EP0560964A1 - Procede et dispositif de formation d'un depot par projection d'un materiau d'apport sur un substrat - Google Patents

Procede et dispositif de formation d'un depot par projection d'un materiau d'apport sur un substrat

Info

Publication number
EP0560964A1
EP0560964A1 EP92920780A EP92920780A EP0560964A1 EP 0560964 A1 EP0560964 A1 EP 0560964A1 EP 92920780 A EP92920780 A EP 92920780A EP 92920780 A EP92920780 A EP 92920780A EP 0560964 A1 EP0560964 A1 EP 0560964A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wire
filler material
gun
heating
reel
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.)
Withdrawn
Application number
EP92920780A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Ricardo Gravelho
Richard Soula
Eric Verna
Jean-Martial Le Clos Robert Leger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP0560964A1 publication Critical patent/EP0560964A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
    • B05B7/203—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed having originally the shape of a wire, rod or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying

Definitions

  • the present invention relates to methods of forming a deposit by projection, by means of a fusion and projection gun, of a filler material on a substrate, of the type comprising the steps of melting the material with a flame. of filler continuously conveyed in the form of a wire or rod and of projecting onto the substrate the filler material melted by a flow of carrier gas.
  • the flame projection of a filler material makes it possible to increase the properties of the substrate by the production on it of a protective surface coating having specific characteristics, in particular of resistance to corrosion and to wear.
  • the filler material is heated by a flame, typically oxycombustible, melting a film of the material which is atomized by the carrier gas, the particles thus formed being accelerated and coming to crash onto the substrate to be coated.
  • the two most important criteria are, for equivalent quality of deposition: the yield (ratio between the weight of filler material actually deposited on the substrate and the weight of filler material actually consumed) and the deposition rate (in kg per hour) (product of the yield by the weight of filler material actually consumed per unit of time).
  • This last parameter if it depends directly on the value of the yield, is also a function of the speed of advance of the wire of filler material.
  • the latter for a given quality of deposit, depends mainly on the power of the flame which is generally limited by the geometry of the heating nozzle of the spray gun.
  • the object of the present invention is to propose an improved method making it possible to increase significantly, and with increased safety, the feed rates of the filler material wire and therefore, - with conventional materials, to increase notably, equivalent returns, the deposit rate.
  • the method comprises the step of preheating in a controlled manner the filler material before its introduction into the gun.
  • the filler material being typically metallic
  • the filler material wire is preheated to a temperature between 100 and 650 ⁇ C, approximately, typically between 300 and 600 e C, the heating preferably carried out for oxidizable filler materials, under a controlled, typically inert, atmosphere.
  • the present invention also relates to a device for implementing the method, comprising a spray gun comprising a passage channel for the wire of filler material, and a wire reel, further comprising, on the path of the wire from the reel, a heating station traversed by the wire and comprising means for heating the wire, advantageously associated with means for regulating the temperature and a controlled atmosphere in the heating station.
  • the single figure is a schematic view of a device for implementing the method according to the invention.
  • a flame spray gun 1 comprising a channel 2 for passing and guiding a wire or a flexible rod 3 of filler material to be projected through the central ent in a nozzle-shaped end of the gun into which open, concentrically around the central outlet of the channel 2, angular conduits 4 distributed ejection of flammable oxycombustible mixture and a peripheral crown 5 of ejection of a carrier gas.
  • the conduits 4 are connected, by a pipe 6, to. a source 7 of combustible gas, for example a propylene and methylacetylene compound sold under the name "TETRENE” or an ethylene and acetylene compound sold under the name "CRYLENE".
  • the ring 5 is connected, by a pipe 8, to a source 9 of carrier gas under pressure, for example compressed air or nitrogen under pressure.
  • the gun 1 comprises means 10 for selectively driving the wire 3, which is generally available from a reel or a reel 11.
  • the preheating station 12 is in the form of an insulated chamber crossed by the wire 3 and containing heating means, advantageously electric for better temperature control and for exploiting the power source.
  • electrical already available for the gun typically electrical resistors, or tubes, infrared or induction coils supplied by an electrical generator 13 via a control block 14 coupled to a temperature sensor in the chamber (not shown) so as to bring the temperature of the wire 3 at the outlet of the enclosure to a temperature higher than 100 ° C., typically higher than 300 "C., depending on the type of filler material.
  • the preheating station can be coupled gun 1, immediately upstream from channel 2.
  • the wire speeds conventionally obtained are of the order of 40 cm / minute, or a deposition rate of approximately 1.4 kg / hour .
  • the speed of movement of the wire can be brought to more than 50 cm / minute, ie a deposition rate greater than 1.8 kg / hour for an equivalent yield, of the order of 75%.
  • a chamber is created and maintained in inert atmosphere by connecting the latter, via a control valve 15, to a source 16 of inert gas under pressure, typically nitrogen, argon or a mixture of these two gases.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Le matériau d'apport à fondre et à projeter dans un pistolet de projection (1) est préalablement préchauffé, à une température contrôlée supérieure à 100 °C et n'excédant pas 650 °C dans un poste de chauffe (12) sur le trajet du matériau d'apport (3) avant son introduction dans le pistolet.

Description

Procédé et dispositif de formation d'un dépôt par projection d'un matériau d'apport sur un substrat
La présente invention concerne les procédés de formation d'un dépôt par projection, au moyen d'un pistolet de fusion et de projection, d'un matériau d'apport sur un substrat, du type comprenant les étapes de fondre par une flamme le matériau d'apport acheminé en continu sous forme de fil ou de baguette et de projeter sur le substrat le matériau d'apport fondu par un flux de gaz vecteur.
La projection à la flamme d'un matériau d'apport, généralement métallique, permet d'accroître les propriétés du substrat par la réalisation sur celui-ci d'un revêtement protecteur de surface présentant des caractéristiques spécifiques, notamment de résistance à la corrosion et à l'usure. Le matériau d'apport est chauffé par une flamme, typiquement oxycombustible, fondant une pellicule du matériau qui est atomisée par le gaz vecteur, les particules ainsi formées étant accélérées et venant s'écraser sur le substrat à revêtir. Dans ce type de procédé, les deux critères les plus importants sont, à qualité équivalente de dépôt : le rendement (rapport entre le poids de matériau d'apport réellement déposé sur le substrat et le poids de matériau d'apport effectivement consommé) et le taux de dépôt (en kg par heure) (produit du rendement par le poids de matériau d'apport effectivement consommé par unité de temps). Ce dernier paramètre, s'il dépend directement de la valeur du rendement, est également fonction de la vitesse d'avance du fil de matériau d'apport. Cette dernière, pour une qualité de dépôt donnée, dépend principalement de la puissance de la flamme qui est généralement limitée par la géométrie de la buse de chauffe du pistolet de projection.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé amélioré permettant d'augmenter notablement, et avec une sûreté accrue, les vitesses d'avance du fil de matériau d'apport et donc,- avec des matériels conventionnels, d'augmenter notablement, à rendements équivalents, le taux de dépôt.
Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le procédé comporte l'étape de préchauffer de façon contrôlée le matériau d'apport avant son introduction dans le pistolet. Selon une caractéristique plus particulière de l'invention, le matériau d'apport étant typiquement métallique, le fil de matériau d'apport est préchauffé à une température comprise entre 100 et 650βC, environ, typiquement entre 300 et 600eC, le chauffage s'effectuant de préférence, pour les matériaux d'apport oxydables, sous atmosphère contrôlée, typiquement inerte.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant un pistolet de projection comportant un chenal de passage pour le fil de matériau d'apport, et un dévidoir de fil, comprenant en outre, sur le trajet du fil dépuis le dévidoir, un poste de chauffage traversé par le fil et comportant des moyens de chauffage du fil, avantageusement associée à des moyens de régulation de la température et d'une atmosphère contrôlée dans le poste de chauffage.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure unique est une vue schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure unique, on reconnaît un pistolet de projection à la flamme 1 comprenant un chenal 2 de passage et de guidage d'un fil ou d'une baguette flexible 3 de matériau d'apport à projeter débouchant centrale ent dans une extrémité en forme de buse du pistolet dans laquelle débouchent, concentriquement autour du débouché central du chenal 2, des conduits 4 angulaire ent répartis d'éjection de mélange inflammable oxycombustible et une couronne périphérique 5 d'éjection d'un gaz vecteur. Les conduits 4 sont reliés, par une canalisation 6, à. une source 7 de gaz combustible, par exemple un composé de propylène et de méthylacétylène commercialisé sous l'appellation "TETRENE" ou un composé d'éthylène et d'acétylène commercialisé sous l'appellation "CRYLENE". La couronne 5 est reliée, par une canalisation 8, à une source 9 de gaz vecteur sous pression, par exemple de l'air comprimé ou de l'azote sous pression. Le pistolet 1 comporte des moyens 10 d'entraînement sélectif du fil 3, lequel est en général disponible à partir d'une bobine ou d'un dévidoir 11. _>
Selon un aspect de l'invention, on dispose, sur le trajet du fil 3 entre le dévidoir 11 et la buse du pistolet de projection 1, un poste 12 de préchauffage du fil 3 afin de porter le fil 3 à une température déjà élevée et contrôlable avant de le soumettre à l'effet des flammes en sortie des conduits 4 et de réduire ainsi l'énergie calorifique nécessaire pour fondre le fil ou, alternativement, pour permettre d'augmenter le débit de fil pour une puissance de flamme donnée.
Dans le mode de réalisation représenté, le poste de préchauffage 12 se présente sous la forme d'une chambre calorifugée traversée par le fil 3 et renfermant des moyens de chauffage, avantageusement électriques pour un meilleur contrôle de la température et pour exploiter la source de puissance électrique déjà disponible pour le pistolet, typiquement des résistances électriques, ou des tubes, à infrarouges ou des bobines d'induction alimentés par un générateur électrique 13 via un bloc de régulation 14 couplé à un capteur de température dans la chambre (non représenté) de façon à porter la température du fil 3 à la sortie de l'enceinte à une température supérieure à 100°C, typiquement supérieure à 300"C, selon le type de matériau d'apport. En variante, le poste de préchauffage peut être couplé au pistolet 1, immédiatement en amont du chenal 2.
A titre d'exemple, pour un fil de molybdène, pour un réglage de flamme standard, les vitesses de fil classiquement obtenues sont de l'ordre de 40 cm/minute, soit un taux de dépôt d'environ 1,4 kg/heure. Avec le procédé selon l'invention, en préchauffant le fil 3 dans l'enceinte 12 à une température de 600βC, la vitesse de défilement du fil peut être portée à plus de 50 cm/minute, soit un taux de dépôt supérieur à 1,8 kg/heure pour un rendement équivalent, de Tordre de 75 % .
Pour les matériaux d'apport susceptibles de s'oxyder, par exemple le zinc, et éviter les risques de collage du fil chauffé et oxydé dans le chenal 2, selon un aspect de l'invention, on crée et entretient dans la chambre 12 une atmosphère inerte en reliant cette dernière, via une valve de commande 15, à une source 16 de gaz inerte sous pression, typiquement de l'azote, de l'argon ou un mélange de ces deux gaz. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée pour autant mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de formation d'un dépôt par projection, au moyen d'un pistolet de fusion et de projection (1) d'un matériau d'apport sur un substrat, comprenant les étapes de fondre par une flamme le matériau d'apport acheminé en continu sous forme de fil (3) et de projeter le matériau d'apport fondu par un flux de gaz vecteur, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de préchauffer de façon contrôlée (12) le matériau d'apport (3) avant son introduction dans le pistolet (1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau d'apport (3) est métallique et préchauffé à une température entre 100 et 650°C.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau d'apport métallique est préchauffé à une température entre 300 et 600βC.
4. Procédé selon Tune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le préchauffage est effectué en un poste de chauffe (12) sur le trajet du fil entre un dévidoir de fil (11) et le pistolet (1).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le préchauffage du fil (3) s'effectue sous atmosphère de gaz inerte (16).
6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon Tune des revendications 4 et 5, comprenant un pistolet de projection (1) comportant un chenal de passage (2) pour le fil de matériau d'apport (3), et un dévidoir (11) de fil, caractérisé en ce qu'il comprend,. sur le trajet du fil depuis le dévidoir (11), un poste de chauffage (12) traversé par le fil (3) et comportant des moyens (20) de chauffage du fil.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (20) sont reliés à un générateur électrique (13).
8. Dispositif selon Tune des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (20) sont disposés dans une chambre de chauffe calorifugée (12).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la chambre de chauffe (12) comporte des moyens de connection à une source de gaz inerte (16).
EP92920780A 1991-09-19 1992-09-18 Procede et dispositif de formation d'un depot par projection d'un materiau d'apport sur un substrat Withdrawn EP0560964A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9111545A FR2681538B1 (fr) 1991-09-19 1991-09-19 Procede et dispositif de formation d'un depot par projection d'un materiau d'apport sur un substrat.
FR9111545 1991-09-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0560964A1 true EP0560964A1 (fr) 1993-09-22

Family

ID=9417095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP92920780A Withdrawn EP0560964A1 (fr) 1991-09-19 1992-09-18 Procede et dispositif de formation d'un depot par projection d'un materiau d'apport sur un substrat

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0560964A1 (fr)
FR (1) FR2681538B1 (fr)
WO (1) WO1993006256A1 (fr)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4427262C1 (de) * 1994-07-30 1995-03-23 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Flammspritzen
DE10111565C5 (de) * 2001-03-10 2005-07-21 Daimlerchrysler Ag Innenbrenner
US20070026158A1 (en) * 2005-07-27 2007-02-01 Sulzer Metco (Us) Inc. Thermal spray device and methods using a preheated wire
CA2573108A1 (fr) 2006-01-26 2007-07-26 Sulzer Metco (Us) Inc. Combustion a fil comportant des taux d'application ameliores
GB0602331D0 (en) * 2006-02-07 2006-03-15 Boc Group Inc Kinetic spraying apparatus and method
EP2468914B1 (fr) * 2010-12-23 2016-09-21 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif destinés à l'injection à arc électrique
WO2015135075A1 (fr) 2014-03-11 2015-09-17 Tekna Plasma Systems Inc. Procédé et appareil de production de particules de poudre par atomisation d'une substance de base sous la forme d'un élément allongé

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE526305A (fr) * 1953-02-19
FR1289003A (fr) * 1960-07-08 1962-03-30 Metco Inc Prolongement d'ajutage pour pistolet de pulvérisation à flamme

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9306256A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO1993006256A1 (fr) 1993-04-01
FR2681538A1 (fr) 1993-03-26
FR2681538B1 (fr) 1995-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI90738C (fi) Supersoninen lämpösuihkutuspistooli ja päällystysmenetelmä
US5442153A (en) High velocity electric-arc spray apparatus and method of forming materials
US3016447A (en) Collimated electric arc-powder deposition process
FR2458973A1 (fr) Procede et appareil de pulverisation de matiere sur un substrat a l'arc plasma
GB2227699A (en) Nozzle for plasma torch and method for introducing powder into the plasma plume of a plasma torch
CH694221A5 (fr) Procédé de pulvérisation thermique, appareil de pulvérisation thermique et appareil de passage de poudre.
CA2581162A1 (fr) Procede et dispositif de projection a la flamme
EP0560964A1 (fr) Procede et dispositif de formation d'un depot par projection d'un materiau d'apport sur un substrat
JPS6343464B2 (fr)
CA1170819A (fr) Dispositif de production de noir de carbone
FR2587920A1 (fr) Procede et dispositif pour former une masse refractaire sur une surface
JPH02225598A (ja) 改良摩耗性被覆体、ならびにその製造方法
EP0896639B1 (fr) Procede et installation de metallisation de tuyaux en fonte
CA2522932C (fr) Procede de revetement par flamme et dispositif correspondant
EP0521755B1 (fr) Procédé de soudage de matériaux thermoplastiques avec projection de gaz chaud
EP0599737B1 (fr) Procédé de rechargement d'une pièce au moyen d'un plasma à arc transféré
FR2685923A1 (fr) Procede de revetement par pulverisation thermique pour segments de piston.
EP0580912B1 (fr) Procédé de fabrication semi-conducteurs à base d'oxyde de zinc.
EP0667810A1 (fr) Procede pour la realisation de materiaux ou revetements composites et installation pour sa mise en uvre
EP0954619A1 (fr) Procede et dispositif pour la realisation d'un revetement sur un substrat
EP0158563B1 (fr) Procédé de fabrication non polluant de silicium massif à partir de silicium divisé
FR2540889A1 (fr) Procede pour former un revetement resistant a l'usure sur la surface d'un substrat metallique
US4039802A (en) Method of automatic or semi-automatic welding with gases
US4932463A (en) Use of AC power in arc spray process
CA2929456A1 (fr) Procede de rechargement a l'arc electrique avec protection gazeuse constitue d'un melange gazeux argon/helium

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19930519

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BE CH DE ES IT LI

17Q First examination report despatched

Effective date: 19940818

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 19941229