qui ne permettent pas ou difficilement la réalisation d'une réparation localisée.
En outre, le procédé de dépôt par électrophorèse présente l'avantage d'être utilisable pour des pièces présentant des géométries complexes.
La barrière thermique réparée peut être destinée à être utilisée dans un environnement où la température à la surface de la barrière thermique est supérieure ou égale à 1000 C.
La pièce peut avantageusement être en matériau métallique et, par exemple, comporter du nickel.
Avantageusement, avant mise en oeuvre de l'étape a), la barrière thermique endommagée peut présenter un manque de matière dans la zone endommagée.
Dans un exemple de réalisation, les particules, éventuellement agglomérées, peuvent présenter une taille moyenne inférieure ou égale à
10 pm.
Par taille moyenne , on désigne la dimension donnée par la distribution granulométrique statistique à la moitié de la population, dite D50.
Par exemple, les particules, à l'état non aggloméré, peuvent avoir une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm.
De telles tailles de particules permettent avantageusement d'obtenir une suspension stable.
Les particules peuvent ou non avoir été obtenues par voie sol-gel. Ainsi, dans un exemple de réalisation, le procédé peut comporter, avant l'étape a), une étape de formation des particules par mise en oeuvre d'un procédé sol-gel. Ces particules peuvent ensuite être dispersées dans le milieu liquide afin de former l'électrolyte.
Les particules de l'électrolyte peuvent, par exemple, être des particules de zircone yttriée (YSZ ; Yttria-Stabilized Zirconia ) lesquelles
4 peuvent ou non avoir été obtenues par voie sol-gel. On peut encore utiliser des particules d'oxyde de zirconium. Plus généralement, on peut utiliser pour le dépôt par électrophorèse toutes particules susceptibles de présenter une charge électrique au sein de l'électrolyte (leur permettant ainsi de se déplacer lors de l'application du champ électrique). On peut ainsi, par exemple, utiliser des particules de formule chimique suivante :
ZrO2-Re01.5 (où Re désigne un élément Terre Rare, par exemple : Gd, Sm ou Er), Y203, Al2O3, TiO2 ou Ce02.
Dans un exemple de réalisation, les particules peuvent être formées du même matériau céramique que celui présent dans la barrière thermique endommagée.
En variante, les particules peuvent être formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée. Dans ce cas, le matériau constituant les particules et le matériau céramique de la barrière thermique endommagée sont avantageusement compatibles thermomécaniquement et chimiquement.
Par exemple, la différence entre les coefficients d'expansion thermique du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée et du matériau constituant les particules peut en valeur absolue avantageusement être inférieure ou égale à 2.10-6 K-1.
L'utilisation d'un matériau différent peut avantageusement permettre d'apporter une propriété supplémentaire, par exemple propriété
anti-CMAS ou matériau thermosensible, et ainsi de fonctionnaliser la barrière thermique tout en la réparant.
Le milieu liquide peut, par exemple, être choisi parmi : les alcools, par exemple l'éthanol ou l'isopropanol, les cétones par exemple l'acétylacétone, l'eau et leurs mélanges.
Dans un exemple de réalisation, les particules peuvent être présentes dans le milieu liquide, avant le début de l'étape a), en une concentration supérieure ou égale à 0,1 g/L, de préférence supérieure ou égale à 1 g/L.
De telles valeurs de concentration permettent avantageusement de disposer d'une suspension stable.
Dans un exemple de réalisation, l'épaisseur du revêtement céramique déposé peut être supérieure ou égale à 50 nm, par exemple
ZrO2-Re01.5 (où Re désigne un élément Terre Rare, par exemple : Gd, Sm ou Er), Y203, Al2O3, TiO2 ou Ce02.
Dans un exemple de réalisation, les particules peuvent être formées du même matériau céramique que celui présent dans la barrière thermique endommagée.
En variante, les particules peuvent être formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée. Dans ce cas, le matériau constituant les particules et le matériau céramique de la barrière thermique endommagée sont avantageusement compatibles thermomécaniquement et chimiquement.
Par exemple, la différence entre les coefficients d'expansion thermique du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée et du matériau constituant les particules peut en valeur absolue avantageusement être inférieure ou égale à 2.10-6 K-1.
L'utilisation d'un matériau différent peut avantageusement permettre d'apporter une propriété supplémentaire, par exemple propriété
anti-CMAS ou matériau thermosensible, et ainsi de fonctionnaliser la barrière thermique tout en la réparant.
Le milieu liquide peut, par exemple, être choisi parmi : les alcools, par exemple l'éthanol ou l'isopropanol, les cétones par exemple l'acétylacétone, l'eau et leurs mélanges.
Dans un exemple de réalisation, les particules peuvent être présentes dans le milieu liquide, avant le début de l'étape a), en une concentration supérieure ou égale à 0,1 g/L, de préférence supérieure ou égale à 1 g/L.
De telles valeurs de concentration permettent avantageusement de disposer d'une suspension stable.
Dans un exemple de réalisation, l'épaisseur du revêtement céramique déposé peut être supérieure ou égale à 50 nm, par exemple
5 supérieure ou égale à 30 pm. Dans un exemple de réalisation, l'épaisseur du revêtement céramique déposé peut être inférieure ou égale à 200 pm.
Dans un exemple de réalisation, la pièce peut être revêtue d'une couche d'accrochage permettant l'accrochage de la barrière thermique à la pièce et le revêtement céramique peut être déposé sur la couche d'accrochage.
La couche d'accrochage permet avantageusement d'améliorer l'accrochage de la barrière thermique à la pièce. La couche d'accrochage peut, en outre, avantageusement permettre de protéger la pièce contre l'oxydation et la corrosion.
La couche d'accrochage peut, par exemple, être métallique.
Dans une variante, la barrière thermique peut directement être présente sur la pièce. Ainsi, il est possible qu'aucune couche d'accrochage ne soit présente entre la barrière thermique et la pièce.
Dans un exemple de réalisation, la durée de l'étape a) peut être supérieure ou égale à 1 minute, de préférence à 5 minutes.
De telles valeurs permettent avantageusement d'améliorer le caractère couvrant et l'homogénéité du revêtement céramique formé.
Dans un exemple de réalisation, une tension supérieure ou égale à 1 V peut être imposée durant tout ou partie de l'étape a) entre la pièce et une contre-électrode. La tension imposée durant tout ou partie de l'étape a) peut, de préférence, être supérieure ou égale à 50 V.
De telles valeurs permettent avantageusement d'améliorer le caractère couvrant et l'homogénéité du revêtement céramique formé.
Dans un exemple de réalisation, la zone endommagée peut, avant l'étape a), avoir été soumise à une étape de décapage.
La réalisation d'un décapage permet avantageusement d'éliminer les résidus de barrière thermique et les couches d'oxydes éventuellement présents et ainsi d'améliorer le caractère conducteur de l'électricité de la zone endommagée à réparer afin de favoriser la formation du dépôt du revêtement céramique par électrophorèse.
Le décapage peut être réalisé mécaniquement, par exemple par sablage, ponçage, meulage, jet d'eau haute pression ou par décapage laser.
Dans un exemple de réalisation, la pièce peut être revêtue d'une couche d'accrochage permettant l'accrochage de la barrière thermique à la pièce et le revêtement céramique peut être déposé sur la couche d'accrochage.
La couche d'accrochage permet avantageusement d'améliorer l'accrochage de la barrière thermique à la pièce. La couche d'accrochage peut, en outre, avantageusement permettre de protéger la pièce contre l'oxydation et la corrosion.
La couche d'accrochage peut, par exemple, être métallique.
Dans une variante, la barrière thermique peut directement être présente sur la pièce. Ainsi, il est possible qu'aucune couche d'accrochage ne soit présente entre la barrière thermique et la pièce.
Dans un exemple de réalisation, la durée de l'étape a) peut être supérieure ou égale à 1 minute, de préférence à 5 minutes.
De telles valeurs permettent avantageusement d'améliorer le caractère couvrant et l'homogénéité du revêtement céramique formé.
Dans un exemple de réalisation, une tension supérieure ou égale à 1 V peut être imposée durant tout ou partie de l'étape a) entre la pièce et une contre-électrode. La tension imposée durant tout ou partie de l'étape a) peut, de préférence, être supérieure ou égale à 50 V.
De telles valeurs permettent avantageusement d'améliorer le caractère couvrant et l'homogénéité du revêtement céramique formé.
Dans un exemple de réalisation, la zone endommagée peut, avant l'étape a), avoir été soumise à une étape de décapage.
La réalisation d'un décapage permet avantageusement d'éliminer les résidus de barrière thermique et les couches d'oxydes éventuellement présents et ainsi d'améliorer le caractère conducteur de l'électricité de la zone endommagée à réparer afin de favoriser la formation du dépôt du revêtement céramique par électrophorèse.
Le décapage peut être réalisé mécaniquement, par exemple par sablage, ponçage, meulage, jet d'eau haute pression ou par décapage laser.
6 En variante, le décapage peut être un décapage chimique, par exemple un décapage électrolytique ou un décapage en milieu acide ou basique.
Après décapage, la barrière thermique endommagée peut, au début de l'étape a), présenter un manque de matière dans la zone endommagée.
Dans un exemple de réalisation, le procédé peut comporter, après l'étape a), une étape b) de consolidation par traitement thermique du revêtement céramique déposé.
L'étape b) peut, par exemple, comporter la soumission de la pièce obtenue après mise en oeuvre de l'étape a) à une température supérieure ou égale à 1000 C, par exemple supérieure ou égale à 1100 C.
Dans un exemple de réalisation, la pièce peut constituer une aube de turbomachine.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une photographie d'une aube de turbomachine endommagée en service, - la figure 2 comporte une photographie d'une aube de turbomachine endommagée en service et illustre, de manière schématique et partielle, la structure d'une barrière thermique endommagée, - les figures 3A et 3B illustrent, de manière schématique et partielle, la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, et - les figures 4A et 4B sont des photographies représentant respectivement une pièce avant et après traitement par un procédé selon l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation On a représenté à la figure 2 une pièce 1 par exemple constituée d'un superalliage à base de nickel revêtue d'une couche d'accrochage 2 sur laquelle est présente une barrière thermique endommagée 3. Une couche d'oxyde 2a est présente entre la couche d'accrochage 2 et la barrière thermique 3 endommagée. La couche 2a
Après décapage, la barrière thermique endommagée peut, au début de l'étape a), présenter un manque de matière dans la zone endommagée.
Dans un exemple de réalisation, le procédé peut comporter, après l'étape a), une étape b) de consolidation par traitement thermique du revêtement céramique déposé.
L'étape b) peut, par exemple, comporter la soumission de la pièce obtenue après mise en oeuvre de l'étape a) à une température supérieure ou égale à 1000 C, par exemple supérieure ou égale à 1100 C.
Dans un exemple de réalisation, la pièce peut constituer une aube de turbomachine.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une photographie d'une aube de turbomachine endommagée en service, - la figure 2 comporte une photographie d'une aube de turbomachine endommagée en service et illustre, de manière schématique et partielle, la structure d'une barrière thermique endommagée, - les figures 3A et 3B illustrent, de manière schématique et partielle, la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, et - les figures 4A et 4B sont des photographies représentant respectivement une pièce avant et après traitement par un procédé selon l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation On a représenté à la figure 2 une pièce 1 par exemple constituée d'un superalliage à base de nickel revêtue d'une couche d'accrochage 2 sur laquelle est présente une barrière thermique endommagée 3. Une couche d'oxyde 2a est présente entre la couche d'accrochage 2 et la barrière thermique 3 endommagée. La couche 2a
7 peut être constituée d'alumine a-A1203. La barrière thermique endommagée 3 comporte un matériau céramique et présente une zone endommagée 4 à réparer.
La zone endommagée 4 peut présenter au moins une zone adjacente non endommagée. Dans l'exemple illustré, la zone endommagée 4 est présente entre deux zones adjacentes non endommagées 5a et 5b.
On a représenté à la figure 3A la mise en oeuvre d'une étape a) selon l'invention. Comme illustré, la pièce 1 portant la barrière thermique endommagée 3 est présente dans un électrolyte 10 comportant une suspension de particules 11 dans un milieu liquide. Les particules 11 peuvent, par exemple, être des particules de zircone yttriée (zircone stabilisée par de l'oxyde d'yttrium).
A titre d'exemple, on décrit ci-dessous les étapes de la synthèse par voie sol-gel d'une poudre de zircone yttriée destinée, dans un exemple de réalisation, à former les particules 11:
¨ Mélange d'acétyl-acétone dans du 1-propanol et de propoxyde de zirconium (Zr(0C31-17)4), ¨ Mélange du mélange obtenu avec une solution de nitrate d'yttrium dans du 1-propanol, ¨ Mélange du mélange obtenu avec de l'eau et du 1-propanol (10 mol/L) afin d'obtenir un sol, ¨ Mise à l'étuve du sol à une température de 50 C, ¨ Séchage évaporatif ou séchage supercritique, ¨ Calcination à l'air à une température de 700 C.
La poudre d'oxyde (zircone yttriée) ainsi obtenue est alors mise en suspension dans un milieu liquide constitué par exemple d'isopropanol afin de former l'électrolyte 10.
La pièce 1 revêtue de la barrière thermique endommagée 3 constitue une électrode du système d'électrophorèse au regard de laquelle est présente une contre-électrode 20. La contre-électrode 20 est, par exemple, en platine. Du fait du caractère conducteur de la pièce 1 et de la zone endommagée 4, un dépôt par électrophorèse est réalisé dans la zone endommagée 4. La zone endommagée 4 est constituée, dans l'exemple illustré, par une région dépourvue de matière. Dans une variante non illustrée, la zone endommagée comporte une première région dépourvue
La zone endommagée 4 peut présenter au moins une zone adjacente non endommagée. Dans l'exemple illustré, la zone endommagée 4 est présente entre deux zones adjacentes non endommagées 5a et 5b.
On a représenté à la figure 3A la mise en oeuvre d'une étape a) selon l'invention. Comme illustré, la pièce 1 portant la barrière thermique endommagée 3 est présente dans un électrolyte 10 comportant une suspension de particules 11 dans un milieu liquide. Les particules 11 peuvent, par exemple, être des particules de zircone yttriée (zircone stabilisée par de l'oxyde d'yttrium).
A titre d'exemple, on décrit ci-dessous les étapes de la synthèse par voie sol-gel d'une poudre de zircone yttriée destinée, dans un exemple de réalisation, à former les particules 11:
¨ Mélange d'acétyl-acétone dans du 1-propanol et de propoxyde de zirconium (Zr(0C31-17)4), ¨ Mélange du mélange obtenu avec une solution de nitrate d'yttrium dans du 1-propanol, ¨ Mélange du mélange obtenu avec de l'eau et du 1-propanol (10 mol/L) afin d'obtenir un sol, ¨ Mise à l'étuve du sol à une température de 50 C, ¨ Séchage évaporatif ou séchage supercritique, ¨ Calcination à l'air à une température de 700 C.
La poudre d'oxyde (zircone yttriée) ainsi obtenue est alors mise en suspension dans un milieu liquide constitué par exemple d'isopropanol afin de former l'électrolyte 10.
La pièce 1 revêtue de la barrière thermique endommagée 3 constitue une électrode du système d'électrophorèse au regard de laquelle est présente une contre-électrode 20. La contre-électrode 20 est, par exemple, en platine. Du fait du caractère conducteur de la pièce 1 et de la zone endommagée 4, un dépôt par électrophorèse est réalisé dans la zone endommagée 4. La zone endommagée 4 est constituée, dans l'exemple illustré, par une région dépourvue de matière. Dans une variante non illustrée, la zone endommagée comporte une première région dépourvue
8 de matière ainsi qu'une deuxième région dans laquelle une couche céramique est présente, l'épaisseur de la couche céramique présente dans la deuxième région étant suffisamment faible pour que cette deuxième région soit conductrice de l'électricité. En variante encore, la zone endommagée est constituée par une région dans laquelle une couche céramique est présente, l'épaisseur de la couche céramique étant suffisamment faible pour que cette région soit conductrice de l'électricité.
Le dépôt est réalisé préférentiellement dans les zones les plus conductrices (épaisseur de la couche céramique suffisamment faible ou absence totale de couche céramique) car le champ électrique sera relativement élevé dans ces zones.
On a représenté un exemple de réalisation où la barrière thermique endommagée 3 présente une unique zone endommagée 4 à
réparer mais on ne sort pas du cadre de la présente invention si la barrière thermique endommagée présente une pluralité de zones endommagées à réparer. Dans ce cas, chacune des zones endommagées à réparer est conductrice de l'électricité.
Durant l'étape a), un générateur G impose une différence de potentiel entre la pièce 1 et la contre-électrode 20. Le générateur G est à
courant continu ou pulsé. La pièce 1 est polarisée à une charge opposée à
celle des particules 11. Du fait de l'application d'un champ électrique entre la pièce 1. et la contre-électrode 20, les particules 11 se déplacent et se déposent sur la pièce 1 pour former un revêtement céramique 6. Le dépôt du revêtement céramique 6 dans la zone endommagée 4 permet d'obtenir une barrière thermique réparée 7. Le dépôt du revêtement céramique 6 dans la zone endommagée 4 induit une diminution progressive de la conductivité électrique de cette zone au cours du temps. En effet, au fur et à mesure du dépôt du revêtement céramique 6, cette zone devient de plus en plus isolante ce qui ralentit voire stoppe la formation du revêtement céramique 6 sur la pièce 1.
Comme illustré, le revêtement céramique 6 est déposé dans la zone endommagée 4 et recouvre toute la surface de la zone endommagée 4.
Avantageusement, lors du dépôt du revêtement céramique 6, la barrière thermique endommagée 3 n'est pas recouverte d'un masque présentant une ouverture se superposant avec la zone endommagée 4 à
Le dépôt est réalisé préférentiellement dans les zones les plus conductrices (épaisseur de la couche céramique suffisamment faible ou absence totale de couche céramique) car le champ électrique sera relativement élevé dans ces zones.
On a représenté un exemple de réalisation où la barrière thermique endommagée 3 présente une unique zone endommagée 4 à
réparer mais on ne sort pas du cadre de la présente invention si la barrière thermique endommagée présente une pluralité de zones endommagées à réparer. Dans ce cas, chacune des zones endommagées à réparer est conductrice de l'électricité.
Durant l'étape a), un générateur G impose une différence de potentiel entre la pièce 1 et la contre-électrode 20. Le générateur G est à
courant continu ou pulsé. La pièce 1 est polarisée à une charge opposée à
celle des particules 11. Du fait de l'application d'un champ électrique entre la pièce 1. et la contre-électrode 20, les particules 11 se déplacent et se déposent sur la pièce 1 pour former un revêtement céramique 6. Le dépôt du revêtement céramique 6 dans la zone endommagée 4 permet d'obtenir une barrière thermique réparée 7. Le dépôt du revêtement céramique 6 dans la zone endommagée 4 induit une diminution progressive de la conductivité électrique de cette zone au cours du temps. En effet, au fur et à mesure du dépôt du revêtement céramique 6, cette zone devient de plus en plus isolante ce qui ralentit voire stoppe la formation du revêtement céramique 6 sur la pièce 1.
Comme illustré, le revêtement céramique 6 est déposé dans la zone endommagée 4 et recouvre toute la surface de la zone endommagée 4.
Avantageusement, lors du dépôt du revêtement céramique 6, la barrière thermique endommagée 3 n'est pas recouverte d'un masque présentant une ouverture se superposant avec la zone endommagée 4 à
9 réparer. En outre, il n'est pas nécessaire avant l'étape a) de décaper une partie de la barrière thermique endommagée 3 située en dehors de la zone endommagée 4 à réparer.
Le revêtement céramique 6 peut présenter une épaisseur e supérieure ou égale à 50 nm, par exemple supérieure ou égale à 30 pm.
L'épaisseur e du revêtement céramique 6 correspond à sa plus grande dimension mesurée perpendiculairement à la surface S de la pièce 1 revêtue.
Après l'étape a), un séchage puis un traitement thermique de consolidation du revêtement céramique 6 peuvent être effectués.
Exemple Une pièce de superalliage base nickel revêtue d'une barrière thermique de zircone stabilisée par de l'oxyde d'yttrium (YSZ) obtenue par procédé de dépôt en phase vapeur avec évaporation sous faisceau d'électrons ( Electron beam physical vapor deposition ; EB-PVD) a été
utilisée. La barrière thermique a tout d'abord été endommagée par jet d'eau. La figure 4A montre le résultat obtenu après endommagement.
Un dépôt par électrophorèse a été réalisé à partir d'une suspension de poudre YSZ dans l'isopropanol (10 g/L) à une tension de 100V pendant 6 minutes. Une photographie de la pièce après traitement par le procédé selon l'invention est donnée à la figure 4B.
On constate que l'on obtient un dépôt couvrant et homogène de zircone stabilisée par de l'oxyde d'yttrium dans la toute la zone endommagée.
L'expression comportant/contenant un(e) doit se comprendre comme comportant/contenant au moins un(e) .
L'expression compris(e) entre ... et ... ou allant de ... à
doit se comprendre comme incluant les bornes.
Le revêtement céramique 6 peut présenter une épaisseur e supérieure ou égale à 50 nm, par exemple supérieure ou égale à 30 pm.
L'épaisseur e du revêtement céramique 6 correspond à sa plus grande dimension mesurée perpendiculairement à la surface S de la pièce 1 revêtue.
Après l'étape a), un séchage puis un traitement thermique de consolidation du revêtement céramique 6 peuvent être effectués.
Exemple Une pièce de superalliage base nickel revêtue d'une barrière thermique de zircone stabilisée par de l'oxyde d'yttrium (YSZ) obtenue par procédé de dépôt en phase vapeur avec évaporation sous faisceau d'électrons ( Electron beam physical vapor deposition ; EB-PVD) a été
utilisée. La barrière thermique a tout d'abord été endommagée par jet d'eau. La figure 4A montre le résultat obtenu après endommagement.
Un dépôt par électrophorèse a été réalisé à partir d'une suspension de poudre YSZ dans l'isopropanol (10 g/L) à une tension de 100V pendant 6 minutes. Une photographie de la pièce après traitement par le procédé selon l'invention est donnée à la figure 4B.
On constate que l'on obtient un dépôt couvrant et homogène de zircone stabilisée par de l'oxyde d'yttrium dans la toute la zone endommagée.
L'expression comportant/contenant un(e) doit se comprendre comme comportant/contenant au moins un(e) .
L'expression compris(e) entre ... et ... ou allant de ... à
doit se comprendre comme incluant les bornes.
Claims (11)
1. Un procédé de réparation localisée d'une barrière thermique endommagée, le procédé comportant l'étape suivante :
a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, les particules, à l'état non aggloméré, ayant une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm, un revêtement céramique étant déposé
par électrophorèse dans la zone endommagée afin d'obtenir une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000 C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée, le procédé comportant avant l'étape a), une étape de formation des particules par mise en uvre d'un procédé sol-gel, l'étape de séchage dudit procédé sol-gel étant réalisée par séchage supercritique.
a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, les particules, à l'état non aggloméré, ayant une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm, un revêtement céramique étant déposé
par électrophorèse dans la zone endommagée afin d'obtenir une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000 C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée, le procédé comportant avant l'étape a), une étape de formation des particules par mise en uvre d'un procédé sol-gel, l'étape de séchage dudit procédé sol-gel étant réalisée par séchage supercritique.
2. Un procédé de réparation localisée d'une barrière thermique endommagée, le procédé comportant l'étape suivante :
a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, les particules, à l'état non aggloméré, ayant une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm, un revêtement céramique étant déposé
par électrophorèse dans la zone endommagée afin d'obtenir Date Reçue/Date Received 2021-06-15 une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000 C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée, dans lequel un générateur impose une différence de potentiel entre la pièce et une contre-électrode durant le traitement par électrophorèse, le générateur générant un courant pulsé durant le traitement par électrophorèse.
a) traitement par électrophorèse d'une pièce revêtue d'une barrière thermique endommagée, la pièce étant formée d'un matériau conducteur de l'électricité, la barrière thermique endommagée comportant un matériau céramique et présentant au moins une zone endommagée à réparer, la pièce étant présente dans un électrolyte comportant une suspension de particules dans un milieu liquide, les particules, à l'état non aggloméré, ayant une taille moyenne comprise entre 20 nm et 1 pm, un revêtement céramique étant déposé
par électrophorèse dans la zone endommagée afin d'obtenir Date Reçue/Date Received 2021-06-15 une barrière thermique réparée destinée à être utilisée à des températures supérieures ou égales à 1000 C, les particules étant formées d'un matériau différent du matériau céramique présent dans la barrière thermique endommagée, dans lequel un générateur impose une différence de potentiel entre la pièce et une contre-électrode durant le traitement par électrophorèse, le générateur générant un courant pulsé durant le traitement par électrophorèse.
3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les particules sont présentes dans le milieu liquide, avant le début de l'étape a), en une concentration supérieure ou égale à 0,1 g/L.
4. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une durée de l'étape a) est supérieure ou égale à 1 minute.
5. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une tension supérieure ou égale à 1 V est imposée durant tout ou partie de l'étape a) entre la pièce et une contre-électrode.
6. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel une épaisseur du revêtement céramique déposé est supérieure ou égale à 30 pm.
7. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la pièce est revêtue d'une couche d'accrochage permettant l'accrochage de la barrière thermique à la pièce et dans lequel le revêtement céramique est déposé sur la couche d'accrochage.
8. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la zone endommagée a, avant l'étape a), été soumise à une étape de décapage.
Date Reçue/Date Received 2021-06-15
Date Reçue/Date Received 2021-06-15
9. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant, après l'étape a), une étape b) de consolidation par traitement thermique du revêtement céramique déposé.
10. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la pièce constitue une aube de turbomachine.
11. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la barrière thermique endommagée a une structure colonnaire.
Date Reçue/Date Received 2021-06-15
Date Reçue/Date Received 2021-06-15
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR14/00224 | 2014-01-29 | ||
| FR1400224 | 2014-01-29 | ||
| PCT/FR2014/053268 WO2015114227A1 (fr) | 2014-01-29 | 2014-12-11 | Procede de reparation localisee d'une barriere thermique endommagee |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2938031A1 CA2938031A1 (fr) | 2015-08-06 |
| CA2938031C true CA2938031C (fr) | 2022-05-10 |
Family
ID=50976720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2938031A Active CA2938031C (fr) | 2014-01-29 | 2014-12-11 | Procede de reparation localisee d'une barriere thermique endommagee |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9840914B2 (fr) |
| EP (2) | EP3099848B1 (fr) |
| CN (1) | CN106414813B (fr) |
| BR (1) | BR112016017562B1 (fr) |
| CA (1) | CA2938031C (fr) |
| RU (1) | RU2678347C2 (fr) |
| WO (1) | WO2015114227A1 (fr) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3073866B1 (fr) | 2017-11-21 | 2019-11-29 | Safran Helicopter Engines | Procede de fabrication d'une barriere thermique sur une piece d'une turbomachine |
| CN110129859B (zh) * | 2018-02-08 | 2021-09-21 | 通用电气公司 | 掩蔽元件中的孔并对元件进行处理的方法 |
| FR3099935B1 (fr) * | 2019-08-12 | 2021-09-10 | Safran Aircraft Engines | Procédé de revêtement d’une pièce de turbomachine |
| US20230220580A1 (en) * | 2022-01-12 | 2023-07-13 | General Electric Company | Formation of a barrier coating using electrophoretic deposition of a slurry |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3416165A1 (de) * | 1983-06-03 | 1984-12-06 | VEB Thuringia Sonneberg, DDR 6412 Sonneberg | Verfahren zur elektrophoretischen herstellung einer masseschicht |
| SU1730209A1 (ru) * | 1988-09-23 | 1992-04-30 | Предприятие П/Я А-7555 | Установка дл электрофоретических покрытий |
| US5723078A (en) * | 1996-05-24 | 1998-03-03 | General Electric Company | Method for repairing a thermal barrier coating |
| FR2827311B1 (fr) * | 2001-07-12 | 2003-09-19 | Snecma Moteurs | Procede de reparation locale de pieces revetues d'une barriere thermique |
| DE10335406A1 (de) * | 2003-08-01 | 2005-02-17 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit lokalen Beschädigungen |
| US20070087129A1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-19 | Blankenship Donn R | Methods for repairing a workpiece |
| US7780832B2 (en) | 2005-11-30 | 2010-08-24 | General Electric Company | Methods for applying mitigation coatings, and related articles |
| KR100753909B1 (ko) | 2006-09-09 | 2007-08-31 | 한국원자력연구원 | 전기영동 보수기술을 이용한 금속 또는 합금의 결함 또는 균열 보수 방법 |
| EP2000557B1 (fr) * | 2007-06-04 | 2015-04-29 | United Technologies Corporation | Barrière contre l'érosion pour revêtements de barrière thermique |
-
2014
- 2014-12-11 CA CA2938031A patent/CA2938031C/fr active Active
- 2014-12-11 RU RU2016135017A patent/RU2678347C2/ru active
- 2014-12-11 CN CN201480074456.0A patent/CN106414813B/zh active Active
- 2014-12-11 BR BR112016017562-0A patent/BR112016017562B1/pt active IP Right Grant
- 2014-12-11 US US15/115,068 patent/US9840914B2/en active Active
- 2014-12-11 WO PCT/FR2014/053268 patent/WO2015114227A1/fr active Application Filing
- 2014-12-11 EP EP14828044.9A patent/EP3099848B1/fr active Active
- 2014-12-11 EP EP20203886.5A patent/EP3789518B1/fr active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106414813A (zh) | 2017-02-15 |
| US20160348509A1 (en) | 2016-12-01 |
| RU2678347C2 (ru) | 2019-01-28 |
| WO2015114227A1 (fr) | 2015-08-06 |
| EP3789518A1 (fr) | 2021-03-10 |
| RU2016135017A (ru) | 2018-03-05 |
| CN106414813B (zh) | 2019-04-30 |
| BR112016017562B1 (pt) | 2022-04-12 |
| BR112016017562A2 (fr) | 2017-08-08 |
| EP3789518B1 (fr) | 2023-11-29 |
| CA2938031A1 (fr) | 2015-08-06 |
| EP3099848B1 (fr) | 2021-08-25 |
| EP3099848A1 (fr) | 2016-12-07 |
| US9840914B2 (en) | 2017-12-12 |
| RU2016135017A3 (fr) | 2018-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2938031C (fr) | Procede de reparation localisee d'une barriere thermique endommagee | |
| EP1277854B1 (fr) | Procédé de réparation locale de pièces revêtues d'une barrière thermique | |
| Huang et al. | Evaluation of microstructural evolution of thermal barrier coatings exposed to Na2SO4 using impedance spectroscopy | |
| CA2931927C (fr) | Procede de reparation locale de barrieres thermiques | |
| Schlupp et al. | Micro‐Solid Oxide Fuel Cell Membranes Prepared by Aerosol‐Assisted Chemical Vapor Deposition | |
| WO2018073538A1 (fr) | Procede de revetement d'une surface d'un substrat solide par une couche comprenant un compose ceramique, et substrat revetu ainsi obtenu | |
| FR3025930A1 (fr) | Gaines de combustible nucleaire, procedes de fabrication et utilisation contre l'oxydation. | |
| Schlupp et al. | Influence of microstructure on the cross‐plane oxygen ion conductivity of yttria stabilized zirconia thin films | |
| EP2882551B1 (fr) | Revetement en materiau abradable a faible rugosite de surface | |
| EP3707297B1 (fr) | Procede de fabrication d'une barriere thermique sur une piece d'une turbomachine | |
| FR2946663A1 (fr) | Revetement thermique, piece thermomecanique comportant un tel revetement thermique, turbomachine, moteur d'aeronef, d'astronef ou de fusee comportant une telle piece thermomecanique | |
| FR3014115A1 (fr) | Procede et systeme de depot d'oxyde sur un composant poreux | |
| EP3669013B1 (fr) | Procédé de fabrication par pulvérisation cathodique magnétron d'un électrolyte pour cellules électrochimiques à oxyde solide | |
| WO2010092298A1 (fr) | Procede de depot d'une couche de protection sur une piece. | |
| EP3071722B1 (fr) | Procédé intégré de frittage pour microfissuration et tenue à l'érosion des barrières thermiques | |
| EP2591138B1 (fr) | Barriere thermique pour aube de turbine, a structure colonnaire avec des colonnes espacees | |
| WO2023094752A1 (fr) | Procédé de revêtement par électrophorèse d'une pièce en matériau composite à matrice céramique par une barrière environnementale | |
| FR3084377A1 (fr) | Procede de revetement par electrophorese d'une piece en materiau composite par une barriere environnementale | |
| FR3139335A1 (fr) | Procédé de fabrication pour l’obtention d’une pièce revêtue d’un revêtement électriquement et thermiquement isolant | |
| FR3085872A1 (fr) | Procede d'extraction d'un corps etranger niche dans une pale de distributeur haute pression | |
| EP3849735A1 (fr) | Procede d'assemblage d'une piece de metal et d'une piece de ceramique, et dispositif electrique, en particulier capteur capacitif, realise par le procede |