EP0537063A1 - Procédé de dépôt électrophorétique de poudre métallique pour rechargememt de pièces par brasage-diffusion et bain utilisé - Google Patents
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- 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
Definitions
- the invention relates to a method of electrophoretic deposition of metal powders. Said method is specially adapted for producing thick deposits used for reloading of parts, in particular made of nickel-based superalloy and in particular intended for aeronautical or turbomachine applications, said reloading being obtained using brazing-diffusion techniques.
- the invention also relates to a product composition to be deposited in the form of a deposit mixture dispersed in an aqueous solution.
- the object of the invention is to propose an alternative solution for setting up the supply before carrying out the heat treatment of brazing-diffusion which is carried out according to the techniques previously used and known per se, with a view to obtaining the reload sought.
- GB-A-1 466 204 also discloses a method for producing an anti-corrosion coating on superalloy parts comprising an electrophoretic deposition of a mixture of aluminum powder and of a powder of a chromium alloy aluminum obtained from a suspension of these powders in an organic dielectric based on isopropyl alcohol, nitromethane and zein and a diffusion heat treatment.
- FR-A-2 308 704 describes a process for coating a metal surface by electrophoresis from an aqueous dispersion of aluminum powder and a thermosetting acrylic resin.
- composition of the deposit mixture is Composition of the deposit mixture.
- Anodic type deposition is carried out by placing the substrate in the anode position.
- a stainless alloy cathode having the profile of a grid is used.
- the inter-electrode distance is 10 to 80 mm.
- the continuous electric field applied is between 5 and 30 V / cm.
- the current density is 0.2 to 2 A / dm2
- the deposition is carried out at ambient temperature, ie approximately 20 ° C.
- Deposition thicknesses between 0.1 and 2 mm are thus obtained depending on the deposition time and the parameter values applied.
- the deposits obtained are perfectly uniform and adherent.
- the composition of the deposit is that of the electrophoretic bath.
- the gross electrophoresis deposit is hydrated in a proportion of 20 to 40%.
- An air drying treatment removes the water either after 24 hours at room temperature or 2 hours at 120 ° C.
- the mechanical resistance of the deposits is sufficient to allow manipulation and the performance of a brazing-diffusion heat treatment which makes it possible to obtain the consolidation of the deposit and a reloading having the desired mechanical and metallurgical characteristics.
- the operating conditions and the parameter values are known per se and determined for each application as a function of the particular material of the part to be recharged or substrate and of the filler material retained.
- the process of electrophoresis deposition of metal powders for reloading of parts by brazing-diffusion heat treatment can be used to reload in repairing parts and / or in manufacturing new parts.
- the part In the case where the part must be coated on two faces, when the electrophoretic deposition is carried out, the part is arranged between two shaped electrodes located at an equal distance, according to the criteria defined above.
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Abstract
En vue de recharger des pièces en superalliages par brasage-diffusion , un dépôt de poudre métallique est effectué par électrophorèse dans un bain constitué d'une solution aqueuse comportant 7,5 à 17g/l d'un liant à base de gomme naturelle et chargée en un mélange de deux poudres métalliques connues en soi à 1,75 à 2,25 Kg/l.
Description
- L'invention concerne un procédé de dépôt électrophorétique de poudres métalliques. Ledit procédé est spécialement adapté pour la réalisation de dépôts épais utilisés pour un rechargement de pièces, notamment en superalliage à base de nickel et notamment destinées à des applications aéronautiques ou turbomachines, ledit rechargement étant obtenu en utilisant des techniques de brasage-diffusion. L'invention concerne également une composition de produit à déposer sous forme d'un mélange de dépôt dispersé dans une solution aqueuse.
- Il est connu d'effectuer, soit en réparation, soit en fabrication de pièces neuves, un rechargement sur pièces en utilisant des techniques de brasage-diffusion, l'apport pouvant présenter diverses formes et notamment un mélange de poudres métalliques qui peuvent par exemple être mises en place sous forme de pâte par injection au moyen d'une seringue. Des exemples de réalisation de ces techniques sont notamment décrits par EP-A-75 497 ou par EP-A-165 104.
- Le but de l'invention est de proposer une solution alternative pour la mise en place de l'apport avant d'effectuer le traitement thermique de brasage-diffusion qui est effectué selon les techniques précédemment utilisées et connues en soi, en vue d'obtenir le rechargement recherché.
- On connaît par ailleurs par GB-A-1 466 204 un procédé de réalisation d'un revêtement anti-corrosion sur des pièces en superalliage comportant un dépôt électrophorétique d'un mélange de poudre d'aluminium et de poudre d'un alliage chrome-aluminium obtenu à partir d'une suspension de ces poudres dans un diélectrique organique à base d'alcool isopropylique, nitrométhane et zéine et un traitement thermique de diffusion.
- FR-A-2 308 704 décrit un procédé d'enduction de surface métallique par électrophorèse à partir d'une dispersion aqueuse de poudre d'aluminium et d'une résine acrylique thermodurcissable.
- Le procédé de dépôt électrophorétique d'un rechargement de pièces constituant une solution avantageuse par rapport aux techniques antérieures est caractérisé en ce que le bain électrophorétique utilisé est constitué d'une solution aqueuse comportant 7,5 à 17,5 grammes par litre d'un liant à base de gomme naturelle présentant une température de gélification de 85°C, chargée en particules métalliques à 1,75 à 2,25 Kg par litre et provenant d'un mélange deux poudres de composition connue en soi, adaptée audit rechargement, en ce que la pièce à recharger est placée en anode et les paramètres suivants sont appliqués :
- distance inter-électrodes : 10 à 80 mm,
- champ électrique continu : 5 à 30 V/cm,
- densité de courant : 0,2 à 2 A/dm²
- température de dépôt : ambiante, proche de 20°C,
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention.
- Pour réaliser le dépôt électrophorétique, on prépare une solution aqueuse en incorporant dans l'eau 7,5 à 17,5 grammes par litre d'un produit liant à base de gomme naturelle, l'agar-agar. On obtient ainsi en solution aqueuse un mucilage remarquable par sa viscosité élevée. Le rôle du produit liant est :
- d'assurer une mise en suspension homogène des particules métalliques dans un milieu fortement visqueux,
- de permettre le transport de particules métalliques sous l'action d'un champ électrophorétique,
- d'assurer une résistance mécanique adéquate du dépôt cru.
- Dans le cas d'un dépôt électrophorétique à partir du bain décrit ci-dessus sur une surface plane de 8 cm2, les conditions opératoires suivantes ont été appliquées.
- On réalise un dépôt de type anodique en plaçant le substrat en position d'anode. On utilise une cathode en alliage inoxydable présentant le profil d'une grille.
- La distance inter-électrodes est de 10 à 80 mm. Le champ électrique continu appliqué est compris entre 5 et 30 V/cm.
La densité de courant est de 0,2 à 2 A/dm² - Le dépôt est réalisé à la température ambiante, soit environ 20°C.
- Aucune agitation n'est pratiquée dans le bain en cours de dépôt.
- Des épaisseurs de dépôt comprises entre 0,1 et 2 mm sont ainsi obtenues en fonction du temps de dépôt et des valeurs de paramètres appliquées.
- On a ainsi obtenu les résultats suivants :
- épaisseur en µm : 100 ; 800 ; 1500
- champ électrique en V/cm : 3,3 ; 10 ; 16,7
- temps en s : 5 ; 30 ; 45
- Les dépôts obtenus sont parfaitement uniformes et adhérents. La composition du dépôt est celle du bain électrophorétique. Le dépôt brut d'électrophorèse est hydraté dans une proportion de 20 à 40%. Un traitement de séchage à l'air permet d'éliminer l'eau, soit au bout de 24 heures à température ambiante, soit 2 heures à 120°C.
- Après séchage, la résistance mécanique des dépôts est suffisante pour permettre une manipulation et la réalisation d'un traitement thermique de brasage-diffusion qui permet d'obtenir la consolidation du dépôt et un rechargement présentant les caractéristiques mécaniques et métallurgiques recherchées.
Les conditions opératoires et les valeurs de paramètres, sont connues en soi et déterminées pour chaque application en fonction du matériau particulier de la pièce à recharger ou substrat et du matériau d'apport retenu. - Après consolidation du dépôt par traitement thermique de brasage-diffusion, on observe une structure micrographique du dépôt identique aux dépôts précédemment obtenus lorsque la mise en place de l'apport avant traitement est effectuée par d'autres moyens connus tels que par seringue sous forme de pâte comportant le mélange des poudres métalliques.
- Le procédé de dépôt par électrophorèse de poudres métalliques pour rechargement de pièces par traitement thermique de brasage-diffusion peut être utilisé pour effectuer un rechargement en réparation de pièces et/ou en fabrication de pièces neuves.
- Lorsque certaines zones de pièce ne doivent pas être revêtues, un masquage de ces zones en utilisant des moyens connus en soi est effectué. Les zones externes sont notamment masquées à l'aide d'un ruban adhésif adapté et pour les cavités internes, on utilise des bouchons en silicone.
- Dans le cas où la pièce doit être revêtue sur deux faces, lors de la réalisation du dépôt électrophorétique, la pièce est disposée entre deux électrodes de forme situées à une égale distance, suivant les critères précédemment définis.
pour obtenir une épaisseur de dépôt comprise entre 0,1 et 2 mm et en ce que le dépôt par électrophorèse est suivi d'un séchage à l'air.
Ladite solution aqueuse est ensuite chargée d'une dispersion de particules métalliques provenant d'un mélange de deux poudres. Il s'agit d'un mélange connu en soi pour obtenir des rechargements sur pièces en appliquant un traitement thermique de brasage-diffusion. Dans l'exemple d'application réalisé sur des pièces aéronautiques ou de turbomachine en superalliages à base de nickel, le mélange utilisé a une densité de 8,35 et la granulométrie des poudres est inférieure à 53 µm. On introduit dans la solution aqueuse 1,75 à 2,25 Kg par litre de poudre métallique de manière à constituer le bain électrophorétique. Le pH de ladite solution est compris entre 4,5 et 6 et la solution obtenue présente un caractère non-newtonien : sa viscosité évolue en fonction de certains paramètres physiques tels que la température ou l'agitation mécanique du bain.
Claims (2)
- Procédé de dépôt électrophorétique de poudre métallique pour le rechargement par traitement thermique de brasage-diffusion de pièces en superalliage caractérisé en ce que le bain électrophorétique utilisé est constitué d'une solution aqueuse comportant 7,5 à 17,5 grammes par litre d'un liant à base de gomme naturelle appelée agar-agar, chargée en particules métalliques à 1,75 à 2,25 kg par litre et provenant d'un mélange de deux poudres de composition connue en soi, adaptée audit rechargement, en ce que la pièce à recharger est placée en anode et les paramètres suivants sont appliqués :- distance inter-électrodes : 10 à 80 mm- champ électrique continu : 5 à 30 V/cm- densité de courant : 0,2 à 2 A/dm²- température de dépôt : ambiante, proche de 20°C, pour obtenir une épaisseur de dépôt comprise entre 0,1 et 2 mm et en ce que le dépôt par électrophorèse est suivi d'un séchage à l'air.
- Bain pour dépôt électrophorétique de poudre métallique en vue du rechargement par traitement thermique de brasage-diffusion de pièces en superalliage caractérisé en ce qu'il comporte la composition suivante :- produit liant à base de gomme naturelle, appelée agar-agar, à raison de 7,5 à 17,5 grammes par litre en solution dans de l'eau déminéralisée- poudre métallique en dispersion dans ladite solution aqueuse à raison de 1,75 à 2,25 Kg par litre, provenant d'un mélange de deux poudres métalliques, de composition connue en soi, adaptée audit rechargement.
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