EP0954619B1 - Procede et dispositif pour la realisation d'un revetement sur un substrat - Google Patents

Procede et dispositif pour la realisation d'un revetement sur un substrat Download PDF

Info

Publication number
EP0954619B1
EP0954619B1 EP97947127A EP97947127A EP0954619B1 EP 0954619 B1 EP0954619 B1 EP 0954619B1 EP 97947127 A EP97947127 A EP 97947127A EP 97947127 A EP97947127 A EP 97947127A EP 0954619 B1 EP0954619 B1 EP 0954619B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
zone
cooling
heating
temperature
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97947127A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0954619A1 (fr
Inventor
Christian Coddet
Han Lin Liao
Bernard Hansz
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.)
Institut Polytechnique de Sevenans
Original Assignee
Institut Polytechnique de Sevenans
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 Institut Polytechnique de Sevenans filed Critical Institut Polytechnique de Sevenans
Publication of EP0954619A1 publication Critical patent/EP0954619A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0954619B1 publication Critical patent/EP0954619B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for production of a coating on a substrate and, more particularly, the making thermal deposits on a substrate using particles in fusion which are animated by kinetic energy.
  • the coatings are generally obtained by spraying a powder or a mixture of powders on the substrate to be coated, so as to confer on said substrate properties of hardness, resistance to wear and / or corrosion, good lubrication, or make them better conductors electricity.
  • the powder or powder mixture is sprayed onto the substrate by a technique known under the generic name of projection thermal which is generally carried out in air or under low pressure at by means of special devices known for example by the acronyms VPS (Vaccum Plasma Spray), LPPS (Low Pressure Plasma Spray), CAPS (Controlled Atmosphere Plasma Spraying), APS (Atmospheric plasma spraying), IPS (inert gas plasma spraying) or HVOF (High Velocity oxyfuel spraying).
  • VPS Vacum Plasma Spray
  • LPPS Low Pressure Plasma Spray
  • CAPS Controlled Atmosphere Plasma Spraying
  • APS Almospheric plasma spraying
  • IPS inert gas plasma spraying
  • HVOF High Velocity oxyfuel spraying
  • a major drawback is that current techniques for substrate preheating are totally unsuitable for substrates made up of large parts. Indeed, it is difficult to preheat a large room in its entirety before thermal spraying, because we rarely have suitable means for perform such preheating.
  • Another disadvantage is that when the cooling temperature is not satisfactorily controlled, results in a non-homogeneous coating or deposit layer.
  • a solution to remedy this drawback and applicable on particularly large parts is to treat them mechanically before thermal spraying then build the layer of coating with many successive passes, each pass producing a thin part of the coating layer, such a solution making it possible to reduce the internal tensions developing during the projection of particles and stabilize them at acceptable values.
  • JP-A-63218272 a method of depositing on a substrate and a device for implementing this method comprising preheating means, thermal spraying means of particles and cooling means.
  • This document does not specify the temperatures used according to the process supposed to improve the adhesion of the substrate and its resistance and decrease porosity.
  • the deposit obtained is not homogeneous.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks mentioned above and to propose a method and a device for coating, by thermal spraying, parts of different structure and dimensions without the need to adapt them to the type of substrate or part to be treated.
  • the subject of the present invention is a method for producing a coating on a substrate, as defined in claim 1.
  • the local heating of the substrate is carried out with a means to high energy (flame, induction, laser, electron beam, plasma), immediately before the arrival of the particles so as to benefit from high surface temperature at the time of impact of the particles while minimizing heat transfer in the substrate.
  • a means to high energy flame, induction, laser, electron beam, plasma
  • cooling of the surface is achieved by energetic means, such as gases liquefied spray, immediately after deposition of the particles in order to always minimize heat transfer in the substrate.
  • the method according to the invention thus makes it possible to obtain a deposit adherent, cohesive and with a high residual stress level reduced compared to what is achieved with the methods of the prior art.
  • Another object of the present invention is a device allowing the implementation of the method, the device being as defined in claim 5.
  • An advantage of the present invention lies in the fact that in limiting the heated area of the substrate and keeping the rest of the substrate at the room temperature, oxidation is greatly avoided or reduced or nitriding the substrate during the projection of the particles.
  • Another advantage is better adhesion of the deposit due to the choice of the temperature of the impact zone on the substrate in relation to its superficial energy. Indeed, depending on the nature and the structure of the substrate, it is possible to select a heating temperature appropriate, so the difference between the particle temperatures projected and substrate can be adjusted to a value which improves the adhesion of the particles on the substrate.
  • the relative movement between the substrate and the means heating, particle projection and cooling is determined for example depending on the dimensions of said substrate, although others considerations can be taken into account.
  • a first mode of operation we can keep the substrate fixed and move each or all the means if they are mounted in tandem in front of the fixed substrate, zone after area, until the entire surface of the substrate is coated with the deposit wish.
  • a second operating mode we can move the substrate, always zone after zone, in front of the various aforementioned means.
  • the method according to the invention consists in heating an area of determined surface of a substrate to be coated with a deposit, then to be projected immediately after a powder or mixture of powders on said area to using thermal spraying means and then to cool as well immediately after said coated area using means of cooling known per se.
  • This sequence of operations can be performed either by holding the substrate fixed and moving in one piece said heating, spraying and cooling means which constitute a so-called covering assembly, either by maintaining said coating set and moving the substrate either by moving the substrate and coating set, in directions and with velocities of displacement (rotation or translation) which are defined so that an area is treated, as specified above, before the area will not be processed in turn, until the total recovery of the surface of the substrate to be coated with the desired thickness of the deposit.
  • the displacements can be vertical and / or horizontal or even in rotation, the combination of displacements being chosen according in particular to the dimensions of the substrate, its shape or any other parameter linked directly or not to the substrate.
  • the device for implementing the method according to the invention includes a set 1 consisting of at least one support 2 which moves relatively with respect to a substrate 3 to be coated with a deposit, and on which are mounted at least means 4 of thermal projection, heating means 5, mounted upstream of the projection means 4, and cooling means 6 arranged downstream of the projection means 4.
  • the substrate 3 is constituted by a part 7 of large dimensions and of cylindrical shape; the external face 8 must be coated with a metallic deposit, the components of which are arranged in the reserve of a torch, for example of the CDS type sold by the company PLASMA TECHNIK, the torch 4 projecting the components in the form of powders with high energy and strong temperature on said face 8.
  • the three elements 4 to 6 of the assembly are located in the same horizontal plane or at least their ends, of so that the area of the external face 8 is treated successively by each of the three elements.
  • each zone 9 to be treated are defined by the impact surface of the projection means 4, which impact surface is on the order of a few square centimeters and rather on the order of a centimeter square.
  • assembly 1 moves vertically so as to scan successive zones 9 and located at different levels, the various successive zones being located on fictitious sinusoids as and as the passes made by the device.
  • the area to be treated 9 is heated to a temperature of the order of 400 ° C.
  • the heated zone is brought opposite the projection torch 4.
  • the zone is already brought to a given temperature and that the temperature of projection is around 1100 ° C, we decrease the temperature difference between the molten powder and the part, thus allowing better spreading of the deposit.
  • the zone 9 is brought opposite at least one nozzle through which liquid CO 2 or another cryogenic fluid is sprayed.
  • This rapid cooling immediately after the projection, in fact constitutes a quench which solidifies the deposit and makes it adhere better to the part 3, while preserving its structure.
  • the cooling temperature is lower than the oxidation and / or deformation temperature of the substrate, thus preventing oxidation of said part and / or of the metallic components of the powder.
  • the substrate consists of example by a fixed plate 12.
  • the support 2 is, in this case mobile in translation along arrow 13.
  • the heating means 5 heat a given zone 16 to bring it to a predetermined temperature before it passes the means of projection 4 to receive a deposit. While part of zone 15 is coated, the cooling means 6 cool the zone 14 which has already been coated.
  • This is automatically programmed by a program which takes into account all the parameters of the repository and which organizes the sequence of operations with the appropriate relative speeds between device 2 and the part to be treated. At each end of the substrate 12, the system is either inverted be brought back to the starting side by an external path.
  • coated parts are obtained which exhibit very good corrosion resistance, as shown by the figures of table 3 and a very high hardness (table 4).
  • Table 3 presents by way of example the results obtained for a coating of the NiCrBSi type deposited on an aluminum substrate using on the one hand a conventional method and on the other hand the method according to the invention. These are corrosion test results carried out in normally aerated H 2 SO 4 2N medium with a potential sweep speed of 1 mVsec -1 . It is clearly seen, in this case, that the intensity of the passive current with the conventional coating does not allow protection against corrosion whereas with the process according to the invention the coating behaves as well or even better than stainless steel .
  • Table 4 presents the results in microhardness of this same deposit obtained under 300 g of filler.
  • the method according to the invention allows to obtain results superior to those of a solid alloy, which does not not allow conventional methods.
  • the device according to the invention is compact and can be transported to carry out a repair on site if necessary, in particular for very heavy and large parts.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la réalisation d'un revêtement sur un substrat et, plus particulièrement, la réalisation de dépôts thermiques sur un substrat au moyen de particules en fusion qui sont animées d'une énergie cinétique.
Les revêtements sont généralement obtenus par projection d'une poudre ou d'un mélange de poudres sur le substrat à revêtir, de manière à conférer au dit substrat des propriétés de dureté, de résistance à l'usure et/ou à la corrosion, de bonne lubrification, ou de les rendre meilleurs conducteurs d'électricité.
La poudre ou le mélange de poudres sont projetés sur le substrat par une technique connue sous la dénomination générique de projection thermique qui est effectuée généralement sous air ou sous basse pression au moyen de dispositifs spéciaux connus par exemple sous les sigles VPS (Vaccum Plasma Spray), LPPS (Low Pressure Plasma Spray), CAPS (Controlled Atmosphere Plasma Spraying), APS (Atmospheric plasma spraying), IPS (inert gas plasma spraying) ou HVOF (High Velocity oxyfuel spraying).
Après préparation du substrat par toute technique appropriée telle que le sablage et avant la projection proprement dite, il est usuel de préchauffer la pièce ou substrat à traiter et ce, afin d'améliorer les caractéristiques de la couche déposée sur ledit substrat comme par exemple l'adhérence, l'état de contrainte.
Une telle technique est décrite dans les documents (DE 42 20 063 - FR 2 681 538 - J-03050169A, J-01139749A).
Toutefois, le chauffage préalable du substrat à traiter à l'atmosphère ambiante induit un risque d'oxydation du dépôt et/ou du substrat du fait de la réactivité du substrat et/ou des particules de poudre projetées vis-à-vis de l'air. Il est donc nécessaire de définir de manière très précise les conditions du dépôt en maintenant constamment un équilibre thermique en modifiant les déplacements relatifs des organes en mouvement les uns par rapport aux autres et en utilisant des moyens de refroidissement.
Cependant, de tels procédés de réalisation d'un dépôt métallique, céramique, céramométallique ou organométallique, présentent de nombreux inconvénients. Parmi ces derniers, on peut citer une forte amplitude de variation de la température du substrat au point ou zone d'impact des particules au cours du dépôt, une température non homogène de la couche de particules déposées, ce qui peut induire des tensions internes dans ladite couche, la variation de température étant due à une maítrise imparfaite des conditions de chauffage ; de même, les énergies superficielles substrat/particules en fusion peuvent être totalement inadaptées notamment lorsque l'énergie à la surface du substrat est faible, ce qui conduit à une mauvaise adhérence des particules en fusion sur le substrat et/ou une mauvaise cohésion du dépôt.
Un inconvénient majeur est que les techniques actuelles de préchauffage du substrat sont totalement inadaptées pour des substrats constitués par des pièces de grandes dimensions. En effet, il est difficile de préchauffer une pièce de grandes dimensions dans sa totalité avant la projection thermique, car on dispose rarement de moyens adaptés pour réaliser un tel préchauffage.
Un autre inconvénient réside dans le fait que lorsque la température de refroidissement n'est pas contrôlée de façon satisfaisante, on aboutit à une couche de revêtement ou de dépôt non homogène.
Une solution pour remédier à cet inconvénient et applicable sur des pièces notamment de grandes dimensions est de les traiter mécaniquement avant la projection thermique puis de construire la couche de revêtement par de nombreux passages successifs, chaque passage produisant une mince partie de la couche de revêtement, une telle solution permettant de réduire les tensions internes se développant lors de la projection des particules et de les stabiliser à des valeurs acceptables.
On connaít aussi des techniques de refroidissement soit par jet d'air, soit par pulvérisation de fluide cryogénique, soit par pulvérisation d'eau, comme cela est décrit par exemple dans EP-A-0 546 359 ou DE-A-2 615 022.
Toutes ces techniques consistent à maintenir l'ensemble de la pièce à traiter à basse température, de manière à éviter la déformation ou la décomposition du substrat, mais ne permettent pas d'augmenter l'adhérence de la couche de revêtement ni sa densité.
On connaít par JP-A-63218272 un procédé de dépôt sur un substrat et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprenant des moyens de préchauffage, des moyens de projection thermique de particules et des moyens de refroidissement. Ce document ne précise pas les températures utilisées selon le procédé censé améliorer l'adhérence du substrat et sa résistance et diminuer la porosité. Cependant le dépôt obtenu n'est pas homogène.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un procédé et un dispositif pour revêtir, par projection thermique, des pièces de structure et de dimensions différentes sans qu'il soit nécessaire de les adapter au type de substrat ou pièce à traiter.
La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'un revêtement sur un substrat, tel que défini dans la revendication 1.
Le chauffage local du substrat est effectué avec un moyen à haute énergie (flamme, induction, laser, faisceau d'électrons, plasma), immédiatement avant l'arrivée des particules de manière à bénéficier d'une température élevée en surface au moment de l'impact des particules tout en minimisant le transfert thermique dans le substrat. De même, le refroidissement de la surface est réalisé par des moyens énergiques, tels que des gaz liquéfiés pulvérisés, immédiatement après le dépôt des particules afin de minimiser toujours le transfert thermique dans le substrat.
Le procédé selon l'invention permet ainsi d'obtenir un dépôt adhérent, cohésif et dont le niveau de contraintes résiduelles est fortement réduit par rapport à ce qui est réalisé avec les procédés de l'art antérieur.
Un autre objet de la présente invention est un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé, le dispositif étant tel que défini dans la revendication 5.
Un avantage de la présente invention réside dans le fait qu'en limitant la zone chauffée du substrat et en maintenant le reste du substrat à la température ambiante, on évite ou on diminue très fortement l'oxydation ou la nitruration du substrat pendant la projection des particules.
Un autre avantage est une meilleure adhérence du dépôt du fait du choix de la température de la zone d'impact sur le substrat en relation avec son énergie superficielle. En effet, en fonction de la nature et de la structure du substrat, il est possible de sélectionner une température de chauffage appropriée, de sorte que la différence entre les températures des particules projetées et du substrat peut être ajustée à une valeur qui améliore l'adhérence des particules sur le substrat.
De même, les contraintes internes susceptibles de se développer dans le substrat, ainsi que la porosité et les microfissures, sont fortement diminuées en raison du refroidissement subséquent qui est effectué immédiatement après le dépôt des particules sur la zone revêtue.
Les actions combinées du chauffage de la zone avant dépôt et du refroidissement de la même zone immédiatement après le dépôt, permettent de mieux maítriser le dépôt proprement dit.
Par ailleurs, le mouvement relatif entre le substrat et les moyens de chauffage, de projection de particules et de refroidissement, est déterminé par exemple en fonction des dimensions dudit substrat, bien que d'autres considérations puissent être prises en compte. Dans un premier mode de fonctionnement, on peut maintenir fixe le substrat et déplacer chacun ou tous les moyens s'ils sont montés en tandem devant le substrat fixe, zone après zone, jusqu'à ce que toute la surface du substrat soit revêtue par le dépôt souhaité. Mais selon un deuxième mode de fonctionnement, on peut déplacer le substrat, toujours zone après zone, devant les divers moyens précités.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif selon la présente invention pour un substrat en rotation.
  • la figure 2 est une vue de dessus et schématique du dispositif selon la présente invention pour un substrat fixe,
Le procédé selon l'invention consiste à chauffer une zone de surface déterminée d'un substrat à revêtir d'un dépôt, puis à projeter immédiatement après une poudre ou un mélange de poudres sur ladite zone à l'aide de moyens de projection thermique, puis à refroidir aussi immédiatement après ladite zone revêtue à l'aide de moyens de refroidissement connus en soi. Cette séquence d'opérations peut être effectuée soit en maintenant fixe le substrat et en déplaçant d'un seul bloc lesdits moyens de chauffage, de projection et de refroidissement qui constituent un ensemble dit de revêtement, soit en maintenant fixe ledit ensemble de revêtement et en déplaçant le substrat, soit en déplaçant le substrat et l'ensemble de revêtement, dans des directions et avec des vitesses de déplacement (rotation ou translation) qui sont définies de telle sorte qu'une zone soit traitée, comme précisé ci-dessus, avant que la zone consécutive ne soit traitée à son tour, et ce, jusqu'au recouvrement total de la surface du substrat à revêtir avec l'épaisseur désirée du dépôt.
Bien évidemment, les déplacements peuvent être verticaux et/ou horizontaux ou encore en rotation, la combinaison des déplacements étant choisie en fonction notamment des dimensions du substrat, de sa forme ou de tout autre paramètre lié directement ou non au substrat.
Le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend un ensemble 1 constitué par au moins un support 2 qui se déplace de façon relative par rapport à un substrat 3 à revêtir d'un dépôt, et sur lequel sont montés au moins des moyens 4 de projection thermique, des moyens de chauffage 5, montés en amont des moyens de projection 4, et des moyens de refroidissement 6 disposés en aval des moyens de projection 4.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le substrat 3 est constitué par une pièce 7 de grandes dimensions et de forme cylindrique ; la face externe 8 doit être revêtue d'un dépôt métallique dont les composants sont disposés dans la réserve d'un chalumeau par exemple du type CDS vendu par la société PLASMA TECHNIK, le chalumeau 4 projetant les composants sous forme de poudres avec une grande énergie et sous une forte température sur ladite face 8. Les trois éléments 4 à 6 de l'ensemble sont situés dans un même plan horizontal ou à tout le moins leurs extrémités, de sorte que la zone de la face externe 8 soit traitée successivement par chacun des trois éléments.
Les dimensions de chaque zone 9 à traiter sont définies par la surface d'impact des moyens de projection 4, laquelle surface d'impact est de l'ordre de quelques centimètres carrés et plutôt de l'ordre du centimètre carré.
Dans le dispositif de la figure 1 et en raison des dimensions de la pièce 7 qui se déplace avec une vitesse de rotation déterminée et dans le sens de la flèche 10, l'ensemble 1 se déplace verticalement de manière à balayer des zones 9 successives et situées à des niveaux différents, les diverses zones successives étant situées sur des sinusoïdes fictives au fur et à mesure des passes effectuées par le dispositif.
On pourrait, si cela s'avérait nécessaire ou préférable, déterminer un mouvement relatif différent entre le dispositif et la pièce 7 de manière à réaliser le dépôt sur une bande circonférentielle 11 et de traiter ladite pièce 7, bande après bande, mais en gardant la même séquence d'opérations chauffage-projection-refroidissement ainsi que cela fut indiqué précédemment à propos du procédé.
Dans une réalisation selon la figure 1, la zone à traiter 9 est chauffée à une température de l'ordre de 400°C.
Immédiatement après le chauffage et comme indiqué ci-dessus, la zone chauffée est amenée en regard de la torche de projection 4. Comme la zone est déjà portée à une température donnée et que la température de projection est de l'ordre de 1100°C, on diminue l'écart en température entre la poudre en fusion et la pièce, permettant ainsi un meilleur étalement du dépôt.
Dans une autre étape, et immédiatement après le dépôt, la zone 9 est amenée en regard d'au moins une buse à travers laquelle est projeté du CO2 liquide ou un autre fluide cryogénique. Ce refroidissement rapide, immédiatement après la projection, constitue en fait une trempe qui solidifie le dépôt et le fait mieux adhérer à la pièce 3, en préservant sa structure. La température de refroidissement est inférieure à la température d'oxydation et/ou de déformation du substrat évitant ainsi une oxydation de ladite pièce et/ou des composants métalliques de la poudre.
La séquence des opérations qui vient d'être décrite est effectuée de manière continue depuis le chauffage jusqu'au refroidissement.
Diverses manières de revêtir la pièce 3 peuvent être mises en oeuvre. Dans un autre mode, on peut ne faire qu'une passe de quelques micromètres sur chaque zone et revêtir la face externe 8 d'une première couche, puis recommencer les mêmes opérations autant de fois que nécessaire jusqu'à l'obtention de l'épaisseur finale du dépôt, chaque couche constituant alors une sous-couche pour la couche suivante.
Dans le dispositif de la figure 2, le substrat est constitué par exemple par une plaque 12 fixe. Le support 2 est, dans ce cas mobile en translation suivant la flèche 13.
De la même manière que précédemment à propos de la figure 1 les moyens de chauffage 5 chauffent une zone donnée 16 pour la porter à une température prédéterminée avant qu'elle passe devant les moyens de projection 4 pour recevoir un dépôt. Pendant qu'une partie de la zone 15 est revêtue, les moyens de refroidissement 6 refroidissent la zone 14 qui a déjà été revêtue. Cela est programmé automatiquement par un programme qui prend en compte tous les paramètres du dépôt et qui organise la séquence des opérations avec les vitesses relatives appropriées entre le dispositif 2 et la pièce à traiter. A chaque extrémité du substrat 12, le système est soit inversé soit ramené du côté du départ par un chemin extérieur.
Grâce à la présente invention, on obtient des pièces revêtues qui présentent une très bonne tenue à la corrosion, comme l'attestent les chiffres du tableau 3 et une très forte dureté (tableau 4).
Le tableau 3 présente à titre d'exemple les résultats obtenus pour un revêtement du type NiCrBSi déposé sur un substrat en aluminium en utilisant d'une part une méthode conventionnelle et d'autre part le procédé selon l'invention. Il s'agit de résultats de tests de corrosion réalisés en milieu H2SO42N normalement aéré avec une vitesse de balayage en potentiel de 1 mVsec-1. On voit nettement, dans ce cas, que l'intensité du courant passif avec le revêtement conventionnel ne permet pas une protection contre la corrosion alors qu'avec le procédé selon l'invention le revêtement se comporte aussi bien voire mieux qu'un acier inoxydable.
Le tableau 4 présente les résultats en microdureté de ce même dépôt obtenus sous 300 g de charge. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir des résultats supérieurs à ceux d'un alliage massif, ce que ne permettent pas les procédés conventionnels.
A titre d'exemple et pour un substrat constitué par un cylindre de diamètre 250 mm et d'un mètre de longueur, les conditions opératoires sont les suivantes :
  • torche de projection HVOF :
    • méthane   220 l/minute
    • O2   440 l/minute
    • gaz poudre   15 l/minute
    • poudre de FeNiCrBSi   75 g/minute
  • brûleur :
    • O2/C2 H2   1000 l/minute
    • largeur de flamme   50 mm
    • température de chauffage   300°C
  • buse :
    • CO2   50 kg/heure
    • diamètre   25 mm
    • température de refroidissement   ambiante
    • vitesse de rotation du cylindre   200 t/minute
    • déplacement torche projection   1 m/minute
    • Avec les paramètres de dépôt ci-dessus, on a obtenu un revêlement de 0,6 mm d'épaisseur et d'une dureté supérieure à 850 Hv (dureté Vickers), la porosité du revêtement étant invisible avec un grossissement 1000 d'un microscope optique et qui est, en tout état de cause, inférieure à 1 %.
    Le dispositif selon l'invention est peu encombrant et peut être transporté pour faire une réparation sur site si besoin était, notamment pour les pièces très lourdes et de grandes dimensions.
    Etat de référence I passif (µA.cm-2)
    Revêtement NiCrBSi revêtement classique 3 500 à 7 500
    Revêtement NiCrBSi nouveau procédé 40
    Acier inox austénitique de type 316 L massif 54
    Etat de référence Dureté Hv300
    FeNiCrBSiC déposé selon procédé thermique classique 650 ± 150
    FeNiCrBSiC déposé selon le procédé de l'invention 870 ± 75
    FeNiCrBSiC à l'état d'alliage massif ou refondu 800 ± 50

    Claims (7)

    1. Procédé pour la réalisation d'un revêtement sur un substrat, du type selon lequel on projette des particules en fusion animées d'une énergie cinétique sur une surface d'un substrat, du type consistant à chauffer une zone du substrat à revêtir sur une épaisseur très réduite, juste avant l'impact des particules, et à refroidir la zone revêtue avec une température de refroidissement inférieure à la température d'oxydation et de déformation du substrat, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir le reste du substrat à la température ambiante et en ce que le refroidissement est effectué immédiatement après le dépôt du revêtement, la zone chauffée étant sensiblement égale à la surface d'impact des particules, puis à recommencer séquentiellement la précédente opération, zone après zone, jusqu'à ce que ladite surface soit totalement revêtue.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de chauffage dépend de la nature du substrat.
    3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement sont constitués par une projection d'un fluide cryogénique tel que du CO2 liquide.
    4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chauffage et de projection de particules sont animés d'un mouvement relatif par rapport au substrat, le pas du mouvement relatif étant égal à la surface de la zone à revêtir.
    5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 4, du type comprenant des moyens de chauffage (5), des moyens de projection thermique de particules (4) et des moyens de refroidissement (6), lesdits moyens de chauffage et de projection étant animés d'un mouvement relatif par rapport au substrat (3), lesdits moyens de chauffage (5) étant disposés en amont des moyens de projection (4), de sorte que chaque zone (9) chauffée soit disposée immédiatement avant son passage sous les moyens de projection, caractérisé en ce que la zone du substrat située sous les moyens de projection présente une section qui est égale à la zone chauffée et en ce que la zone revêtue est immédiatement après, sans transition, soumise à un refroidissement par un fluide cryogénique, de sorte que la température de refroidissement soit inférieure à la température d'oxydation et de déformation du substrat (3).
    6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens de refroidissement sont animés du même dit mouvement relatif par rapport au substrat.
    7. Dispositif selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les températures de chauffage et de refroidissement sont choisies en fonction de la nature du substrat et des particules projetées.
    EP97947127A 1996-12-09 1997-11-24 Procede et dispositif pour la realisation d'un revetement sur un substrat Expired - Lifetime EP0954619B1 (fr)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR9615092 1996-12-09
    FR9615092A FR2756756B1 (fr) 1996-12-09 1996-12-09 Procede et dispositif pour la realisation d'un revetement sur un substrat
    PCT/FR1997/002117 WO1998026104A1 (fr) 1996-12-09 1997-11-24 Procede et dispositif pour la realisation d'un revetement sur un substrat

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0954619A1 EP0954619A1 (fr) 1999-11-10
    EP0954619B1 true EP0954619B1 (fr) 2002-02-13

    Family

    ID=9498468

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP97947127A Expired - Lifetime EP0954619B1 (fr) 1996-12-09 1997-11-24 Procede et dispositif pour la realisation d'un revetement sur un substrat

    Country Status (5)

    Country Link
    EP (1) EP0954619B1 (fr)
    AT (1) ATE213281T1 (fr)
    DE (1) DE69710495D1 (fr)
    FR (1) FR2756756B1 (fr)
    WO (1) WO1998026104A1 (fr)

    Cited By (1)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE102006061977A1 (de) * 2006-12-21 2008-06-26 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren und Vorrichtung für thermisches Spritzverfahren

    Families Citing this family (6)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US8715772B2 (en) * 2005-04-12 2014-05-06 Air Products And Chemicals, Inc. Thermal deposition coating method
    MX2009002192A (es) 2006-08-28 2009-04-15 Air Prod & Chem Boquilla criogenica.
    US8293035B2 (en) 2006-10-12 2012-10-23 Air Products And Chemicals, Inc. Treatment method, system and product
    US20190033138A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-31 United Technologies Corporation Processes and tooling for temperature controlled plasma spray coating
    US20190078463A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 United Technologies Corporation Segmented Ceramic Coatings and Methods
    CN116988061B (zh) * 2023-09-27 2023-12-19 太原科技大学 一种镍基高温合金及其表面改性方法

    Family Cites Families (11)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    BE510038A (fr) *
    GB191415960A (en) * 1914-07-03 1915-07-05 Reginald Keble Morcom An Improved Process of and Apparatus for Applying Coatings to Various Surfaces or Materials.
    DE821903C (de) * 1950-08-12 1951-11-22 Karl Schoenbacher Dr Ing Verfahren zur Herstellung von Lagerschalen
    FR1347716A (fr) * 1962-10-09 1964-01-04 Procédé pour appliquer un métal pulvérisé sur une surface chauffée faite d'un autre métal et article ainsi obtenu
    DE2028050A1 (de) * 1970-06-08 1971-12-16 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung korrosions- und verschleißfester metallischer Überzüge durch Aufspritzen
    DE2615022C2 (de) * 1976-04-07 1978-03-02 Agefko Kohlensaeure-Industrie Gmbh, 4000 Duesseldorf Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche mittels eines Strahles aus erhitztem Gas und geschmolzenem Material
    WO1985004121A1 (fr) * 1984-03-12 1985-09-26 Commissariat A L'energie Atomique Traitement de surface d'une piece et utilisation de ce traitement pour ameliorer l'adherence d'un revetement depose ensuite sur la piece, notamment par projection a chaud
    JPS6247470A (ja) * 1985-08-23 1987-03-02 Toshiba Corp 円筒内面の溶射被覆形成方法
    JPS63218272A (ja) * 1987-03-06 1988-09-12 Hideo Nagasaka 溶射方法及び装置
    IT1234618B (it) * 1989-04-04 1992-05-25 Pivetta Domenico Varmo Udine Metodo per il trattamento superficiale di tubi per resistenza ad alte temperature e tubi cosi' trattati.
    FR2693925B1 (fr) * 1992-07-23 1994-10-14 Sevenans Inst Polytechnique Procédé de préparation et de revêtement de surface et dispositif pour la mise en Óoeuvre dudit procédé.

    Cited By (1)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE102006061977A1 (de) * 2006-12-21 2008-06-26 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren und Vorrichtung für thermisches Spritzverfahren

    Also Published As

    Publication number Publication date
    FR2756756A1 (fr) 1998-06-12
    DE69710495D1 (de) 2002-03-21
    ATE213281T1 (de) 2002-02-15
    FR2756756B1 (fr) 1999-01-15
    EP0954619A1 (fr) 1999-11-10
    WO1998026104A1 (fr) 1998-06-18

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    EP0592309B1 (fr) Procédé de nitruration d'une pièce en alliage de titane et dispositif de projection d'azote et de gaz neutre
    FR2458973A1 (fr) Procede et appareil de pulverisation de matiere sur un substrat a l'arc plasma
    CA1274071A (fr) Procede de traitement superficiel de pieces ceramiques a l'aide d'un laser
    CA2517239C (fr) Procede de rechargement d'une piece metallique monocristalline ou a solidification dirigee
    CA2567888C (fr) Procede de realisation d'une lechette de labyrinthe d'etancheite, piece thermomecanique et turbomachine comprenant une telle lechette
    EP1972699A1 (fr) Procede de revetement d'un substrat et installation de depot sous vide d'alliage metallique
    FR2762667A1 (fr) Dispositif et procede de traitement thermique
    FR2909297A1 (fr) Procede de percage laser d'une piece en materiau composite a matrice ceramique, trou obtenu par ce procede, piece en materiau composite a matrice ceramique le comportant, turboreacteur comportant une telle piece.
    EP0954619B1 (fr) Procede et dispositif pour la realisation d'un revetement sur un substrat
    FR2969521A1 (fr) Procede pour former des trous de passage dans un substrat a haute temperature
    FR2575763A1 (fr) Durcissement d'une surface metallique par formation de carbure
    FR2893358A1 (fr) Piece thermomecanique de turbomachine de revolution autour d'un axe longitudinal, comprenant une lechette annulaire, et son procede de fabrication
    EP0562920B1 (fr) Procédé de revêtement d'une encoche d'une pièce en alliage de nickel par laser
    EP0506552A1 (fr) Procédé pour traiter par exemple la surface d'un substrat par projection d'un flux de plasma, et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
    EP0011547B1 (fr) Procédé et appareil pour la fabrication de tôle ou de feuillard galvanisé à revêtement pauvre sur une ou deux faces, et produit obtenu au moyen de ce procédé
    US20110229665A1 (en) Thermal spray coating for track roller frame
    US4182299A (en) Engine valve
    FR2630752A1 (fr) Procede de pulverisation a la flamme de materiaux en poudre et appareil de pulverisation a la flamme pour la mise en oeuvre de ce procede
    EP0599737B1 (fr) Procédé de rechargement d'une pièce au moyen d'un plasma à arc transféré
    FR2598157A1 (fr) Procede pour produire des depots de plasma etendus et de qualite elevee
    FR2523480A1 (fr) Procede de depot d'une couche de protection metallique et/ou ceramique sur un substrat
    CH617499A5 (en) Support for electromagnetic brake or clutch
    EP4051444B1 (fr) Equipement et procédé de dépôt de particules par ondes de choc laser
    WO2021084202A1 (fr) Procede de compactage d'une peinture anti-corrosion d'une piece de turbomachine
    CA2930180A1 (fr) Procede integre de frittage pour microfissuration et tenue a l'erosion des barrieres thermiques

    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: 19990521

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A1

    Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI NL PT SE

    17Q First examination report despatched

    Effective date: 20010130

    GRAG Despatch of communication of intention to grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

    GRAG Despatch of communication of intention to grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

    GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

    GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

    GRAA (expected) grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GB

    Ref legal event code: IF02

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: B1

    Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI NL PT SE

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: NL

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020213

    Ref country code: IT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRE;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.SCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020213

    Ref country code: IE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020213

    Ref country code: GR

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020213

    Ref country code: GB

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020213

    Ref country code: FI

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020213

    Ref country code: AT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020213

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 213281

    Country of ref document: AT

    Date of ref document: 20020215

    Kind code of ref document: T

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: EP

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 69710495

    Country of ref document: DE

    Date of ref document: 20020321

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: SE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020513

    Ref country code: PT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020513

    Ref country code: DK

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020513

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020514

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: NV

    Representative=s name: ERNST ACKERMANN PATENTANWALT

    NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
    GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]

    Effective date: 20020213

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: ES

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

    Effective date: 20020829

    REG Reference to a national code

    Ref country code: IE

    Ref legal event code: FD4D

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: CH

    Payment date: 20021218

    Year of fee payment: 6

    PLBE No opposition filed within time limit

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

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

    Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

    26N No opposition filed

    Effective date: 20021114

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: LI

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20031130

    Ref country code: CH

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20031130

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: PL

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: BE

    Payment date: 20071105

    Year of fee payment: 11

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: FR

    Payment date: 20071105

    Year of fee payment: 11

    BERE Be: lapsed

    Owner name: *INSTITUT POLYTECHNIQUE DE SEVENANS

    Effective date: 20081130

    REG Reference to a national code

    Ref country code: FR

    Ref legal event code: ST

    Effective date: 20090731

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: BE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20081130

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: FR

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20081130