EP3976847A1 - Procédé de protection contre la corrosion - Google Patents

Procédé de protection contre la corrosion

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Publication number
EP3976847A1
EP3976847A1 EP20739755.5A EP20739755A EP3976847A1 EP 3976847 A1 EP3976847 A1 EP 3976847A1 EP 20739755 A EP20739755 A EP 20739755A EP 3976847 A1 EP3976847 A1 EP 3976847A1
Authority
EP
European Patent Office
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sublayer
hafnium
layer
nickel
cobalt
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.)
Pending
Application number
EP20739755.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Amar Saboundji
Luc Patrice BIANCHI
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.)
Safran SA
Original Assignee
Safran SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
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    • C23C8/80—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to the field of the manufacture of superalloy parts, and more particularly to the protection by thermal barriers of superalloy parts.
  • a superalloy or high performance alloy is a metal alloy exhibiting excellent mechanical strength and good resistance to high temperature creep (typically 0.7 to 0.8 times its melting point), good surface stability as well as good resistance to corrosion and oxidation.
  • Superalloys typically exhibit a face centered cubic crystal structure of the austenitic type.
  • the alloying elements at the base of a superalloy are most often nickel, cobalt and iron, but also titanium and aluminum.
  • thermal barrier assembly For the corrosion and oxidation resistance of superalloys, it is known to form what is called a thermal barrier assembly, composed of a substrate (the part in superalloy to be protected), an underlayer and a thermal barrier on the underlayer.
  • composition and the quality of the metallic layer play a fundamental role in the in-service behavior of a thermal barrier assembly.
  • Parts are already known in the state of the art which successively comprise from the inside to the outside: a substrate in monocrystalline nickel-based superalloy, a sublayer and a thermal barrier.
  • a first technique is to add a large amount of hafnium
  • a second technique consists of adding a small amount of hafnium to the underlayer during deposition thereof.
  • this technique makes it possible to improve only the adhesion of the thermal barrier in the case of a deposition according to a physical vapor deposition (PVD) method by cathodic sputtering and does not work in the case of a deposition by sputtering.
  • PVD physical vapor deposition
  • thermal spraying according to a method of the “Suspension Plasma Spraying” (SPS - translated by “projection of suspension assisted plasma”) type which requires prior sandblasting to have a rough surface condition. Sandblasting tears material from the underlayment, which in this case reduces the amount of hafnium.
  • a third technique consists in adding a large quantity of hafnium to the sub-layer during the deposition thereof so as to keep enough hafnium to improve the adhesion of the thermal barrier in the case of a deposition of the type. SPS.
  • this solution degrades the protection of superalloys against corrosion and oxidation.
  • the objective of the invention is therefore to overcome the aforementioned drawbacks of the state of the art.
  • the object of the invention is in particular to provide a method making it possible to improve the adhesion and the life of the thermal barrier deposited by SPS, CVD or PVD on an underlayer, without degrading the corrosion resistance and the oxidation of the part.
  • the invention relates to a method of protection against corrosion and oxidation of a part made of monocrystalline nickel-based superalloy, free of hafnium, which comprises at least the following steps consisting of:
  • the invention advantageously proposes the use of a third sub-layer intended to act as a screen during pickling - by sandblasting - to preserve the integrity of the second sub-layer doped with hafnium, and therefore to conserve the quantity of 'hafnium deposited.
  • sandblasting is a necessary preliminary step for the thermal projection of the thermal barrier. But, the sanding tears off the material. Therefore, the use of a third sub-layer, free of hafnium and intended to be stripped off during sandblasting, helps protect the second sub-layer doped with hafnium. So,
  • the hafnium-doped sublayer is not or only slightly torn off by sandblasting and therefore retains the amount of hafnium which has been incorporated into it.
  • this arrangement makes it possible to be able to deposit the thermal barrier by thermal spraying of the SPS type (process for which sandblasting is necessary) while maintaining the chosen mass percentage of hafnium so as to promote the resistance of the thermal barrier and to prolong its duration. life, while promoting the corrosion and oxidation resistance of the superalloy part.
  • Said thermal barrier layer can be deposited by thermal spraying according to a method of the Suspension Plasma Spraying type.
  • Said thermal barrier layer can be deposited using a PVD physical vapor deposition method, preferably by sputtering.
  • the third underlayer can be completely stripped off during sandblasting.
  • the mass percentage of hafnium in the second sublayer can correspond to a predetermined value.
  • the mass percentage of hafnium in the second sublayer can be determined as follows: V2 + V3 + V4
  • C 3 Cmoy - - with V2 the volume of the first sublayer, V3 the volume of the second sublayer and V4 the volume of the third sublayer and Cmoy the average mass percentage of hafnium in the part.
  • the oxidation treatment of said second sublayer can be carried out by a heat treatment under partial pressure of oxygen or argon, this heat treatment possibly comprising a temperature rise phase until a temperature of between 900 ° C is reached. C and 1200 ° C, a phase of maintaining this temperature for less than an hour and a cooling phase until reaching room temperature.
  • the first sublayer and / or the third sublayer consists of an alloy chosen from NiPtAI or MCrAIX, with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel, and with X equal to yttrium or silicon.
  • the second sub-layer can be made of an alloy chosen from AlHf or MCrAlYHf, with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel.
  • the third sublayer can be made of an alloy selected from NiPtAI or MCrAIX, with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel, and with X equal to yttrium or silicon.
  • All of the deposition steps can be performed by a single deposition device.
  • the invention relates to a part in monocrystalline superalloy based on nickel free of hafnium, protected against corrosion by a method according to the invention., With V2 the volume of the first sublayer, V3 the volume of the second sublayer and V4 the volume of the third sublayer and Cmoy the average mass percentage of hafnium in the part.
  • the oxidation treatment of said second sublayer can be carried out by a heat treatment under partial pressure of oxygen or argon, this heat treatment possibly comprising a temperature rise phase until a temperature of between 900 ° C is reached. C and 1200 ° C, a phase of maintaining this temperature for less than an hour and a cooling phase until reaching room temperature.
  • the first sublayer and / or the third sublayer consists of an alloy chosen from NiPtAI or MCrAIX, with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel, and with X equal to yttrium or silicon.
  • the second sublayer can be made of an alloy chosen from AlHf or MCrAlYHf, with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel.
  • the third sublayer can be made of an alloy selected from NiPtAl or MCrAIX, with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel, and with X equal to yttrium or silicon.
  • All of the deposition steps can be performed by a single deposition device.
  • the invention relates to a part of monocrystalline nickel-based superalloy free of hafnium, protected against corrosion by a process according to the invention.
  • Figure 1 shows a first step of the process according to the invention.
  • Figure 2 shows a second step of the process according to the invention.
  • Figure 3 shows a third step of the process according to the invention.
  • Figure 4 shows a fourth step of the process according to the invention.
  • Figure 5 shows a fifth step of the process according to the invention.
  • Figure 6 shows a sixth step of the method according to the invention.
  • FIG. 7 represents a seventh step of the method according to the invention.
  • the invention relates to a method of protecting against corrosion and oxidation of a part made of a monocrystalline nickel-based superalloy, free of hafnium.
  • the method comprises at least the following steps consisting of:
  • a first step of the process may consist in manufacturing a part 1 of monocrystalline superalloy based on nickel free (free) of hafnium.
  • Part 1 can for example be obtained by foundry or additive manufacturing and has the desired shape.
  • Table 1 below shows several examples of superalloys that may be used in the process according to the invention. They are identified by the letters A to F.
  • the second step of the process is shown in FIG. 2.
  • This step consists in depositing a first sublayer 2, without hafnium.
  • This first sublayer 2 will serve to limit the diffusion of the hafnium present in the second sublayer 3 in room 1.
  • the first sublayer 2 can consist of an alloy chosen from NiPtAl or MCrAIX, with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel, and with X equal to yttrium or silicon.
  • the first sub-layer may have a thickness of between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the first sublayer 2 can be deposited by physical vapor deposition (PVD) or, preferably, by chemical vapor deposition (CVD).
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • the third step shown in FIG. 3 corresponds to the deposition of the second sublayer 3.
  • the second sublayer 3 is doped with hafnium.
  • the second sublayer 3 can consist of an alloy chosen from AlHf or
  • MCrAlYHf with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel.
  • the mass percentage (atomic) of hafnium C3 of the second sublayer 3 is calculated relative to the volume of all the sublayers, as a function of the average mass percentage Cmoy of hafnium in the part, according to:
  • C2 the mass percentage of hafnium in the first sublayer 2, V2 the volume of the first sublayer 2, V3 the volume of the second sublayer 3, C4 the mass percentage of hafnium in the third sublayer 4 and V4 the volume of the third sublayer 4.
  • C2 and C4 are zero, so:
  • the hafnium present in the second sublayer 3 makes it possible to reinforce the grain boundaries of the second sublayer 3, thus blocking the diffusion of metal cations and slowing the diffusion of oxygen in the second. sublayer 3 and therefore the oxidation kinetics of the second sublayer 3.
  • the second sublayer can be deposited by physical vapor deposition (PVD) or, preferably, by chemical vapor deposition (CVD).
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • the fourth step of the process corresponds to the deposition of a third sub-layer 4, free of hafnium.
  • the third sublayer 4 is a particularly advantageous arrangement of
  • this sublayer is intended to be stripped, and therefore mainly torn off, during a sanding step, but its presence makes it possible to preserve as much as possible the second sublayer 3 during sanding (and therefore to keep a maximum of hafnium).
  • the third sublayer 4 can be made of the same alloy as the first sublayer 2.
  • the third sublayer 2 can be made of an alloy chosen from NiPtAl or MCrAIX, with M equal to cobalt, nickel, or cobalt-nickel, and with X equal to yttrium or silicon.
  • the third sublayer 4 can be deposited according to a PVD or preferably CVD process.
  • the three sublayers can be projected by the same deposition device. This arrangement makes it possible to simplify the method according to the invention (compared to the methods of the prior art).
  • the fifth step of the process is a step of etching by sandblasting the third sublayer 4.
  • Sandblasting makes it possible to prepare the deposition of the thermal barrier by thermal spraying of the Suspension Plasma Spraying (SPS) type, in particular by
  • the second sub-layer is preserved. layer 3.
  • the outer layer is either again the second sublayer 3 (as shown in FIG. 5) or a residual fraction of the third sublayer 4, but with a surface finish modified (the surface roughness of said second or third flush sub-layer 3, 4 is increased), and it still exhibits, substantially, the desired mass percentage of hafnium C3.
  • the second or third sub-layer 3, 4 which is flush with the surface and in the modified surface condition, as obtained after at least partial stripping of the surface, will be designated as the “upper” sub-layer.
  • third sublayer 4 More precisely, if the third sublayer 3 is practically completely stripped, the upper sublayer is the second sublayer 2, and if not it is always the third sublayer 3, at least this that remains.
  • the sixth step of the process is a step of surface oxidation, i.e. of the upper sublayer, so as to obtain a layer of oxidized material 5 doped with hafnium.
  • a surface portion of the top underlayer undergoes oxidation so that the material in that surface portion is transformed (it is oxidized).
  • the oxidation treatment shown in Figure 6, provides a layer of oxidized material 5 doped with hafnium. More specifically, in a preferential manner, it is a layer of aluminum oxide (A1203, also called alumina) comprising hafnium in its grain boundaries, in other words an oxide layer of aluminum doped at its grain boundaries with hafnium.
  • This oxidation treatment is carried out inside an enclosure under partial pressure of oxygen or argon.
  • the different stages of the oxidation treatment are preferably as follows:
  • the last step of the process, shown in Figure 7 is a step of depositing the thermal barrier 6.
  • the thermal barrier 6 is deposited using an SPS thermal spray method.
  • the thermal barrier is deposited directly on the layer of oxidized material 5.
  • the hafnium present in the second sub-layer 3 and in the layer of oxidized material 5 can diffuse in the thermal barrier so as to extend it. lifetime.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de protection contre la corrosion et l'oxydation d'une pièce réalisée en superalliage monocristallin à base de nickel, exempt d'hafnium. Le procédé comprend au moins les étapes suivantes consistant à : - fabriquer une pièce (1) en superalliage monocristallin à base de nickel exempt d'hafnium, - déposer sur ladite pièce une première sous-couche (2), sans hafnium, - déposer, sur ladite première sous-couche (2), une deuxième sous-couche (3) dopée en hafnium, - déposer, sur ladite deuxième sous-couche (3), une troisième sous-couche (4), sans hafnium, - décaper par sablage ladite troisième sous-couche (4), pour arracher au moins partiellement ladite troisième sous-couche (4) et augmenter la rugosité en surface d'une sous-couche supérieure formée par ladite deuxième sous-couche (3) et au moins partiellement par la troisième sous-couche (4), - réaliser un traitement d'oxydation de façon à obtenir en surface une couche de matériau oxydé (5) dopé par de l'hafnium, - déposer une couche de barrière thermique (6) sur ladite couche de matériau oxydé (5).

Description

PROCEDE DE PROTECTION CONTRE LA CORROSION
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention se rapporte au domaine de la fabrication de pièces en superalliage, et plus particulièrement de la protection par barrières thermiques de pièces en superalliage.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un superalliage ou alliage à haute performance est un alliage métallique présentant une excellente résistance mécanique et une bonne résistance au fluage à haute température (typiquement 0,7 à 0,8 fois sa température de fusion), une bonne stabilité surfacique ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion et à l'oxydation. Les superalliages présentent typiquement une structure cristalline cubique à faces centrées de type austénitique. Les éléments d'alliages à la base d'un superalliage sont le plus souvent le nickel, le cobalt et le fer, mais aussi le titane et l'aluminium.
Pour la résistance à la corrosion et à l’oxydation des superalliages, il est connu de former ce qu’on appelle un ensemble de barrière thermique, composé d’un substrat (la pièce en superalliage à protéger), d’une sous-couche et d’une barrière thermique sur la sous- couche.
La composition et la qualité de la couche métallique (dite sous-couche) jouent un rôle fondamental dans le comportement en service d’un ensemble de barrière thermique.
On connaît déjà dans l'état de la technique, des pièces qui comprennent successivement de l'intérieur vers l'extérieur : un substrat en superalliage monocristallin à base de nickel, une sous-couche et une barrière thermique.
Il est bien connu que l’ajout d’hafnium dans un ensemble de barrière thermique permet d’améliorer significativement l’adhérence de la barrière thermique.
Plusieurs solutions connues permettent d’ajouter de l’hafnium dans un système de barrière thermique.
Une première technique consiste à ajouter une quantité importante d’hafnium
directement dans le substrat (si la quantité est trop faible, l’hafnium ne diffuse pas suffisamment dans la sous-couche), c’est-à-dire pendant l’étape d’élaboration du superalliage constituant ce substrat. Toutefois, ceci rend plus difficile la mise en solution de ce superalliage. En effet, les superalliages subissent un traitement thermique, comportant une phase de mise en solution et des phases de revenus. De tels traitements consistent à chauffer l’alliage à une température appropriée, inférieure à la température eutectique et à maintenir cette température suffisamment longtemps pour homogénéiser les concentrations élémentaires de ses constituants et contrôler la taille des précipités intermétalliques. Ceci permet d’optimiser les propriétés microstructurales du matériau.
La présence d’hafnium dans le superalliage rend toutefois plus difficile la mise en solution totale ou quasi-totale des eutectiques et entraîne des défauts de type brûlure. Néanmoins, cette première technique permet d’améliorer la tenue à l’oxydation de la pièce ainsi obtenue.
Une deuxième technique consiste à ajouter une faible quantité d’hafnium dans la sous- couche pendant le dépôt de celle-ci. Toutefois, cette technique permet d’améliorer uniquement l’adhérence de la barrière thermique dans le cas d’un dépôt selon une méthode de dépôt physique en phase vapeur (PVD) par pulvérisation cathodique et ne fonctionne pas dans le cas d’un dépôt par projection thermique selon une méthode du type « Suspension Plasma Spraying » (SPS - traduit par « projection de suspension assistée par plasma ») qui nécessite un sablage préalable pour avoir un état de surface rugueux. Or le sablage arrache de la matière de la sous-couche, ce qui, en l’espèce, réduit la quantité d’hafnium.
Une troisième technique consiste à ajouter une forte quantité d’hafnium dans la sous- couche pendant le dépôt ce celle-ci de sorte à garder assez d’hafnium pour améliorer l’adhérence de la barrière thermique dans le cas d’un dépôt de type SPS. En revanche, cette solution dégrade la protection des superalliages contre la corrosion et l’oxydation.
De plus, dans le cas des sous-couches sans platine ou avec un faible taux de platine, l’ajout d’hafnium dans la sous-couche dégrade la tenue à l’oxydation de système.
Dans ce contexte, L’objectif de l’invention est donc de pallier les inconvénients précités de l'état de la technique.
L’invention a notamment pour objectif de proposer un procédé permettant d’améliorer l’adhérence et la durée de vie de la barrière thermique déposée par SPS, CVD ou PVD sur une sous-couche, sans dégrader la tenue à corrosion et de l’oxydation de la pièce.
EXPOSE DE L'INVENTION
Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de protection contre la corrosion et l’oxydation d’une pièce réalisée en superalliage monocristallin à base de nickel, exempt d’hafnium, qui comprend au moins les étapes suivantes consistant à :
- fabriquer une pièce en superalliage monocristallin à base de nickel exempt d’hafnium,
- déposer sur ladite pièce une première sous-couche, sans hafnium, - déposer, sur ladite première sous-couche, une deuxième sous-couche dopée en hafnium,
- déposer, sur ladite deuxième sous-couche, une troisième sous-couche, sans hafnium,
- décaper par sablage ladite troisième sous-couche, pour arracher au moins partiellement ladite troisième sous-couche et augmenter la rugosité en surface d’une sous-couche supérieure formée par ladite deuxième sous-couche et au moins partiellement par la troisième sous-couche,
- réaliser un traitement d’oxydation de façon à obtenir en surface une couche de matériau oxydé dopé par de l’hafnium,
- déposer une couche de barrière thermique sur ladite couche de matériau oxydé.
Ainsi, l’invention propose avantageusement l’utilisation d’une troisième sous-couche destinée à faire écran lors du décapage - par sablage - pour préserver l’intégrité de la deuxième sous-couche dopée en hafnium, et donc de conserver la quantité d’hafnium déposée. En d’autres termes, le sablage est une étape préalable, nécessaire, à la projection thermique de la barrière thermique. Mais, le sablage arrache de la matière. Donc, l’utilisation d’une troisième sous-couche, exempte d’hafnium et destinée à être arrachée lors du sablage, permet de protéger la deuxième sous-couche dopée en hafnium. Ainsi,
contrairement aux procédé connus, la sous-couche dopée en hafnium n’est pas ou peu arrachée par le sablage et conserve donc la quantité d’hafnium qui lui a été intégrée.
Ainsi, cette disposition permet de pouvoir déposer la barrière thermique par projection thermique de type SPS (procédé pour lequel le sablage est nécessaire) tout en conservant le pourcentage massique choisi en hafnium de sorte à favoriser la tenue de la barrière thermique et en prolonger la durée de vie, tout en favorisant la résistance à la corrosion et à l’oxydation de la pièce en superalliage.
Ladite couche de barrière thermique peut être déposée par projection thermique selon une méthode du type Suspension Plasma Spraying.
Ladite couche de barrière thermique peut être déposée selon une méthode de dépôt physique en phase vapeur PVD de préférence par pulvérisation cathodique.
La troisième sous-couche peut être intégralement arrachée lors du décapage par sablage.
Le pourcentage massique d’hafnium dans la deuxième sous-couche peut correspondre à une valeur prédéterminée.
Le pourcentage massique d’hafnium dans la deuxième sous-couche peut être déterminée de la manière suivante : V2 + V3 + V4
C 3 = Cmoy - - avec V2 le volume de la première sous-couche, V3 le volume de la deuxième sous couche et V4 le volume de la troisième sous-couche et Cmoy le pourcentage massique moyen en hafnium dans la pièce.
Le traitement d’oxydation de ladite deuxième sous-couche peut être réalisé par un traitement thermique sous pression partielle d’oxygène ou d’argon, ce traitement thermique pouvant comprendre une phase de montée en température jusqu’à atteindre une température comprise entre 900°C et 1200°C, une phase de maintien de cette température pendant moins d’une heure et une phase de refroidissement jusqu’à atteindre la température ambiante.
La première sous-couche et/ou la troisième sous-couche est constituée d’un alliage choisi parmi NiPtAI ou MCrAIX, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel, et avec X égal à l’yttrium ou au silicium.
La deuxième sous-couche peut être constituée d’un alliage choisi parmi AIHf ou MCrAlYHf, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel.
La troisième sous-couche peut être constituée d’un alliage choisi parmi NiPtAI ou MCrAIX, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel, et avec X égal à l’yttrium ou au silicium.
L’ensemble des étapes de dépôt peuvent être réalisées par un même dispositif de dépôt.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne une pièce en superalliage monocristallin à base de nickel exempt d’hafnium, protégée contre la corrosion par un procédé selon l’invention., avec V2 le volume de la première sous-couche, V3 le volume de la deuxième sous couche et V4 le volume de la troisième sous-couche et Cmoy le pourcentage massique moyen en hafnium dans la pièce.
Le traitement d’oxydation de ladite deuxième sous-couche peut être réalisé par un traitement thermique sous pression partielle d’oxygène ou d’argon, ce traitement thermique pouvant comprendre une phase de montée en température jusqu’à atteindre une température comprise entre 900° C et 1200°C, une phase de maintien de cette température pendant moins d’une heure et une phase de refroidissement jusqu’à atteindre la température ambiante.
La première sous-couche et/ou la troisième sous-couche est constituée d’un alliage choisi parmi NiPtAI ou MCrAIX, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel, et avec X égal à l’yttrium ou au silicium. La deuxième sous-couche peut être constituée d’un alliage choisi parmi AlHf ou MCrAlYHf, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel.
La troisième sous-couche peut être constituée d’un alliage choisi parmi NiPtAl ou MCrAIX, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel, et avec X égal à l’yttrium ou au silicium.
L’ensemble des étapes de dépôt peuvent être réalisées par un même dispositif de dépôt.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne une pièce en superalliage monocristallin à base de nickel exempt d’hafnium, protégée contre la corrosion par un procédé selon l’invention.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 représente une première étape du procédé selon l’invention.
La figure 2 représente une deuxième étape du procédé selon l’invention.
La figure 3 représente une troisième étape du procédé selon l’invention.
La figure 4 représente une quatrième étape du procédé selon l’invention.
La figure 5 représente une cinquième étape du procédé selon l’invention.
La figure 6 représente une sixième étape du procédé selon l’invention.
La figure 7 représente une septième étape du procédé selon l’invention.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Selon un aspect, l’invention concerne un procédé de protection contre la corrosion et l’oxydation d’une pièce réalisée en superalliage monocristallin à base de nickel, exempt d’hafnium. Le procédé comprend au moins les étapes suivantes consistant à :
- fabriquer une pièce en superalliage monocristallin à base de nickel exempt d’hafnium,
- déposer sur ladite pièce une première sous-couche, sans hafnium,
- déposer, sur ladite première sous-couche, une deuxième sous-couche dopée en hafnium,
- déposer, sur ladite deuxième sous-couche, une troisième sous-couche, sans hafnium,
- décaper par sablage ladite troisième sous-couche, pour arracher au moins partiellement ladite troisième sous-couche et augmenter la rugosité en surface de ladite deuxième sous- couche,
- réaliser un traitement d’oxydation de façon à obtenir une couche de matériau oxydé dopé par de l’hafnium,
- déposer une couche de barrière thermique sur ladite couche de matériau oxydé. Fabrication de la pièce en superalliage
Comme représenté sur la figure 1 , une première étape du procédé peut consister à fabriquer une pièce 1 en superalliage monocristallin à base de nickel dénué (exempt) d’hafnium.
La pièce 1 peut par exemple être obtenue par fonderie ou fabrication additive et présente la forme souhaitée.
Le tableau 1 ci-dessous représente plusieurs exemples de superalliages susceptibles d’être utilisés dans le procédé conforme à l’invention. Ils sont identifiés par les lettres A à F.
Tableau 1
Exemples de superalliages monocristallins à base de nickel sans hafnium Le terme «reste» correspond, pour chaque superalliage, au pourcentage massique résiduel pour atteindre 100% avec les différents autres composants mentionnés.
Dépôt de la première sous-couche
La deuxième étape du procédé est représentée sur la figure 2. Cette étape consiste à dépose une première sous-couche 2, sans hafnium. Cette première sous-couche 2 servira à limiter la diffusion de l’hafnium présent dans la deuxième sous-couche 3 dans la pièce 1. La première sous-couche 2 peut être constituée d’un alliage choisi parmi NiPtAl ou MCrAIX, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel, et avec X égal à l’yttrium ou au silicium.
La première sous-couche peut présenter une épaisseur comprise entre 5pm et 50pm.
La première sous-couche 2 peut être déposée par dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou, préférentiellement, par dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Dépôt de la deuxième sous-couche
La troisième étape représentée sur la figure 3, correspond au dépôt de la deuxième sous- couche 3. D’une manière particulièrement avantageuse, la deuxième sous-couche 3 est dopée en hafnium.
La deuxième sous-couche 3 peut être constituée d’un alliage choisi parmi AlHf ou
MCrAlYHf, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel.
En outre, le pourcentage massique (atomique) en hafnium C3 de la deuxième sous-couche 3 est calculée par rapport au volume de l’ensemble des sous-couches, en fonction du pourcentage massique moyen Cmoy en hafnium dans la pièce, selon :
C2V2 + C3V3 + C4V4
Cm°y ~ V2 + V3 + V4
Avec : C2 le pourcentage massique en hafnium dans la première sous-couche 2, V2 le volume de la première sous-couche 2, V3 le volume de la deuxième sous-couche 3, C4 le pourcentage massique en hafnium dans la troisième sous-couche 4 et V4 le volume de la troisième sous-couche 4.
D’une manière préférée, C2 et C4 sont nulles, donc :
C3V3
Cm°y ~ V2 + V3 + V4
Ce qui revient à écrire :
V2 + V3 + V4
C 3 = Cmoy - -
D’une manière particulièrement préférée, la troisième sous-couche 4 est entièrement arrachée lors du décapage et, la première sous-couche 2 et la deuxième sous-couche 3 présentent un volume identique. Ce qui signifie que, dans ce cas où V4=0 et V2=V3, alors : C3=2*Cmoy=1%. Ce qui, revient alors à avoir un pourcentage massique moyen en hafnium dans la pièce Cmoy de 0,5%.
D’une manière particulièrement avantageuse, l’hafnium présent dans la deuxième sous- couche 3 permet de renforcer les joints de grains de la deuxième sous-couche 3, bloquant ainsi la diffusion des cations métalliques et ralentissant la diffusion d’oxygène dans la deuxième sous-couche 3 et donc la cinétique d’oxydation de la deuxième sous-couche 3.
La deuxième sous-couche peut être déposée par dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou, préférentiellement, par dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Dépôt de la troisième sous-couche
La quatrième étape du procédé, représentée sur la figure 4, correspond au dépôt d’une troisième sous-couche 4, exempte d’hafnium.
La troisième sous-couche 4 est une disposition particulièrement avantageuse de
l’invention. En effet, tel que cela sera décrit ci-après, cette sous-couche est destinée à être décapée, et donc majoritairement arrachée, lors d’une étape de sablage, mais sa présence permet de préserver au maximum la deuxième sous-couche 3 lors du sablage (et donc de conserver un maximum d’hafnium).
La troisième sous-couche 4 peut être constituée du même alliage que la première sous- couche 2.
Ainsi, la troisième sous-couche 2 peut être constituée d’un alliage choisi parmi NiPtAl ou MCrAIX, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel, et avec X égal à l’yttrium ou au silicium.
De même que pour les sous-couches précédentes, la troisième sous-couche 4 peut être déposée selon un procédé PVD ou préférentiellement CVD.
Il est remarquable que, d’une manière particulièrement avantageuse, les trois sous- couches peuvent être projetées par le même dispositif de dépôt. Cette disposition permet de simplifier le procédé selon l’invention (par rapport aux procédés de l’art antérieur).
Sablage
La cinquième étape du procédé est une étape de décapage par sablage de la troisième sous-couche 4. Le sablage permet de préparer le dépôt de la barrière thermique par projection thermique de type Suspension Plasma Spraying (SPS), notamment en
augmentant la rugosité de la surface sur laquelle va être réalisée la projection thermique.
D’une manière particulièrement avantageuse, en effectuant le sablage sur la troisième sous-couche 4, qui va être tout ou partiellement arrachée, on préserve la deuxième sous- couche 3. Ainsi, à l’issue du sablage la couche extérieure est soit de nouveau la deuxième sous-couche 3 (comme représenté sur la figure 5) soit une fraction résiduelle de la troisième sous-couche 4, mais avec un état de surface modifié (la rugosité en surface de ladite deuxième ou troisième sous-couche 3, 4 affleurant est augmentée), et elle présente toujours, sensiblement, le pourcentage massique en hafnium C3 désiré.
Dans la suite de la présente description, on désignera comme sous-couche « supérieure » la deuxième ou la troisième sous-couche 3, 4 affleurant, et à l'état de surface modifié, telle qu’obtenue après décapage au moins partiel de la troisième sous-couche 4. Plus précisément, si la troisième sous-couche 3 est pratiquement entièrement décapée, la sous- couche supérieure est la deuxième sous-couche 2, et sinon c’est toujours la troisième sous- couche 3, du moins ce qu’il en reste.
Oxydation
La sixième étape du procédé est une étape d’oxydation en surface, i.e. de la sous-couche supérieure, de façon à obtenir une couche de matériau oxydé 5 dopé par de l’hafnium.
Plus précisément, une partie de surface de la sous-couche supérieure subit l’oxydation de sorte que le matériau de cette partie de surface est transformé (il est oxydé). Le traitement d’oxydation, représenté sur la figure 6, permet d’obtenir une couche de matériau oxydé 5 dopé en hafnium. Plus précisément, d’une manière préférentielle, il s’agit d’une couche d’oxyde d’aluminium (A1203, appelé aussi alumine) comprenant de l’hafnium dans ses joints de grains, autrement dit une couche d’oxyde d’aluminium dopée au niveau de ses joints de grains par de l’hafnium. Ce traitement d’oxydation est réalisé à l’intérieur d’une enceinte sous pression partielle d’oxygène ou d’argon.
Les différentes étapes du traitement d’oxydation sont de préférence les suivantes :
- montée en température : de préférence 80° C à 100° C/mn,
-pallier d’oxydation : 0,5 h à 1 h, à une température comprise entre 900° C et 1200° C,
- refroidissement, diminution de température : de préférence 80° C à 100° C/mn.
Dépôt de la barrière thermique
Enfin, la dernière étape du procédé, représentée sur la figure 7 est une étape de dépôt de la barrière thermique 6. D’une manière préférentielle, la barrière thermique 6 est déposée selon une méthode de projection thermique SPS.
Il est remarquable que la barrière thermique est déposée directement sur la couche de matériau oxydé 5. Ainsi, l’hafnium présent dans la deuxième sous-couche 3 et dans la couche de matériau oxydé 5 peut diffuser dans la barrière thermique de sorte à en prolonger la durée de vie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de protection contre la corrosion et l’oxydation d’une pièce réalisée en superalliage monocristallin à base de nickel, exempt d’hafnium, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes consistant à :
- fabriquer une pièce (1 ) en superalliage monocristallin à base de nickel exempt d’hafnium,
- déposer sur ladite pièce une première sous-couche (2), sans hafnium,
- déposer, sur ladite première sous-couche (2), une deuxième sous-couche (3) dopée en hafnium,
- déposer, sur ladite deuxième sous-couche (3), une troisième sous-couche (4), sans hafnium,
- décaper par sablage ladite troisième sous-couche (4), pour arracher au moins
partiellement ladite troisième sous-couche (4) et augmenter la rugosité en surface d’une sous-couche supérieure formée par ladite deuxième sous-couche (3) et au moins partiellement par la troisième sous-couche (4),
- réaliser un traitement d’oxydation de façon à obtenir en surface une couche de matériau oxydé (5) dopé par de l’hafnium,
- déposer une couche de barrière thermique (6) sur ladite couche de matériau oxydé (5).
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite couche de barrière thermique (6) est déposée par projection thermique selon une méthode du type Suspension Plasma Spraying.
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite couche de barrière thermique (6) est déposée selon une méthode de dépôt physique en phase vapeur PVD de préférence par pulvérisation cathodique.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel la troisième sous-couche (4) est intégralement arrachée lors du décapage par sablage.
5. Procédé selon l’un quelconque des revendications précédentes dans lequel le
pourcentage massique d’hafnium (C3) dans la deuxième sous-couche (3) correspond à une valeur prédéterminée en fonction d’un pourcentage massique moyen (Cmoy) en hafnium dans la pièce (1 ) attendu.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le pourcentage massique d’hafnium dans la deuxième sous-couche 3 est déterminée de la manière suivante :
avec V2 le volume de la première sous-couche (2), V3 le volume de la deuxième sous couche (3) et V4 le volume de la troisième sous-couche (4) et Cmoy le pourcentage massique moyen en hafnium dans la pièce (1 ).
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement d’oxydation de ladite deuxième sous-couche (3) est réalisé par un traitement thermique sous pression partielle d’oxygène ou d’argon, ce traitement thermique comprenant une phase de montée en température jusqu’à atteindre une température comprise entre 900° C et 1200°C, une phase de maintien de cette température pendant moins d’une heure et une phase de refroidissement jusqu’à atteindre la température ambiante.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première sous-couche (2) et/ou la troisième sous-couche (4) est constituée d’un alliage choisi parmi NiPtAl ou MCrAIX, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel, et avec X égal à l’yttrium ou au silicium.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième sous-couche (3) est constituée d’un alliage choisi parmi AlHf ou MCrAlYHf, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la troisième sous-couche (4) est constituée d’un alliage choisi parmi NiPtAl ou MCrAIX, avec M égal au cobalt, au nickel, ou au cobalt-nickel, et avec X égal à l’yttrium ou au silicium.
11. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’ensemble des étapes de dépôt sont réalisées par un même dispositif de dépôt.
12. Pièce (1 ) en superalliage monocristallin à base de nickel exempt d’hafnium, protégée contre la corrosion par un procédé selon l’une des revendication 1 à 11.
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2076091A1 (fr) * 1991-09-09 1993-03-10 Edward H. Goldman Compose de superalliage a revetements protecteurs en matiere particulaire et methode de preparation connexe
EP1411148A1 (fr) * 2002-10-15 2004-04-21 ALSTOM Technology Ltd Procédé pour la déposition d'un couche de liaison à base de MCrAlY sur un article et l'article revêtu obtenu par ce procédé
US20050079370A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-14 Corderman Reed Roeder Nano-multilayered structures, components and associated methods of manufacture
CA2739008C (fr) * 2008-09-30 2015-04-07 Rolls-Royce Corporation Revetement incluant une couche a base de silicate de terre rare comprenant une seconde phase
FR2941967B1 (fr) * 2009-02-11 2011-05-13 Snecma Methode de fabrication d'une barriere thermique recouvrant une piece realisee dans un substrat metallique en superalliage et piece thermomecanique resultant de cette methode de traitement
JP5620577B2 (ja) * 2010-07-23 2014-11-05 ロールス−ロイス コーポレイション Ｃｍａｓ耐性遮熱コーティング層を含む遮熱コーティング
CN102127738B (zh) * 2010-11-25 2013-01-30 北京航空航天大学 一种多层热障涂层及其制备方法
CN103966615B (zh) * 2014-04-11 2016-06-29 北京航空航天大学 一种1200℃完全抗氧化的二元微量活性元素掺杂的PtNiAl粘结层及其制备方法
FR3052463B1 (fr) * 2016-06-10 2020-05-08 Safran Procede de fabrication d'une piece en superalliage a base de nickel contenant de l'hafnium
FR3052464B1 (fr) * 2016-06-10 2018-05-18 Safran Procede de protection contre la corrosion et l'oxydation d'une piece en superalliage monocristallin a base de nickel exempt d'hafnium

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