CH660028A5 - Procede de preparation par diffusion d'une couche protectrice sur des alliages a base de nickel, cobalt et fer. - Google Patents
Procede de preparation par diffusion d'une couche protectrice sur des alliages a base de nickel, cobalt et fer. Download PDFInfo
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Description
Cette invention concerne un procédé de préparation par diffusion d'une couche protectrice sur des alliages à base de nickel, cobalt et fer, et plus particulièrement un procédé de préparation par diffusion d'une couche combinant le platine, le chrome et l'aluminium sur des alliages à base de nickel, cobalt et fer.
On sait depuis longtemps comment appliquer par diffusion une couche d'aluminium sur des pièces en alliages à base de nickel,
cobalt et fer par un procédé de cémentation, consistant à enfouir ces pièces dans un lit composé d'un mélange en poudre d'une source d'aluminium et d'un matériau inerte, puis à chauffer l'ensemble à une température élevée (par exemple 760-1094° C) pendant plusieurs heures pour permettre à l'aluminium de diffuser à l'intérieur de la surface de ces pièces en alliage.
Il a aussi été proposé pour améliorer la résistance à l'oxydation et à la corrosion de telles pièces de recouvrir d'abord l'alliage par électrolyse ou par un autre procédé d'une couche d'un métal du groupe du platine, ensuite de procéder à un alitérage par cémentation des surfaces recouvertes de platine. Un tel procédé est décrit dans le brevet U.S. 3.677.789 accordé à Bungardt.
Il a aussi été proposé dans le brevet U.S. 4.148.275 accordé à Benden de procéder à l'alitérage de tubes creux en les raccordant à une chambre commune et en faisant circuler dans ces tubes creux un gaz porteur que l'on avait forcé à passer sur un lit constitué d'un mélange d'une source d'aluminium et d'un matériau inerte de manière à volatiliser une partie de cet aluminium et à l'entraîner dans les tubes en question.
Ces couches protectrices obtenues par diffusion sont particulièrement utiles par exemple pour les éléments des turbines à gaz qui sont exposés à de hautes températures et à des environnements chauds et corrosifs.
Souvent, de tels éléments sont d'une construction relativement compliquée comportant par exemple des passages internes qui ne sont pas en contact avec la source d'aluminium et le matériau inerte utilisés dans le procédé de cémentation; non seulement ces parties ne sont pas couvertes d'un revêtement, mais elles peuvent de plus se trouver bouchées ou obstruées par le mélange en poudre utilisé pour l'opération de cémentation, et doivent par conséquent être nettoyées. En outre, d'autres parties peuvent en cours de service être exposées à un environnement moins corrosif et avoir besoin d'un revêtement ayant des propriétés protectrices moindres.
La présente invention a en partie pour objet de résoudre le problème du traitement des pièces qui ne pouvaient être traitées d'une manière satisfaisante ou économique par les procédés de l'art antérieur et de permettre de traiter uniquement les surfaces d'une pièce ayant effectivement besoin d'être protégées.
Cette invention décrit un procédé et des produits permettant d'appliquer un revêtement d'un métal du groupe du platine sur des surfaces destinées à être exposées à une chaleur extrême ainsi qu'à des environnements chauds et corrosifs, puis à effectuer un alitérage en phase gazeuse à température élevée au moyen d'un mélange d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, d'un activateur et d'un matériau inerte. Cette opération est faite en maintenant la pièce hors de contact avec le mélange. Le métal du groupe du platine est de préférence le platine lui-même. Le revêtement peut être soumis en atmosphère inerte ou sous vide à une température élevée de 815 à 1094° C pendant une durée pouvant aller jusqu'à 10 h avant l'opération d'alitérage en phase gazeuse. Ce traitement thermique est de préférence de 1 à 5 heures environ, mais il peut être omis, cela au détriment d'une légère perte d'efficacité. L'alitérage en phase gazeuse est fait de préférence à une température située entre 645 et 1150° C et sa durée est de 1 à 20 heures suivant l'épaisseur de couche de diffusion désirée. Le revêtement en platine est de préférence déposé par électrolyse de manière à avoir une couche de platine épaisse de 2,5 à 18 |am. L'alitérage en phase gazeuse est de préférence effectué au-dessus d'un mélange de 1 à 35% environ d'une source d'aluminium, de jusqu'à environ 40% d'un activateur (habituellement un halogé-nure), le reste étant constitué d'un matériau inerte. L'épaisseur combinée des couches de diffusion de platine et d'alumine est de préférence de 12 à 100 |im.
Dans la description générale de l'invention qui précède, divers objets, buts et avantages de l'invention ont été mis en avant. D'au-
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très objets, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit accompagnée de dessins, où
la fìg. 1 est un diagramme résumant les opérations successives à effectuer pour la mise en œuvre de l'une des versions préférées de cette invention,
la fig. 2 est une microphotographie d'un revêtement obtenu par diffusion de platine et d'aluminium suivant le procédé tel qu'il est résumé par le diagramme de la fig. 1,
la fig. 3 est une microphotographie d'un revêtement obtenu par diffusion d'aluminium dans le procédé de cémentation.
Le diagramme de la fig. 1 résume les opérations à effectuer pour la mise en œuvre de l'une des versions préférées de l'invention, à savoir: inspection, préparation (dégraissage, nettoyage par sablage, rinçage), recouvrement des zones non revêtues de platine, dépôt d'un revêtement de platine, traitement thermique (facultatif) pour faire diffuser le platine, recouvrement des zones ne devant pas recevoir le revêtement suivant, et enfin alitérage en phase gazeuse.
Ce procédé sera rendu plus explicite à l'aide de l'exemple qui suit. Une aube de turbine ayant des passages de refroidissement a été inspectée, dégraissée, nettoyée par sablage et les parties de l'aube exposées à la corrosion ont été recouvertes par électrolyse d'une couche de platine d'une épaisseur de 7,5 (im. L'aube de turbine a été ensuite soumise à un traitement thermique de 3 heures à environ
1038 C sous une atmosphère d'argon pour faire diffuser le platine à l'intérieur des surfaces. L'aube était ensuite placée au-dessus d'une source d'aluminium gazeux de manière à ne pas être en contact avec elle. L'alitérage était effectué à environ 1094 C pendant 5 heures 5 dans une atmosphère d'argon circulant autour de l'aube et à travers les passages de cette aube: l'aluminium contenu dans le gaz porteur était ainsi déposé sur les surfaces de l'aube pour y diffuser. La coupe de la surface ainsi obtenue est donnée sur la fig. 2.
Les parties traitées suivant le procédé de l'invention décrit ci-10 dessus sont beaucoup plus résistantes à la corrosion à chaud que si elles sont soumises à un alitérage selon le procédé de cémentation décrit dans le brevet 3.677.789. Les passages internes complexes d'aubes traitées selon le procédé de l'invention ont un revêtement protecteur en aluminium, alors que les mêmes aubes soumises à un 15 alitérage par cémentation comportent des passages ne présentant pas de revêtement d'aluminium.
Les procédés de l'invention peuvent être utilisés avec autant de succès pour des pièces nouvellement fabriquées, réusinées ou réparées.
20 Dans la description qui précède, l'invention a été décrite à l'aide d'un certain nombre de formes d'exécution préférées; il est entendu que d'autres formes d'exécution de l'invention définie par les revendications jointes sont possibles.
1 feuille dessins
Claims (15)
- 660 0282REVENDICATIONS1. Procédé de préparation par diffusion d'une couche protectrice sur des pièces en alliage à base de nickel, cobalt et fer, comportant les étapes suivantes: formation d'un revêtement sur les surfaces à protéger de la pièce avec un métal du groupe du platine et formation d'une couche de diffusion de métal du groupe du platine et d'aluminium sur les surfaces susmentionnées par un alitérage en phase gazeuse au moyen d'une source d'aluminium à température élevée saris que cette source soit en contact avec la pièce.
- 2. Procédé selon la revendication 1, où le métal du groupe du platine est le platine lui-même.
- 3. Procédé selon la revendication 1, où le revêtement de métal du groupe du platine est appliqué par galvanoplastie, immersion, projection, aspersion, dépôt de vapeur ou plaquage.
- 4. Procédé selon la revendication 2, où le revêtement de platine est appliqué par galvanoplastie, immersion, projection, aspersion, dépôt de vapeur ou plaquage.
- 5. Procédé selon la revendication 1, où l'alitérage en phase gazeuse est effectué en plaçant la pièce à température élevée au-dessus et à une certaine distance d'un mélange consistant en une source d'aluminium, un activateur et un matériau inerte.
- 6. Procédé selon la revendication 2, où l'alitérage en phase gazeuse est effectué en plaçant la pièce à température élevée au-dessus et à une certaine distance d'un mélange consistant en une source d'aluminium, un activateur et un matériau inerte.
- 7. Procédé selon la revendication 4, où l'alitérage en phase gazeuse est effectué en plaçant la pièce au-dessus et à une certaine distance d'un mélange consistant en une source d'aluminium, un activateur et un matériau inerte.
- 8. Procédé selon la revendication 1, où la pièce revêtue d'une couche d'un métal du groupe du platine est chauffée pour faire diffuser le métal du groupe du platine à l'intérieur de la surface de la pièce avant l'alitérage.
- 9. Procédé selon la revendication 8, où la pièce est chauffée à une température comprise entre 815 et 1094° C sous vide ou dans une atmosphère inerte pendant une à cinq heures.
- 10. Procédé selon la revendication 2, où la pièce revêtue d'une couche de platine est chauffée pour faire diffuser le platine à l'intérieur de la surface de la pièce avant l'alitérage.
- 11. Procédé selon la revendication 10, où la pièce est chauffée à une température comprise entre 815 et 1094° C sous vide ou dans une atmosphère inerte pendant une à cinq heures.
- 12. Procédé selon la revendication 1, où l'alitérage en phase gazeuse est effectué à une température comprise entre 645 et 1150° C sous vide, ou dans une atmosphère inerte ou réductrice pendant 1 à 20 heures.
- 13. Procédé selon la revendication 2, où l'alitérage en phase gazeuse est effectué à une température comprise entre 645 et 1150° C sous vide, ou dans une atmosphère inerte ou réductrice pendant 1 à 20 heures.
- 14. Procédé selon la revendication 5, où le mélange consiste pour l'essentiel en 1 à 35% d'un ou plusieurs éléments de l'ensemble constitué par l'aluminium et les alliages de l'aluminium, en jusqu'à 40% environ d'activateur, le reste étant le matériau oxyde d'aluminium.
- 15. Procédé selon la revendication 6, où le mélange consiste pour l'essentiel en 1 à 35% d'un ou plusieurs éléments de l'ensemble constitué par l'aluminium et les alliages de l'aluminium, en jusqu'à environ 40% d'activateur, le reste étant le matériau oxyde d'aluminium.
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