EP4013908B1 - Procédé de revêtement d'une pièce de turbomachine - Google Patents

Procédé de revêtement d'une pièce de turbomachine Download PDF

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EP4013908B1
EP4013908B1 EP20754794.4A EP20754794A EP4013908B1 EP 4013908 B1 EP4013908 B1 EP 4013908B1 EP 20754794 A EP20754794 A EP 20754794A EP 4013908 B1 EP4013908 B1 EP 4013908B1
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EP
European Patent Office
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potential difference
voltage
paint
equal
phase
Prior art date
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EP20754794.4A
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German (de)
English (en)
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EP4013908A1 (fr
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Stéphane KNITTEL
Léa Rébecca GANI
Florence Ansart
Romain NOIVILLE
Pierre-Louis Taberna
Julien WAGNER
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 Aircraft Engines SAS
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Toulouse III Paul Sabatier
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Toulouse III Paul Sabatier
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Toulouse III Paul Sabatier filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP4013908A1 publication Critical patent/EP4013908A1/fr
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/18—Electrophoretic coating characterised by the process using modulated, pulsed, or reversing current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/02—Electrophoretic coating characterised by the process with inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/12—Electrophoretic coating characterised by the process characterised by the article coated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment

Definitions

  • the present invention relates to a process for coating a turbomachine part with a paint, for example with an anti-corrosion paint, by implementing an electrophoresis deposition step.
  • High mechanical strength steels such as Maraging 250 or ML340 can be used to form turbomachine parts. These steels can, however, be susceptible to corrosion in operation.
  • first voltage stabilization phase and “second voltage stabilization phase” will be respectively designated in the following by “first phase” and “second phase”.
  • ratio R ratio of the first phase] / [duration of the first phase + duration of the second phase]
  • the invention makes it possible to obtain a homogeneous and dense coating, conferring for example satisfactory protection against corrosion.
  • the invention makes it possible, in particular, to avoid the phenomenon of “bubbling” of the electrolyte associated with the electrolysis of water which can be encountered when a direct voltage is imposed during electrophoresis. This “bubbling” phenomenon leads to a much less homogeneous coating and therefore significantly less efficient.
  • the invention is based on the implementation of an electrophoresis technique with specific electrical parameters, which makes it possible to obtain the desired coating in a simple manner.
  • the electrophoresis technique used in the invention also makes it possible to better control the thickness of the coating deposited compared to projection using a paint gun. It is therefore of particular interest for coating parts with complex geometry.
  • the absolute value of the first potential difference is less than or equal to 15V.
  • the absolute value of the first potential difference can be less than or equal to 10V, for example less than or equal to 7V.
  • the absolute value of the first potential difference can be between 2V and 15V, for example example between 2V and 10V, for example between 5V and 10V, for example between 5V and 7V or between 2V and 7V.
  • the absolute value of the second potential difference is less than or equal to 5V.
  • the ratio R is between 1/10 and 1/3.
  • the ratio R can be between 1/10 and 1/4.
  • the ratio R can still be between 1/6 and 1/3 or between 1/6 and 1/4.
  • the pulsed voltage cycles are repeated with a frequency less than or equal to 1 kHz during electrophoretic deposition.
  • Limiting the repetition frequency of the pulsed voltage cycles is advantageous in order to increase the relaxation time of the system between two successive first phases, which makes it possible to further improve the homogeneity of the coating obtained.
  • said frequency may be less than or equal to 100 Hz, or even less than or equal to 10 Hz.
  • the paint is inorganic.
  • the paint is an anti-corrosion paint.
  • the part is an aircraft turbomachine part.
  • the part 1 to be coated is immersed in a bath of a paint 10 which is for example an anti-corrosion paint.
  • a paint 10 which is for example an anti-corrosion paint.
  • the surface of the part 1 intended to be coated with the paint may have been prepared beforehand in a conventional manner by a chemical and/or mechanical stripping step.
  • Part 1 may be made of metallic material, for example aluminum or aluminum alloy, steel or superalloy based on nickel or cobalt.
  • Part 1 may be an aircraft turbomachine part.
  • Part 1 may be a turbomachine blade, such as a turbine blade or a compressor blade, a turbine shaft or part of a turbine shaft, a compressor shaft or part of a compressor shaft.
  • Part 1 constitutes an electrode which is connected to a first terminal of a voltage generator G.
  • a counter-electrode 20 is present facing the surface of the part 1 to be coated and is also immersed in the paint bath 10.
  • the counter-electrode 20 is connected to a second terminal of the voltage generator G, different from the first thick headed.
  • the generator G imposes specific pulsed voltage cycles between the part 1 and the counter electrode 20 which will be illustrated in more detail below in connection with the figures 3 and 4 .
  • a stirring means (not shown) may be present in the paint bath 10 in order to ensure mixing of this bath during deposition.
  • a commercial paint known per se, can be used.
  • the paint 10 is typically in the form of a suspension comprising solid particles 11 dispersed in a liquid medium.
  • the paint 10 can be free of chromium at the oxidation state +VI in order to be compatible with the “Registration, evaluation and authorization of chemicals” (“REACH”) regulation.
  • Paint 10 may contain chromium at oxidation state +III.
  • SERMETEL W® the paint marketed under the reference SERMETEL W® by the company PRAXAIR.
  • the particles 11 of the paint 10 may comprise one or more pigments, for example one or more anti-corrosion pigments in the case of an anti-corrosion paint.
  • These pigments are typically chosen from: metal phosphates, for example zinc phosphate, metal chromates, such as magnesium chromate, or halozirconates, or from mixtures of such compounds.
  • Electrically conductive particles, such as aluminum particles, can be added to the pigment(s). The addition of these conductive particles makes it possible to give layer 6 an electrically conductive character, which makes it possible to avoid a self-limiting effect of deposition by electrophoresis and to be able, if desired, to deposit a layer 6 relatively thick.
  • the treated surface can become more and more insulating as layer 6 is deposited, slowing down or even naturally stopping its formation.
  • the thickness e of the deposited layer 6 may be greater than or equal to 35 ⁇ m, for example between 35 ⁇ m and 70 ⁇ m.
  • the average size D50 of the particles 11 of the paint 10, possibly agglomerated, may be less than or equal to 10 ⁇ m, for example between 0.1 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the liquid medium of the paint can typically include a binder and a solvent.
  • the paint 10 may optionally also comprise one or more additives making it possible to adjust its properties, such as its viscosity or the stability of the suspension.
  • the generator G imposes a variable potential difference between the part 1 and the counter-electrode 20. Due to the application of an electric field between the part 1 and the counter-electrode 20, the particles 11 of electrically charged paint moves and is deposited on part 1 in order to obtain layer 6.
  • the example illustrated in figures 1 and 2 concerns the case where part 1 is negatively charged during the first phases of the tension cycles, particles 11 being positively charged. The particles 11 are thus deposited on the part 1 during the first phases of the tension cycles. However, we do not depart from the scope of the invention if the part 1 is positively charged during the first phases of the tension cycles and the particles negatively charged.
  • the particles 11 when they are positively charged, they can have a zeta potential greater than or equal to 1 mV, for example greater than or equal at 10 mV.
  • the zeta potential of the particles 11 can typically be between 1 mV and 100 mV, for example between 10 mV and 30 mV.
  • each voltage cycle C1 comprises a first positive voltage stabilization phase P1 during which a first constant potential difference DDP1 is imposed between the part 1 and the counter electrode 20.
  • the potential differences correspond to the difference following: [(electric potential of part 1) - (electric potential of counter electrode 20)].
  • the first potential difference DDP1 is between 0.1V and 30V, for example between 5V and 7V.
  • Each voltage cycle C1 further comprises a second voltage stabilization phase P2 during which a second constant potential difference DDP2 is imposed between the part 1 and the counter electrode 20.
  • Each voltage cycle C1 comprises a single first phase P1 and a single second phase P2.
  • the absolute value of the second potential difference DDP2 is less than the first potential difference DDP1.
  • the absolute value of the second potential difference DDP2 may be less than or equal to half of the first potential difference DDP1.
  • the absolute value of the second potential difference DDP2 can be less than or equal to 5V.
  • a second negative potential difference DDP2 This case corresponds to the application of an alternating voltage between part 1 and counter electrode 20 during electrophoresis deposition. Alternatively, we could have a zero or positive DDP2 potential difference.
  • the relative durations of the first phases P1 and the second phases P2 are controlled within the framework of the invention.
  • the ratio R which corresponds to the ratio T1 / [T1 + T2], is fixed at a predetermined value between 1/10 and 1/2, where T1 designates the duration of the first phase P1 and T2 the duration of the second phase P2.
  • the ratio R is, for example, between 1/6 and 1/4.
  • the C1 cycles of pulsed voltage can be repeated periodically during electrophoretic deposition as illustrated.
  • the repetition frequency of the pulsed voltage cycles may be less than or equal to 1 kHz, for example less than or equal to 100 Hz, for example less than or equal to 5 Hz.
  • This frequency can be between 0.1 Hz and 1kHz, for example between 0.1 Hz and 100 Hz, for example between 1 Hz and 100 Hz, for example between 1 Hz and 10 Hz, or even between 1 Hz and 5 Hz.
  • C1 pulsed voltage cycles can be applied for a duration greater than or equal to 1 minute. This duration may be less than or equal to 30 minutes, for example less than or equal to 10 minutes. This duration can be between 1 minute and 30 minutes, for example between 1 minute and 10 minutes.
  • each voltage cycle C10 comprises a first negative voltage stabilization phase P10 during which a first constant potential difference DDP10 is imposed between part 1 and counter-electrode 20.
  • the absolute value of the potential difference DDP10 checks the values indicated above.
  • Each voltage cycle C10 further comprises a second voltage stabilization phase P20 during which a second constant potential difference DDP20 is imposed between the part 1 and the counter electrode 20.
  • This second potential difference DDP20 verifies the conditions mentioned above.
  • the durations T10 and T20 of the stabilization phases P10 and P20 verify, for their part, the same relative ratio condition as T1 and T2.
  • the R ratio can vary between 1/10 and 1/3. It will be noted that for relatively high values of the R ratio, close to 1/2 and outside the invention, it may be preferable to implement first potential differences limited in absolute value in order to improve the homogeneity of the layer formed.
  • the method of the invention can be implemented for the coating of a blade 21 of a turbomachine, comprising for example a foot 22, a blade 24 and a head 26, like that illustrated very schematically on the figure 5 .
  • the invention obviously applies to other types of turbomachine parts, such as those listed above for example.
  • An anti-corrosion paint was deposited using a two-electrode electrophoretic system comprising a platinum electrode and a 15CDV6 steel electrode.
  • the anti-corrosion paint deposited was the paint marketed under the reference SERMETEL W ® by the company PRAXAIR.
  • a first test according to the invention was carried out by imposing a succession of pulsed voltage cycles, each pulsed voltage cycle had a first positive voltage stabilization phase at 10V and a second voltage stabilization phase at 0V.
  • the part to be coated was positively charged during the first phases.
  • Each pulsed voltage cycle had an R ratio of 1/3.
  • the voltage cycles were repeated at a frequency of 1 Hz and electrophoretic deposition was carried out for a period of 5 minutes.
  • Figure 6 is a photograph showing the appearance of the coating obtained.

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Description

    Domaine Technique
  • La présente invention concerne un procédé de revêtement d'une pièce de turbomachine par une peinture, par exemple par une peinture anti-corrosion, en mettant en oeuvre une étape de dépôt par électrophorèse.
    • Technique antérieure
  • Les aciers à haute résistance mécanique tels que le Maraging 250 ou le ML340 peuvent être utilisés pour former des pièces de turbomachine. Ces aciers peuvent toutefois être sensibles à la corrosion en fonctionnement.
  • Afin de protéger les pièces de la corrosion, il est connu de les revêtir par des peintures anti-corrosion projetées à l'aide d'un pistolet à peinture. Avec ce type de méthode, la maîtrise des épaisseurs de peinture appliquée peut être relativement délicate, en particulier si la pièce présente une géométrie complexe. On peut alors obtenir des revêtements non conformes ne présentant pas une résistance à la corrosion satisfaisante.
  • Il est donc souhaitable de disposer d'un procédé de dépôt d'un revêtement, par exemple d'un revêtement anti-corrosion, permettant d'obtenir de manière simple un revêtement ayant les propriétés désirées, par exemple une protection anti-corrosion satisfaisante.
  • Dans l'article Faradayic Process for Electrophoretic Déposition of Thermal Barrier Coatings. In Advanced Processing and Manufacturing Technologies for Structural and Multifunctional Materials Il: Ceramic Engineering and Science Proceedings, Volume 29, Issue 9 (2008), Kell, J., McCrabb, H. and Kumar, B. décrivent un procédé de revêtement d'une pièce de turbomachine par dépôt de zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium, une tension de 25V, 50V, 100V ou 200V étant appliquée sous forme d'impulsions.
    • Exposé de l'invention
  • L'invention concerne un procédé de revêtement d'une pièce de turbomachine, comprenant :
    • le dépôt d'une peinture par électrophorèse sur la pièce de turbomachine, la tension entre la pièce et une contre-électrode étant contrôlée durant le dépôt en imposant une succession de cycles de tension pulsée, chacun de ces cycles ayant :
      1. (i) une première phase de stabilisation en tension durant laquelle une première différence de potentiel est imposée entre la pièce et la contre-électrode, et une deuxième phase de stabilisation en tension durant laquelle une deuxième différence de potentiel est imposée entre la pièce et la contre-électrode, la valeur absolue de la première différence de potentiel étant comprise entre 0,1V et 30V, et la valeur absolue de la deuxième différence de potentiel étant inférieure à la valeur absolue de la première différence de potentiel, et
      2. (ii) un rapport R [durée de la première phase] / [durée de la première phase + durée de la deuxième phase] compris entre 1/10 et 1/3.
  • Dans un souci de concision, les expressions « première phase de stabilisation en tension » et « deuxième phase de stabilisation en tension » seront respectivement désignées dans la suite par « première phase » et « deuxième phase ». Le rapport R [durée de la première phase] / [durée de la première phase + durée de la deuxième phase] sera quant à lui désigné dans la suite par l'expression « rapport R ».
  • Grâce l'emploi des cycles de tension pulsée décrits plus haut, l'invention permet d'obtenir un revêtement homogène et dense, conférant par exemple une protection satisfaisante contre la corrosion. L'invention permet, en particulier, d'éviter le phénomène de « bullage » de l'électrolyte associé à l'électrolyse de l'eau qui peut être rencontré lorsqu'une tension continue est imposée durant l'électrophorèse. Ce phénomène de « bullage » conduit à un revêtement beaucoup moins homogène et donc significativement moins performant. L'invention repose sur la mise en oeuvre d'une technique d'électrophorèse avec des paramètres électriques spécifiques, ce qui permet d'obtenir de manière simple le revêtement désiré. La technique d'électrophorèse mise en oeuvre dans l'invention permet en outre de mieux maîtriser l'épaisseur du revêtement déposé par rapport à la projection à l'aide d'un pistolet à peinture. Elle présente ainsi un intérêt tout particulier pour revêtir des pièces ayant une géométrie complexe.
  • Dans un exemple de réalisation, la valeur absolue de la première différence de potentiel est inférieure ou égale à 15V.
  • L'utilisation d'une première différence de potentiel limitée en valeur absolue permet d'améliorer davantage encore l'homogénéité du revêtement obtenu.
  • En particulier, la valeur absolue de la première différence de potentiel peut être inférieure ou égale à 10V, par exemple inférieure ou égale à 7V. La valeur absolue de la première différence de potentiel peut être comprise entre 2V et 15V, par exemple entre 2V et 10V, par exemple entre 5V et 10V, par exemple entre 5V et 7V ou entre 2V et 7V.
  • Dans un exemple de réalisation, la valeur absolue de la deuxième différence de potentiel est inférieure ou égale à 5V.
  • L'utilisation d'une deuxième différence de potentiel limitée en valeur absolue permet d'améliorer davantage encore l'homogénéité du revêtement obtenu.
  • Selon l'invention, le rapport R est compris entre 1/10 et 1/3.
  • La mise en oeuvre de ces valeurs pour le rapport R permet d'améliorer davantage encore l'homogénéité du revêtement obtenu.
  • En particulier, le rapport R peut être compris entre 1/10 et 1/4. Le rapport R peut encore être compris entre 1/6 et 1/3 ou entre 1/6 et 1/4.
  • Dans un exemple de réalisation, les cycles de tension pulsée sont répétés avec une fréquence inférieure ou égale à 1 kHz durant le dépôt par électrophorèse.
  • Le fait de limiter la fréquence de répétition des cycles de tension pulsée est avantageux afin d'augmenter le temps de relaxation du système entre deux premières phases successives, ce qui permet d'améliorer davantage encore l'homogénéité du revêtement obtenu.
  • En particulier, ladite fréquence peut être inférieure ou égale à 100 Hz, voire inférieure ou égale à 10 Hz.
  • Dans un exemple de réalisation, la peinture est inorganique.
  • L'emploi d'une peinture inorganique est avantageux lorsque la pièce de turbomachine est destinée à fonctionner à des températures relativement élevées en dehors du domaine de stabilité des peintures organiques.
  • Dans un exemple de réalisation, la peinture est une peinture anti-corrosion.
  • Dans un exemple de réalisation, la pièce est une pièce de turbomachine d'aéronef.
    • Brève description des dessins
    • [Fig. 1] La figure 1 illustre, de manière schématique et partielle, la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 2] La figure 2 illustre, de manière schématique et partielle, la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 3] La figure 3 illustre un exemple de succession de cycles de tension pulsée pouvant être mise en oeuvre dans le cadre de l'invention.
    • [Fig. 4] La figure 4 illustre un exemple de succession de cycles de tension pulsée pouvant être mise en oeuvre dans le cadre de l'invention.
    • [Fig. 5] La figure 5 représente, de manière schématique, une aube de turbomachine pouvant être revêtue par le procédé selon l'invention.
    • [Fig. 6] La figure 6 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 7] La figure 7 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé hors invention.
    • [Fig. 8] La figure 8 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 9] La figure 9 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 10] La figure 10 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 11] La figure 11 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 12] La figure 12 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 13] La figure 13 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 14] La figure 14 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 15] La figure 15 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 16] La figure 16 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    • [Fig. 17] La figure 17 est une photographie montrant le revêtement obtenu dans le cadre d'un procédé selon l'invention.
    Description des modes de réalisation
  • En référence aux figures 1 et 2, la pièce 1 à revêtir est immergée dans un bain d'une peinture 10 qui est par exemple une peinture anti-corrosion. La surface de la pièce 1 destinée à être revêtue par la peinture peut avoir été préparée au préalable de manière classique par une étape de décapage chimique et / ou mécanique.
  • La surface de la pièce 1 destinée à être revêtue comprend un matériau conducteur de l'électricité. La pièce 1 peut être en matériau métallique, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium, en acier ou en superalliage à base de nickel ou de cobalt. La pièce 1 peut être une pièce de turbomachine d'aéronef. La pièce 1 peut être une aube de turbomachine, comme une aube de turbine ou une aube de compresseur, un arbre de turbine ou une partie d'un arbre de turbine, un arbre de compresseur ou une partie d'un arbre de compresseur.
  • La pièce 1 constitue une électrode qui est reliée à une première borne d'un générateur G de tension. Une contre-électrode 20 est présente en regard de la surface de la pièce 1 à revêtir et est aussi immergée dans le bain de peinture 10. La contre-électrode 20 est reliée à une deuxième borne du générateur G de tension, différente de la première borne.
  • Durant le dépôt par électrophorèse, le générateur G impose des cycles de tension pulsée spécifiques entre la pièce 1 et la contre-électrode 20 qui seront illustrés plus en détails dans la suite en lien avec les figures 3 et 4. Un moyen d'agitation (non représenté) peut être présent dans le bain de peinture 10 afin d'assurer un brassage de ce bain durant le dépôt.
  • On peut utiliser une peinture 10 commerciale, connue en soi. La peinture 10 est typiquement sous la forme d'une suspension comprenant des particules solides 11 dispersées dans un milieu liquide. Avantageusement, la peinture 10 peut être dépourvue de chrome au degré d'oxydation +VI afin d'être compatible du règlement « Enregistrement, évaluation et autorisation des produits chimiques » (« REACH »). La peinture 10 peut comporter du chrome au degré d'oxydation +III. A titre d'exemple de peinture 10 utilisable, on peut par exemple citer la peinture commercialisée sous la référence SERMETEL W® par la société PRAXAIR.
  • Les particules 11 de la peinture 10 peuvent comprendre un ou plusieurs pigments, par exemple un ou plusieurs pigments anti-corrosion dans le cas d'une peinture anti-corrosion. Ces pigments sont typiquement choisis parmi : les phosphates métalliques, par exemple le phosphate de zinc, les chromates métalliques, comme le chromate de magnésium, ou les halogéno-zirconates, ou parmi les mélanges de tels composés. On peut adjoindre au(x) pigment(s), des particules conductrices de l'électricité, comme des particules en aluminium. L'adjonction de ces particules conductrices permet de conférer à la couche 6 un caractère conducteur de l'électricité, ce qui permet d'éviter un effet auto-limitant du dépôt par électrophorèse et de pouvoir, si cela est souhaité, déposer une couche 6 relativement épaisse. Dans le cas où de telles particules conductrices ne sont pas présentes, la surface traitée peut devenir de plus en plus isolante au fur et à mesure du dépôt de la couche 6, ralentissant voire stoppant naturellement la formation de celle-ci. A titre illustratif, l'épaisseur e de la couche 6 déposée peut être supérieure ou égale à 35 µm, par exemple comprise entre 35 µm et 70 µm.
  • A titre illustratif, la taille moyenne D50 des particules 11 de la peinture 10, éventuellement agglomérées, peut être inférieure ou égale à 10 µm, par exemple comprise entre 0,1 µm et 10 µm. Le milieu liquide de la peinture peut typiquement comporter un liant et un solvant. La peinture 10 peut éventuellement comprendre en outre un ou plusieurs additifs permettant d'ajuster ses propriétés, telles que sa viscosité ou la stabilité de la suspension.
  • Durant le dépôt, le générateur G impose une différence de potentiel variable entre la pièce 1 et la contre-électrode 20. Du fait de l'application d'un champ électrique entre la pièce 1 et la contre-électrode 20, les particules 11 de peinture chargées électriquement se déplacent et se déposent sur la pièce 1 afin d'obtenir la couche 6. L'exemple illustré aux figures 1 et 2 concerne le cas où la pièce 1 est chargée négativement durant les premières phases des cycles de tension, les particules 11 étant quant à elles chargées positivement. Les particules 11 sont ainsi déposées sur la pièce 1 durant les premières phases des cycles de tension. On ne sort toutefois pas du cadre de l'invention si la pièce 1 est chargée positivement durant les premières phases des cycles de tension et les particules chargées négativement. A titre illustratif, lorsque les particules 11 sont chargées positivement, elles peuvent présenter un potentiel zêta supérieur ou égal à 1 mV, par exemple supérieur ou égal à 10 mV. Le potentiel zêta des particules 11 peut typiquement être compris entre 1 mV et 100 mV, par exemple entre 10 mV et 30 mV.
  • La description précédente s'est attachée à décrire le système électrophorétique et la formation de la couche 6 en lien avec les figures 1 et 2. On va maintenant décrire les figures 3 et 4 qui illustrent des exemples de cycles de tension pulsée pouvant être mis en oeuvre dans le cadre de l'invention.
  • Selon l'exemple de la figure 3, chaque cycle de tension C1 comprend une première phase P1 de stabilisation en tension positive durant laquelle une première différence de potentiel DDP1 constante est imposée entre la pièce 1 et la contre-électrode 20. Sauf mention contraire, les différences de potentiel correspondent à la différence suivante : [(potentiel électrique de la pièce 1) - (potentiel électrique de la contre-électrode 20)]. La première différence de potentiel DDP1 est comprise entre 0,1V et 30V, par exemple entre 5V et 7V. La figure 3 concerne le cas où la pièce 1 est chargée positivement durant les premières phases P1 à un potentiel supérieur à celui de la contre-électrode 20 mais on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque la pièce est chargée négativement durant ces phases comme illustré sur la figure 4 qui sera abordée plus bas. Chaque cycle de tension C1 comprend en outre une deuxième phase P2 de stabilisation en tension durant laquelle une deuxième différence de potentiel DDP2 constante est imposée entre la pièce 1 et la contre-électrode 20. Chaque cycle de tension C1 comprend une unique première phase P1 et une unique deuxième phase P2. La valeur absolue de la deuxième différence de potentiel DDP2 est inférieure à la première différence de potentiel DDP1. La valeur absolue de la deuxième différence de potentiel DDP2 peut être inférieure ou égale à la moitié de la première différence de potentiel DDP1. La valeur absolue de la deuxième différence de potentiel DDP2 peut être inférieure ou égale à 5V. Dans l'exemple illustré à la figure 3, on a représenté le cas d'une deuxième différence de potentiel DDP2 négative. Ce cas correspond à l'application d'une tension alternative entre la pièce 1 et la contre-électrode 20 durant le dépôt par électrophorèse. On pourrait en variante avoir une différence de potentiel DDP2 nulle ou positive.
  • Durant le dépôt par électrophorèse, il y a alternance entre les premières phases P1 de stabilisation en tension et les deuxièmes phases P2 de stabilisation en tension. Il y a ainsi successivement : réalisation d'une première phase P1 de stabilisation en tension d'un premier cycle, puis d'une deuxième phase P2 de stabilisation en tension de ce premier cycle, puis réalisation d'une première phase P1 de stabilisation en tension d'un deuxième cycle, puis d'une deuxième phase P2 de stabilisation en tension de ce deuxième cycle et ainsi de suite.
  • Comme indiqué plus haut, les durées relatives des premières phases P1 et des deuxièmes phases P2 sont contrôlées dans le cadre de l'invention. Ainsi pour chaque cycle C1 de tension pulsée, le rapport R, qui correspond au rapport T1 / [T1 + T2], est fixé à une valeur prédéterminée comprise entre 1/10 et 1/2, où T1 désigne la durée de la première phase P1 et T2 la durée de la deuxième phase P2. Le rapport R est, par exemple, compris entre 1/6 et 1/4.
  • Les cycles C1 de tension pulsée peuvent être répétés de manière périodique durant le dépôt par électrophorèse comme illustré. La fréquence de répétition des cycles de tension pulsée peut être inférieure ou égale à 1 kHz, par exemple inférieure ou égale à 100 Hz, par exemple inférieure ou égale à 5Hz. Cette fréquence peut être comprise entre 0,1 Hz et 1kHz, par exemple entre 0,1 Hz et 100 Hz, par exemple entre 1 Hz et 100 Hz, par exemple entre 1 Hz et 10 Hz, voire entre 1 Hz et 5 Hz. Les cycles C1 de tension pulsée peuvent être appliqués pendant une durée supérieure ou égale à 1 minute. Cette durée peut être inférieure ou égale à 30 minutes, par exemple inférieure ou égale à 10 minutes. Cette durée peut être comprise entre 1 minute et 30 minutes, par exemple entre 1 minute et 10 minutes. On a représenté à la figure 4 une variante dans laquelle la pièce est chargée négativement durant les premières phases P10 de stabilisation en tension. Ainsi dans ce cas, chaque cycle de tension C10 comprend une première phase P10 de stabilisation en tension négative durant laquelle une première différence de potentiel DDP10 constante est imposée entre la pièce 1 et la contre-électrode 20. La valeur absolue de la différence de potentiel DDP10 vérifie les valeurs indiquées plus haut. Chaque cycle de tension C10 comprend en outre une deuxième phase P20 de stabilisation en tension durant laquelle une deuxième différence de potentiel DDP20 constante est imposée entre la pièce 1 et la contre-électrode 20. Cette deuxième différence de potentiel DDP20 vérifie les conditions évoquées plus haut. Sur l'exemple de la figure 4, on a représenté le cas d'une deuxième différence de potentiel DDP20 positive mais on ne sort pas du cadre de l'invention si DDP20 est nulle ou négative. Les durées T10 et T20 des phases de stabilisation P10 et P20 vérifient, quant à elles, la même condition de rapport relatif que T1 et T2.
  • D'une manière générale, le rapport R peut varier entre 1/10 et 1/3. On notera que pour des valeurs du rapport R relativement élevées, proches de 1/2 et hors invention, il peut être préférable de mettre en oeuvre des premières différences de potentiel limitées en valeur absolue afin d'améliorer l'homogénéité de la couche formée.
  • Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre pour le revêtement d'une aube 21 de turbomachine, comportant par exemple un pied 22, une pale 24 et une tête 26, comme celle illustrée très schématiquement sur la figure 5. L'invention s'applique bien entendu à d'autres types de pièces de turbomachine, comme celles listées plus haut par exemple.
    • Exemples Exemple 1
  • On a déposé une peinture anti-corrosion à l'aide d'un système électrophorétique à deux électrodes comprenant une électrode de platine et une électrode d'acier 15CDV6. La peinture anti-corrosion déposée était la peinture commercialisée sous la référence SERMETEL W® par la société PRAXAIR.
  • Un premier essai selon l'invention a été réalisé en imposant une succession de cycles de tension pulsée, chaque cycle de tension pulsée avait une première phase de stabilisation en tension positive à 10V et une deuxième phase de stabilisation en tension à 0V. La pièce à revêtir a été chargée positivement durant les premières phases. Chaque cycle de tension pulsée avait un rapport R de 1/3. Les cycles de tension ont été répétés à une fréquence de 1Hz et le dépôt par électrophorèse a été réalisé pendant une durée de 5 minutes. La figure 6 est une photographie montrant l'aspect du revêtement obtenu.
  • A titre de comparaison, un deuxième essai hors invention a été réalisé avec le même système électrophorétique mais en imposant une tension continue à 10 V pendant 1 minute 40 (pas d'alternance avec des deuxièmes phases à tension nulle). Cette durée de 1 minute 40 correspond à la durée cumulée d'application de la tension de 10V durant le premier essai (= 5 minutes / 3). La figure 7 est une photographie montrant l'aspect du revêtement obtenu.
  • On observe que le dépôt associé à la figure 7 est bien moins homogène que celui associé à la figure 6. Il y a en effet eu un phénomène de « bullage » lors du dépôt en tension continue de la figure 7 qui a conduit à un revêtement hétérogène.
    • Exemple 2
  • On a réalisé des essais supplémentaires à l'aide du même système électrophorétique qu'à l'exemple 1 et en utilisant la même succession de cycles de tension pulsée que dans le premier essai décrit à l'exemple 1 à l'exception du rapport R qui a été modifié.
  • La figure 8 est une photographie montrant l'aspect du revêtement obtenu pour un rapport R de 1/6 (épaisseur du revêtement = 43µm). La figure 9 montre quant à elle le résultat obtenu pour un rapport R de 1/4 (épaisseur du revêtement = 31µm). Dans ces deux cas, il y a eu obtention d'un dépôt anti-corrosion particulièrement homogène, ayant même une homogénéité encore meilleure par rapport à celle du premier essai de l'exemple 1 mettant en oeuvre un rapport R de 1/3.
    • Exemple 3
  • On a réalisé des essais supplémentaires à l'aide du même système électrophorétique qu'à l'exemple 1 et en utilisant la même succession de cycles de tension pulsée que dans le premier essai décrit à l'exemple 1 à l'exception de la valeur de tension des premières phases qui a été modifiée.
  • La figure 10 est une photographie montrant l'aspect du revêtement obtenu pour une tension de 7V durant les premières phases (épaisseur du revêtement = 23µm). La figure 11 montre, quant à elle, le résultat obtenu lorsque cette tension est de 5V épaisseur du revêtement = 28µm).
  • Dans ces deux cas, il y a eu obtention d'un dépôt anti-corrosion particulièrement homogène, ayant même une homogénéité encore meilleure par rapport à celle du premier essai de l'exemple 1 mettant en oeuvre une tension de 10V durant les premières phases.
    • Exemple 4
  • On a réalisé des essais supplémentaires à l'aide du même système électrophorétique qu'à l'exemple 1 et en utilisant la même succession de cycles de tension pulsée que dans le premier essai décrit à l'exemple 1 à l'exception de la valeur de tension des deuxièmes phases qui a été modifiée.
  • La figure 12 est une photographie montrant l'aspect du revêtement obtenu pour une tension de -2V durant les deuxièmes phases (épaisseur du revêtement = 38µm).
  • Il y a dans ce cas obtention d'un dépôt anti-corrosion particulièrement homogène, ayant même une homogénéité encore meilleure par rapport à celle du premier essai de l'exemple 1 mettant en oeuvre une tension de 0V durant les deuxièmes phases.
    • Exemple 5
  • On a réalisé des essais supplémentaires à l'aide du même système électrophorétique qu'à l'exemple 1 et en utilisant la même succession de cycles de tension pulsée que dans le premier essai décrit à l'exemple 1 à l'exception de la durée du dépôt par électrophorèse qui a été fixée à 1 minute. Plusieurs valeurs de tension des premières phases ont été évaluées avec cette durée de traitement, à savoir : 10V (figure 13, épaisseur du revêtement = 43 µm), 12V (figure 14, épaisseur du revêtement = 31µm) et 15V (figure 15, épaisseur du revêtement = 28 µm).
  • On constate dans tous les cas l'obtention d'un dépôt anti-corrosion ayant une bonne homogénéité.
    • Exemple 6
  • On a réalisé des essais supplémentaires à l'aide du même système électrophorétique qu'à l'exemple 1 et en utilisant la même succession de cycles de tension pulsée que dans le premier essai décrit à l'exemple 1 à l'exception de la durée du dépôt par électrophorèse qui a été fixée à 1 minute et de la fréquence qui a été modifiée. La figure 16 montre le résultat obtenu pour une fréquence de répétition des cycles de 2Hz (épaisseur du revêtement = 26µm) et la figure 17 le résultat obtenu pour une fréquence de répétition des cycles de 5Hz (épaisseur du revêtement = 31µm).
  • On constate dans tous les cas l'obtention d'un dépôt anti-corrosion ayant une bonne homogénéité.
  • L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.

Claims (11)

  1. Procédé de revêtement d'une pièce (1 ; 21) de turbomachine, comprenant :
    - le dépôt d'une peinture par électrophorèse sur la pièce de turbomachine, la tension entre la pièce et une contre-électrode (20) étant contrôlée durant le dépôt en imposant une succession de cycles (C1 ; C10) de tension pulsée, chacun de ces cycles ayant :
    (i) une première phase (P1 ; P10) de stabilisation en tension durant laquelle une première différence de potentiel (DDP1 ; DDP10) est imposée entre la pièce et la contre-électrode, et une deuxième phase (P2 ; P20) de stabilisation en tension durant laquelle une deuxième différence de potentiel (DDP2 ; DDP20) est imposée entre la pièce et la contre-électrode, la valeur absolue de la première différence de potentiel étant comprise entre 0,1V et 30V, et la valeur absolue de la deuxième différence de potentiel étant inférieure à la valeur absolue de la première différence de potentiel, la deuxième différence de potentiel étant éventuellement nulle, et
    (ii) un rapport R [durée de la première phase] / [durée de la première phase + durée de la deuxième phase] compris entre 1/10 et 1/3.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur absolue de la première différence de potentiel (DDP1 ; DDP10) est inférieure ou égale à 15V.
  3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la valeur absolue de la première différence de potentiel (DDP1 ; DDP10) est inférieure ou égale à 10V.
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la valeur absolue de la première différence de potentiel (DDP1 ; DDP10) est inférieure ou égale à 7V.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la valeur absolue de la deuxième différence de potentiel (DDP2 ; DDP20) est inférieure ou égale à 5V.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le rapport R est compris entre 1/10 et 1/4.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les cycles (C1 ; C10) de tension pulsée sont répétés avec une fréquence inférieure ou égale à 1 kHz durant le dépôt par électrophorèse.
  8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite fréquence est inférieure ou égale à 100 Hz.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la peinture est inorganique.
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la peinture est une peinture anti-corrosion.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la pièce (1 ; 21) est une pièce de turbomachine d'aéronef.
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