FR2532664A1 - - Google Patents

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    • C23C16/403Oxides of aluminium, magnesium or beryllium

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR FORMER UNE COUCHE D'OXYDE RESISTANT A LA CORROSION SUR UN SUBSTRAT METALLIQUE PAR TRAITEMENT DE SURFACE DANS UNE ATMOSPHERE OXYDANTE CONTENANT DES COMPOSES D'ALUMINIUM DECOMPOSABLES, A L'ETAT DE VAPEUR, A TEMPERATURE ELEVEE. LE PROBLEME RESOLU CONSISTE A REALISER DES REVETEMENTS EFFICACES DANS DES CONDITIONS FORTEMENT CORROSIVES, MEME A TEMPERATURE ELEVEE. LE PROCEDE EST CARACTERISE EN CE QU'ON EFFECTUE LE TRAITEMENT DE SURFACE EN DEUX ETAPES DISTINCTES DANS LE TEMPS ET DANS DES ATMOSPHERES DE COMPOSITIONS DIFFERENTES, A SAVOIR: A.DANS LA PREMIERE ETAPE UNE ATMOSPHERE A ACTION SIMPLEMENT OXYDANTE, B.DANS LA SECONDE ETAPE UNE ATMOSPHERE CONTENANT DES COMPOSES D'ALUMINIUM DECOMPOSABLES EN ALO. L'INVENTION EST APPLICABLE NOTAMMENT A LA PROTECTION CONTRE LA PENETRATION DE L'HYDROGENE ET DE SES ISOTOPES AINSI QUE DU CARBONE.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR FORMING A CORROSION-RESISTANT OXIDE LAYER ON A METAL SUBSTRATE BY SURFACE TREATMENT IN AN OXIDIZING ATMOSPHERE CONTAINING DECOMPOSABLE ALUMINUM COMPOUNDS, IN A STEAM STATE, AT HIGH TEMPERATURE. THE PROBLEM SOLVED CONSISTS OF CARRYING OUT EFFICIENT COATINGS UNDER HIGHLY CORROSIVE CONDITIONS, EVEN AT ELEVATED TEMPERATURES. THE PROCESS IS CHARACTERIZED IN THAT THE SURFACE TREATMENT IS CARRIED OUT IN TWO STAGES, DISTINCT IN TIME AND IN ATMOSPHERES OF DIFFERENT COMPOSITIONS, Namely: A. IN THE FIRST STAGE A SIMPLY OXIDANT ACTION ATMOSPHERE, B. IN THE SECOND STAGE STAGES AN ATMOSPHERE CONTAINING DECOMPOSABLE ALUMINUM COMPOUNDS INTO ALO. THE INVENTION IS APPLICABLE IN PARTICULAR TO PROTECTION AGAINST THE PENETRATION OF HYDROGEN AND ITS ISOTOPES AS WELL AS OF CARBON.

Description

"Procédé pour former une couche-d'oxyde résistant à la corro-"A process for forming a corrosion-resistant oxide layer

sion sur un substrat métallique et application de cette couche  on a metal substrate and application of this layer

en tant que couche de protection".as a protective layer ".

L'invention a pour objet un procédé pour former une couche d'oxyde résistant à la corrosion sur un subs- trat métallique par traitement de surface dans une atmosphère oxydante contenant des composés d'aluminium décomposables, à l'état de vapeur, à température élevée (procédé CVD) L'invention  The invention relates to a process for forming a corrosion-resistant oxide layer on a metal substrate by surface treatment in an oxidizing atmosphere containing decomposable aluminum compounds in the vapor state at a temperature of high (CVD process) The invention

s'étend à l'application de la couche produite.  extends to the application of the layer produced.

Pour leur utilisation en atmosphère oxy-  For their use in an oxy atmosphere

dante ou corrosive, notamment à température élevée, les matières  or corrosive, especially at high temperature,

métalliques ont besoin de revêtements protecteurs Il est cer-  need protective coatings. It is cer-

tain que les alliaqes résistant à l'oxydation forment d'eux-  that oxidation-resistant alloys form

mêmes, dans un environnement oxydant, de tels revêtements les protégeant contre la progression de l'attaque; mais ce n'est  same, in an oxidizing environment, such coatings protecting them against the progression of the attack; but it is not

pas le cas en atmosphère corrosive et à température élevée.  not the case in corrosive atmosphere and at high temperature.

Les appareils chimiques fonctionnant à tem-  Chemical devices operating at a

pérature élevée et les ensembles fonctionnant à chaud ainsi que les éléments composants des centrales électriques, par exemple,  high temperature and hot-working assemblies as well as the component parts of power plants, for example,

subissent de la part du fluide de service une attaque par corro-  from the service fluid a corro-

sion provoquant des dégâts plus ou moins importants suivant les conditions d'application considérées Lorsqu'on utilise des  resulting in more or less significant damage depending on the application conditions considered.

aciers de construction résistant au fluaqe à température éle-  structural steels resistant to fluaqe at high temperature

vée, c'minew c'est fréquemment l? cas pour la construction des éléments composants des installations thermiques conduisant des  this is frequently the case? case for the construction of the component elements of the thermal installations

gaz et échangeant de la chaleur, le fonctionnement n'est pos-  gas and exchanging heat, the operation is not

sible qu'avec un refroidissement intense appropriée car autre-  only with adequate cooling, since

ment, la corrosion prendrait une importance catastrophique Il serait cependant fréquemment souhaitable, justement en ce qui  However, corrosion would be of catastrophic importance. It would, however, frequently be desirable, precisely as regards

concerne les éléments du prix de l'énergie primaire, pour opti-  concerning the elements of the price of primary energy,

miser le rendement d'ensemble, d'augmenter le niveau de la tem-  bet on the overall performance, to increase the level of the

pérature en réduisant le refroidissement et en permettant ainsi  by reducing cooling and thus allowing

une meilleure utilisation des chaleurs perdues.  better use of lost heat.

Un autre domaine d'application avec d'au-  Another area of application with

tres matières mais des problèmes similaires est constitué par  very similar matters but similar problems is constituted by

les ailettes de turbines à gaz chauds.  the blades of hot gas turbines.

2532664-2532664-

Pour éviter la corrosion, la température  To prevent corrosion, the temperature

de la matière est limitée dans quelques cas par un refrodisse-  of matter is limited in some cases by a refrodiss-

ment approprié Lorsque le refroidissement seul ne suffit pas,  When cooling alone is not enough,

on utilise des alliages résistant à l'oxydation à haute tempé-  high temperature oxidation resistant alloys are used.

rature, des couches d'aluminium ou des couches de chrome et d'a- luminium pour arrêter-la corrosion par les gaz chauds Mais on n'obtient pas ainsi une protection complète Des réductions plus ou moins importantes doivent être prises en compte Les couches  It is also possible to use a layer of aluminum or layers of chromium and aluminum to stop corrosion by hot gases. This does not mean that complete protection is obtained. More or less significant reductions must be taken into account.

d'aluminium présentent à leur tour d'autres inconvénients El-  in their turn have other disadvantages

les sont détruites à la longue par des processus de diffusion.  they are destroyed in the long run by diffusion processes.

Avec des matières de base ferreuses, cela peut aller très vite aux températures élevées Outre la perte de la protection contre la corrosion, la diffusion de l'aluminium peut entra ner des  With ferrous base materials, this can go very quickly at high temperatures In addition to the loss of corrosion protection, the diffusion of aluminum can lead to

préjudices considérables aux propriétés mécaniques de-la matière.  considerable damage to the mechanical properties of the material.

Il est en outre connu que les fissures se produisant dans la  It is further known that cracks occurring in the

couche d'aluminium par suite de sa fragilité provoquent égale-  aluminum layer as a result of its fragility also cause

ment des fissures dans la matière de base à la limite des pha-  cracks in the base material at the limit of

ses. L'invention alpur but de créer un procédé  his. The invention alpur purpose to create a method

du type indiqué dans le préambule, avec lequel on puisse réali-  the type indicated in the preamble, with which we can

ser des revêtements assurant, même dans des conditions fortement corrosives et à des températures élevées, la protection la plus optimale possible d'une matière métallique indépendamment de la  coatings which ensure, even under highly corrosive conditions and at high temperatures, the most optimal protection possible of a metal material irrespective of the

Composition de cette matière.Composition of this material.

L'invention concerne à cet effet un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'on soumet la pièce à une  To this end, the invention relates to a method of the above type, characterized in that the part is subjected to

oxydation préalable et on la revêt ensuite avec de l'oxyde d'alu-  oxidation and then coated with aluminum oxide

minium suivant le procédé C V D.by the method C V D.

En d'autres termes, on effectue le trai-  In other words, the processing is done

tement de surface en deux étapes distinctes dans le temps et dans des atmosphères de composition différentes, à savoir a) dans la première étape une atmosphère à action simplement oxydante, b) dans la seconde étape, une atmosphère contenant des composés d'aluminium décomposables en A 1203 * -3 -  surface in two distinct steps in time and in atmospheres of different composition, namely a) in the first step a simply oxidizing atmosphere, b) in the second step, an atmosphere containing decomposable aluminum compounds. A 1203 * -3 -

-Le revêtement de protection contre la corro-  -The protective coating against corrosion

sion conforme à l'invention est constitué par une couché de re-  according to the invention consists of a recumbent

couvrement en oxyde d'aluminium fermée et homogène qui est dé-  closed and homogeneous aluminum oxide cover which is de-

posée sur une base d'oxyde.placed on an oxide base.

Le dépôt de couches de A 1203 au moyen du procédé CVD est connu en soi pour le revêtement d'outils en métal dur On utilise alors essentiellement une ou plusieurs  The deposition of layers of A 1203 by means of the CVD process is known per se for the coating of hard metal tools. Essentially one or more

couches intermédiaires en nitrure de titane (Ti N et/ou en carbu-  intermediate layers of titanium nitride (Ti N and / or

re de titane (Ti C) L'opinion prédominante est cependant que ia  Titanium (Ti C) The prevailing view is that ia

formation d'une autre phase d'oxyde avant le dépôt de A 1203 se-  formation of another oxide phase before the deposit of A 1203 se-

rait indésirable et devrait être supprimée Il était donc sur-  would be undesirable and should be deleted.

prenant qu'on ait constaté au cours d'essais appropriés qu'on  taking into account that it has been found during appropriate tests that

puisse obtenir au moyen du procédé CVD des couches d'oxyde d'alu-  can obtain by means of the CVD process layers of aluminum oxide

minium homogènes complètement fermées et remarquablement adhéren-  completely enclosed and remarkably adherent

tes sur une base métallique soigneusement traitée au préalable et-ensuite oxydée à température élevée  on a metal base carefully treated beforehand and then oxidized at high temperature

L'oxydation de la pièce métallique à revê-  Oxidation of the metal part to be coated

tiret le processus CVD pour-le dép 6 t de A 1203 peuvent en outre être effectués dans un appareillage au cours d'opérations se  the CVD process for the 6 t of A 1203 can be carried out in an apparatus during operations

succédant immédiatement.succeeding immediately.

//

L'oxydation de la pièce est alors avantageu-  The oxidation of the part is then advantageously

sement effectuée avec le bioxyde de carbone (C 02) qui est de toute façon nécessaire lors du dépôt-de A 1203 ' suivant l'équation  carbon dioxide (C 02), which is anyway necessary when depositing A 1203 'according to the equation

de réaccion globale: 2 Al C 13 + 3 C 02 + 3 H 2 A 1203 + 3 C O + 6 H Cl.  of global re-admission: 2 Al C 13 + 3 C 02 + 3 H 2 A 1203 + 3 C O + 6 H Cl.

Cependant l'oxydation peut aussi être ef-  However, oxidation can also be effected

fectuée' suivant des procédés connus au cours d'une opération préalable distincte, la pièce étant munie d'une couche d'oxyde intermédiaire Il est alors recommandé d'effectuer l'oxydation avec de la vapeur d'eau Avec les aciers au chrome, cela peut être effectué de façon analogue au revenu à la vapeur Dans  The process is carried out according to known processes during a separate preliminary operation, the part being provided with an intermediate oxide layer. It is then recommended to carry out the oxidation with water vapor With chromium steels, this can be done in a similar way to the steam income in

tous les cas, il est important de former une phase oxyde homo-  In all cases, it is important to form a homogeneous oxide phase

gène avec une épaisseur de couche uniforme et une structure à  gene with a uniform layer thickness and a structure to

grain fin.fine grain.

En tant qu'avantage important lors du dé-  As an important advantage during the

pôt de la couche de recouvrement en oxyde d'aluminium au moyen -4 - du procédé CVD sur une couche intermédiaire d'oxyde métallique, on a constaté que le dépôt peut avoir lieu dans des domaines de température, de pression totale et de pressions partielles  With the addition of the aluminum oxide coating layer by means of the CVD process to an intermediate layer of metal oxide, it has been found that deposition can occur in temperature, total pressure and partial pressure domains.

qui sont étendus- dans les conditions du procédé CVD.  which are extended under the conditions of the CVD process.

De façon plus précise, ces domaines sont les suivants: température: 850 à 1050 "C pression totale: 200 mbar à la pression atmosphérique Fractions de molécules-grammes de gaz: N AIC 13 = 3,7 x 10 3 1,7 x 101 n CO 2 = 9,9 x 10 3,1 x 10-1 n 2 = 5,2 x 10-1 9,9 x 10-1  More precisely, these domains are as follows: Temperature: 850 to 1050 ° C. Total pressure: 200 mbar at atmospheric pressure. Fractions of molecules-grams of gas: N AIC 13 = 3.7 × 10 3 1.7 × 101 n CO 2 = 9.9 x 10 3.1 x 10-1 n 2 = 5.2 x 10-1 9.9 x 10-1

L'hydrogène est essentiellement le compo-  Hydrogen is essentially the

sant principal au point de vue quaantitatif et il est aussi uti-  is the most important from a qualitative point of view and is also

lisé comme gaz porteur pour le chlorure d'aluminium.  as a carrier gas for aluminum chloride.

La possibilité d'exécution du dépôt à V'in-  The possibility of executing the deposit at V'in-

térieur d'autres domaines paramétriques a une importance déci-  other parametric domains is of decisive importance.

sive en ce qui concerne le revêtement d'objets de grande surfa-  with regard to the coating of large surface objects

ce, par exemple d'objets longs On peut ainsi avoir des concen-  this, for example long objects One can thus have

trations relativement élevées en Ai C 13 et en CO 2 à l'entrée de gaz de la chambre de dépôt, sans qu'il en résulte la formation de couches spongieuses ou un dépôt de poudre indésirable On peut ainsi garantir, en aval qégalement, des concentrations en  relatively high yields of Al C 13 and CO 2 at the gas inlet of the deposition chamber, without resulting in the formation of spongy layers or an undesirable powder deposit. It is thus possible to ensure, downstream, that concentrations in

gaz suffisantes pour la formation de la couche de Al 203.  gases sufficient for the formation of the Al 203 layer.

En ce gui concerne la croissance de la couche, le dépôt de A 1203 sur des couches d'oxydes intermédiaires  With regard to the growth of the layer, the deposition of A 1203 on intermediate oxide layers

a pour avantage la formation d'une structure isotrope uniforme.  has the advantage of forming a uniform isotropic structure.

Il n'y a donc pas de croissance en colonne ou dendritique Cela  So there is no growth in column or dendritic This

est im-ortant pour la fonction de protection contre la corro-  is important for the protection against corro-

sion souhaitée pour le revêtement.  desired for the coating.

EXEMPLE DE REALISATION 1EXEMPLARY EMBODIMENT 1

Un objet en acier de construction 13 Cr Mo 44, résistant au fluage à chaud, soigneusement nettoyé et soumis à un traitement de surface mécanique tel que moulage, tournage, honage, est soumis à un traitement d'oxydation à 650,700 C -5-  A hot-melt-resistant 13 Cr Mo 44 structural steel object, carefully cleaned and subjected to a mechanical surface treatment such as molding, turning, honing, is subjected to an oxidation treatment at 650,700 C -5-

correspondant au revenu à la vapeur, c'est-à-dire à un traite-  corresponding to the income from steam, that is to say from a

ment à la vapeur d'eau sèche effectué pendant 2 à 4 heures.  dry steam for 2 to 4 hours.

Il se forme alors une couche de magnétite (Fe 304) uniforme et finement cristalline de 1 à 3 d environ La pièce oxydée est ensuite revêtue de A 1203 dans une cornue suivant le procédé  A uniform and finely crystalline layer of magnetite (Fe 304) of about 1 to 3 d is formed. The oxidized part is then coated with A 1203 in a retort according to the process.

CVD à 910, 9400 C Avec une durée de revêtement de 30 mn envi-  CVD at 910, 9400 C With a coating time of about 30 minutes

ron, on obtient à cette température une épaisseur de couche de à 10 g suivant la position dans le flux gazeux La composition du gaz à l'entrée du réacteur dépend des conditions géométrique mais elle se situe toujours à l'intérieur des domaines indiqués plus haut On détermine la condition de recul par une vitesse de refroidissement appropriée à partir du revêtement CVD et par  At this temperature, a layer thickness of 10 g is obtained depending on the position in the gas flow. The composition of the gas at the reactor inlet depends on the geometrical conditions, but it is always within the areas indicated above. The recoil condition is determined by an appropriate cooling rate from the CVD coating and by

le choix du traitement de revenu qui suit.  the choice of income treatment that follows.

EXEMPLE 2EXAMPLE 2

Un objet en acier au chrome résistant au fluage à chaud tel que l'acier X 20 Cr Mos 12 1,traité comme dans l'exemple 1, est oxydé à 700, 7500 C pendant 2 à 4 heures avec de la vapeur d'eau sous une pression de 10 à 200 mbar dans  A hot-creep-resistant chrome steel article such as X 20 Cr Mos 12 1 steel, treated as in Example 1, is oxidized at 700, 7500 C for 2 to 4 hours with steam. under a pressure of 10 to 200 mbar in

un gaz inerte (Ar He) On obtient alors-une couche de spinelle-  an inert gas (Ar He) is then obtained-a layer of spinel-

fer-chroie finement cristalline de 1 à 3 o; La pièce oxydée est transportée dans la cornue CVD et revêtue à 1000,1050 C avec 5 à 10 de A 1203, 15 mnenviron étant nécessaires pour cela La suite du procédé se  finely crystalline iron of 1 to 3 o; The oxidized part is transported in the CVD retort and coated at 1000.degree.-1050.degree. C. with 5 to 10% of A.sub.1203, 15 minutes being necessary for this.

déroule comme dans l'exemple 1.proceeds as in Example 1.

EXEMPLE 3EXAMPLE 3

Un objet en alliage à base de fer X 10 Ni Ci AT Ti 3220, connu sous la désignation commerciale "'Incoloy 800 " résistant au fluage aux températures très élevées, traité au préalable comme dans l'exemple 1, est oxydé dans la cornue CVD avec le mélange de gaz CO 2/H 2 utilisé pour le dépôt de A 1203, à 950 C pendant-0,5 à 3 heures, suivant la quantité de H 2 dans le mélange On obtient alors une-couche de Cr 203 fermée de 0, 3 à 2 g environ, pratiquement pure avec une structure très finement cristalline Le dépôt de A 1203 qui suit est provoqué simplement par addition de la fraction Al C 13 Avec une durée  An iron-based alloy object X 10 Ni Ci Ti Ti 3220, known under the trade name "Incoloy 800" creep resistant at very high temperatures, previously treated as in Example 1, is oxidized in the CVD retort with the mixture of CO 2 / H 2 gas used for the deposition of A 1203, at 950 C for 0.5 to 3 hours, depending on the amount of H 2 in the mixture. A layer of Cr 203 closed is then obtained. 0.3 to 2 g approximately, substantially pure with a very finely crystalline structure The deposit of A 1203 which follows is caused simply by addition of the Al C fraction 13 With a duration

6 25326646 2532664

de dépôt de 20 à 25 mn, on forme une couche de A 1203 de 5 à  deposition time of 20 to 25 minutes, a layer of A 1203 of 5 to

d'épaisseur.thick.

EXEMPLE 4EXAMPLE 4

Un objet en alliage à base de nickel IN 100 fréquemment utilisé comme matière d'ailettes des turbines à gaz  An IN 100 nickel-based alloy object commonly used as a fin material for gas turbines

d'avions, traité au préalable comme dans l'exemple 1, est oxy-  planes, previously treated as in Example 1, is oxy-

dé dans la cornue CVD à 1000 VC environ, conformément à l'exemple 3 Il se forme alors une couche fermée de A 1203 et Cr 203 ou en cristaux mixtes de ces produits avec une épaisseur de 0,3 à  in the CVD retort at about 1000 ° C, according to Example 3 A closed layer of A 1203 and Cr 203 or mixed crystals of these products is then formed with a thickness of 0.3 to

2 g Dans ce cas également, le dépôt de A 123 qui suit est effe'c-  2 g In this case as well, the filing of A 123 which follows is effec'c-

tué simplement par addition de Al Cd 3 Au bout de 15 à 20 mn de  killed simply by addition of Al Cd 3 After 15 to 20 minutes of

durée de dépôt, on obtient une couche de A 1203 de 5 à 10.  deposition time, a layer of A 1203 of 5 to 10 is obtained.

On a en outre découvert que la couche d'oxyde d'aluminium pouvait être remarquablement utilisée comme  It has further been found that the aluminum oxide layer can be remarkably used as

couche de protection contre la pénétration des éléments étran-  protective layer against the penetration of foreign elements

gers. En raison de la, présence de la couche  gers. Due to the presence of the layer

intermédiaire produite lors de ltoxydation préalable, la cou-  intermediate produced during the preoxidation, the

che d'oxyde d'aluminium suivant acquiert une structure garan-  the following aluminum oxide layer acquires a

tissant la formation d'un revêtement fermé, exempt de pores et de fissures, avec une adhérence remarquable Cette couche fermée procure, en liaison avec la propriété constatée par des mesures, d'une perméabilité extrêmement faible aux éléments  weaving the formation of a closed coating, free from pores and cracks, with remarkable adhesion This closed layer provides, in connection with the property found by measurements, an extremely low permeability to the elements

étrangers, une protection parfaite et durable contre la pénétra-  foreigners, perfect and lasting protection against penetration

tion des éléments étrangers, notamment de l'hydrogène et de  foreign elements, in particular hydrogen and

ses isotopes, ain i que d L carbone.  its isotopes, as well as carbon.

EXEMPLE 5EXAMPLE 5

Un objet en acier au chrome résistant au fluage à chaud tel que l'acier X 20 Cr Mo V 12 1, soigneusement nettoyé et soumis à un traitement de surface mécanique tel que meulage, tournage, honage, est oxydé à 8000 C avec de la vapeur d'eau sous une pression de 10 à 200 mbar dans un gaz inerte (Ar, He) pendant 2 à 4 heures Il se forme alors une couche de spinelle fer-chrome finement cristalline de 2 g environ La pièce oxydée est revêtue de A 1203 dans une cornue suivant le procédé CVD à une température de 1000 à 10500 C Avec une durée de revêtement de 15 mn environ, on obtient à cette température une épaisseur de couche de 5 à 10 o suivant la position dans le  A hot-creep-resistant chrome steel object such as X 20 Cr Mo V 12 1 steel, carefully cleaned and subjected to a mechanical surface treatment such as grinding, turning, honing, is oxidized at 8000 C with water vapor under a pressure of 10 to 200 mbar in an inert gas (Ar, He) for 2 to 4 hours A layer of finely crystalline iron-chromium spinel of about 2 g is then formed. The oxidized part is coated with A 1203 in a retort according to the CVD process at a temperature of 1000 to 10500 C. With a coating time of about 15 minutes, a layer thickness of 5 to 10 o is obtained at this temperature depending on the position in the

flux gazeux La composition du gaz à l'entrée du réacteur dé-  gaseous flow The composition of the gas at the inlet of the reactor de-

pend des conditions géométriques, mais-reste toujours à l'inté-  geometric conditions, but still remains in the

rieur des domaines indiqués plus haut.  within the areas indicated above.

-7- En variante, on peut procéder comme indiqué ci-après: la pièce est oxydée dans la cornue CVD avec le mélange de gaz CO 2 H 2 utilisé pour le dépôt de A 1203 à une température de 1000 à 1050 C jusqu'à une durée de 30 mn, suivant la quantité de H 2 dans le mélange On obtient alors une couche d'oxyde  As a variant, it is possible to proceed as follows: the part is oxidized in the CVD retort with the mixture of CO 2 H 2 gas used for the deposition of A 1203 at a temperature of 1000 to 1050 C up to a duration of 30 minutes, depending on the amount of H 2 in the mixture. An oxide layer is then obtained.

de chrome (Cr 203)' contenant du fer et ayant une épaisseur < 1 g.  chromium (Cr 203) 'containing iron and having a thickness <1 g.

Le dépôt de A 1203 qui suit est simplement provoqué par l'addi-  The filing of A 1203 which follows is simply caused by the addi-

tion de Al C 13 dans H 2 servant de gaz porteur Avec une durée de dépôt de 15 mn environ,la couche de A 1203 formée a une épaisseur  Al C 13 in H 2 as a carrier gas With a deposition time of about 15 minutes, the layer of A 1203 formed has a thickness of

de 5 à 10 g.from 5 to 10 g.

Des pièces tubulaires ainsi revêtues ont été exposées à une atmosphère d'hydrogène à des températures allant jusqu'à 750 C sous des pressions allant jusqu'à 10 bars et on a mesuré la pénétration de l'hydrogène Les mesures ont montré que la pénétration de l'hydrogène était inférieure, suivant un facteur pouvant aller jusqu'à 2000, celle des pièces non revêtues et suivant un facteur pouvant aller jusqu'à 1000 environ, à celle  Tubular parts thus coated were exposed to a hydrogen atmosphere at temperatures up to 750 ° C. under pressures of up to 10 bar and the penetration of hydrogen was measured. the hydrogen was lower, by a factor of up to 2000, that of the uncoated parts and by a factor of up to about 1000, to that

des pièces revêtues d'une couche d'oxyde classique.  parts coated with a conventional oxide layer.

EXEMPLE 6EXAMPLE 6

Un objet en alliage à base de fer résistant au fluage aux températures très élevées X 10 Ni Cr Al Ti 32 20, connu sous la dénomination commerciale "Incoloy 800 ", traité au préalable comme dans l'exemple 1, a d'abord été recuit dans la cornue CVD dans une atmosphère d'hydrogène à 95000, puis oxydé par addition de CO 2 La fraction de CO 2 a été choisie pour correspondre favorablement au dépôt de A 1203 qui suit (voir plus haut) L'oxydation préalable a été effectuée-pendant une durée de 0,1 à 3 heures On a alors obtenu une couche fermée de Cr 203 pratiquement pure de 0,1 à 2 g d'épaisseur avec une structure  A very high temperature creep resistant iron alloy object X 10 Ni Cr Al Ti 32 20, known under the trade name "Incoloy 800", previously treated as in Example 1, was first annealed in the CVD retort in a 95000 hydrogen atmosphere, then oxidized by addition of CO 2 The CO 2 fraction was chosen to correspond favorably to the deposition of A 1203 which follows (see above) The prior oxidation was carried out during a period of 0.1 to 3 hours, a closed layer of substantially pure Cr 203 was obtained, 0.1 to 2 g thick, with a structure

très finement cristalline.very finely crystalline.

Le dépôt de A 1203 qui suit a été provoqué dans ce cas également par addition de Al C 13 à H 2 Dans une durée de dépôt de 20 à 25 mn, on a obtenu une couche de A 1203 de 5  The subsequent deposition of A 1203 was also caused by the addition of Al C 13 to H 2. In a deposition time of 20 to 25 min, a layer of A 1203 was obtained.

à 10 u.at 10 u.

-8 - Les mesures effectuées pour déterminer la réduction de la pénétration de l'hydrogène ont donné, même  -8 - Measurements made to determine the reduction in hydrogen penetration have given even

pour une température de 950 C, un facteur de réduction de 1000.  for a temperature of 950 C, a reduction factor of 1000.

On a en outre effectué des essais en-atmosphère carburante -5 ( 0,1 à 3 % en volume de méthane ou de propane et-5 %/en volume de H 2 dans l'argon) On n'a alors constaté aucune carburation de  In addition, tests were carried out in a carburizing atmosphere of -5 (0.1 to 3% by volume of methane or propane and -5% by volume of H 2 in argon). of

la matière, c'est-à-dire que le revêtement empêche la pénétra-  the material, ie the coating prevents the penetration

tion du carbone.carbon.

EXEMPLE 7EXAMPLE 7

Un objet traité au préalable comme dans l'exemple 1, en alliage à base de nickel, comme les alliages connus sous les dénominations commerciales "Hastelloy X" ou  An object previously treated as in Example 1, made of a nickel-based alloy, such as the alloys known under the trade names "Hastelloy X" or

"Inconel 617 ", utilisé pour la construction d'éléments compo-  "Inconel 617", used for the construction of composite

sants résistants à haute température, est oxydé dans la  resistant to high temperature, is oxidised in the

cornue CVD à 1000 C environ, comme dans l'exemple 2 Il se for-  CVD retort at about 1000 ° C., as in Example 2.

me alors une couche fermée en Cr 203 avec une épaisseur de 0,1 à 2 y A température constante, on obtient une couche de Al 203  Then, a closed Cr layer 203 with a thickness of 0.1 to 2 at constant temperature, gives a layer of Al 203

de 5 à 10 d'épaisseur.from 5 to 10 thick.

Les résultats de mesure de pénétration de  The penetration measurement results of

l'hydrogène et du carbone ont correspondu à ceux de l'exemple 2.  hydrogen and carbon corresponded to those of Example 2.

Dans les cas d'application, o d'une part, les éléments de construction à revêtir-sont trops grands pour  In the case of application, o on the one hand, the building elements to be coated-are very big for

des cornues CVD classiques mais o, d'autre part, la forme géo-  classic CVD retorts but o, on the other hand, the geo-

métrique des éléments de construction le permet, on peut utiliser  metric building elements allows it can be used

l'élément de construction lui-même en tant que cornue Des exemn-  the building element itself as a retort of ex-

ples correspondants sont donnés par: les tubes, les faisceaux  Corresponding ples are given by: tubes, bundles

tubulaires, les chaudières et les éléments similaires Les élé-  tubes, boilers and similar elements.

ments à revêtir sont alors amenés au moyen d'un four à chambre ou d'un four à cuve aux conditions voulues pendant la durée du  to be coated are then brought by means of a chamber oven or a shaft furnace under the conditions required for the duration of the

revêtement.coating.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour former une couche d'oxyde  1) Process for forming an oxide layer résistante à la corrosion sur un substrat métalliaue Dar traite-  resistant to corrosion on a metallic substrate Dar treats ment de surface dans une atmosphère oxydante contenant des com-  surface in an oxidizing atmosphere containing posés d'aluminium décomposables, à l'état de vapeur, à tempéra- ture élevée, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement de  decomposable aluminum, in the vapor state, at elevated temperature, characterized in that the treatment of surface en deux étapes distinctes dans le temps et dans des at-  surface in two distinct stages in time and in mosphères de composition différente, à savoir: a) dans la première étape une atmosphère à action'simplement oxydante, b) dans la seconde étape une atmosphère  mospheres of different composition, namely: a) in the first stage an atmosphere with an action that is simply oxidizing, b) in the second stage an atmosphere contenant des composés d'aluminium décomposables en A 1203.  containing aluminum compounds decomposable to A 1203. ) Procédé selon la revendication 1, ca-  Method according to claim 1, ractérisé en ce qu'on effectue le traitement de la première étap  characterized in that the treatment of the first stage is carried out dans une atmosphère de vapeur d'eau.  in an atmosphere of water vapor. ' 3 ) Procédé selon la revendication 2, carac térisé en ce qu'on effectue le traitement de la première étape  3. Process according to claim 2, characterized in that the first stage treatment is carried out. à une température comprise entre 600 et 800 C.  at a temperature between 600 and 800 C. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des  4) Process according to any one of revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on effectue le traite  Claims 1 to 3, characterized in that the milking is carried out ment de la seconde étape'dans une atmosphère contenant de la  of the second stage in an atmosphere containing vapeur de 'Al C 13 et de l'hydrogène.  Al C 13 vapor and hydrogen. ) Procédé selon la revendication 4, carac térise en ce qu'on eifectue le traitement de La seconde étape   Method according to claim 4, characterized in that the processing of the second step is effected. dans une atmosphère contenant de la vapeur de Al Cl 3, de l'hydro-  in an atmosphere containing AlCl 3 vapor, hydrochloric acid, gène et du bioxyde de carbone.gene and carbon dioxide. ) Procédé selon la revendication 5, carac térisé en ce qu'on utilise'une atmosphère de phases gazeuses cor posée de 3 x 103 à '2 x 10 ?n (fraction de molécules gramme Al Cl 3 de gaz), 9,5 x 10-3 à 3,5 x 10 N CO 2 et 0,5 à 10 n H. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des  Process according to claim 5, characterized in that an atmosphere of gaseous phases of 3 × 10 3 to 2 × 10 -3 (fraction of gram AlCl 3 gas molecules), 9.5 × is used. 10-3 to 3.5 x 10 N CO 2 and 0.5 to 10 n H. 7) Process according to any one of revendications 1 à 6 f caractérisé en ce qu'on effectue le trai-  Claims 1 to 6, characterized in that the processing tement de la seconde éta De à une température allant de 800 à  second De at a temperature ranging from 800 to 10500 C.10500 C. - 8 } 0) Application du procédé selon l'une  - 8} 0) Application of the process according to one quelconque des revendications 1 à 7 à une couche d'oxyde résis-  any of claims 1 to 7 to a resistive oxide layer tant à la corrosion formée sur un snbstrat métallique en tant que couche de protection contre la perméation des éléments étrangers. 9 ) Application selon la revendication 8,  both to corrosion formed on a metal substrate as a protective layer against permeation of foreign elements. 9) Application according to claim 8, en tant que couche de protection contre la pénétration de l'hy-  as a protective layer against the penetration of hy- drogène et de ses isotopes ainsi que contre la pénétration du carbone.  and its isotopes and against the penetration of carbon.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6033493A (en) * 1994-12-01 2000-03-07 Framatome Process for coating a passivatable metal or alloy substrate with an oxide layer, and fuel assembly cladding and guide tubes and spacer grid coated with an oxide layer

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6926928B2 (en) * 2002-07-19 2005-08-09 General Electric Company Protection of a gas turbine component by a vapor-deposited oxide coating
DE102016114450B4 (en) * 2016-08-04 2018-03-22 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Process for surface coating a component

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE698304A (en) * 1966-05-10 1967-11-10
FR2307052A1 (en) * 1975-04-07 1976-11-05 British Petroleum Co PROCESS FOR MAKING PROTECTIVE COATINGS PREVENTING THE DEPOSIT OF COKE
CH591566A5 (en) * 1975-02-06 1977-09-30 Selve Usines Metallurg Suisses Transparent layer of amorphous alumina - applied to silver or silver plated objects for decorative or industrial applications
EP0022349A1 (en) * 1979-07-07 1981-01-14 The British Petroleum Company p.l.c. Protective metal oxide films on metal or alloy substrate surfaces susceptible to coking, corrosion or catalytic activity
GB2094838A (en) * 1981-03-05 1982-09-22 British Petroleum Co Plc Protective coating of cold- worked alloy surfaces containing chromium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE698304A (en) * 1966-05-10 1967-11-10
CH591566A5 (en) * 1975-02-06 1977-09-30 Selve Usines Metallurg Suisses Transparent layer of amorphous alumina - applied to silver or silver plated objects for decorative or industrial applications
FR2307052A1 (en) * 1975-04-07 1976-11-05 British Petroleum Co PROCESS FOR MAKING PROTECTIVE COATINGS PREVENTING THE DEPOSIT OF COKE
EP0022349A1 (en) * 1979-07-07 1981-01-14 The British Petroleum Company p.l.c. Protective metal oxide films on metal or alloy substrate surfaces susceptible to coking, corrosion or catalytic activity
GB2094838A (en) * 1981-03-05 1982-09-22 British Petroleum Co Plc Protective coating of cold- worked alloy surfaces containing chromium

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY, vol. 125, no. 6, juin 1978, pages 902-907; V.J.SILVESTRI et al.: "Properties of A12O3 films deposited from the AlCl3, C02, and H2 system" *
JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY, vol. 129, no.6, juin 1982, pages 1367-1372, Manchester, New Hampshire, US; R.COLMET et al.: "Thermodynamic and experimental analysis of chemical vapor deposition of alumina from AlCl3-H2-C02 gas phase mixtures" *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6033493A (en) * 1994-12-01 2000-03-07 Framatome Process for coating a passivatable metal or alloy substrate with an oxide layer, and fuel assembly cladding and guide tubes and spacer grid coated with an oxide layer

Also Published As

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