FR2638156A1 - ARTICLE COMPRISING A PROTECTIVE COATING AND PREPARATION METHOD - Google Patents

ARTICLE COMPRISING A PROTECTIVE COATING AND PREPARATION METHOD Download PDF

Info

Publication number
FR2638156A1
FR2638156A1 FR8813935A FR8813935A FR2638156A1 FR 2638156 A1 FR2638156 A1 FR 2638156A1 FR 8813935 A FR8813935 A FR 8813935A FR 8813935 A FR8813935 A FR 8813935A FR 2638156 A1 FR2638156 A1 FR 2638156A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
substrate
coating
ceramic
cavities
thermal barrier
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.)
Granted
Application number
FR8813935A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2638156B1 (en
Inventor
Gilbert Farmer
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.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of FR2638156A1 publication Critical patent/FR2638156A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2638156B1 publication Critical patent/FR2638156B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021Cleaning or etching treatments
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Un système de revêtement tel qu'un système de barrière thermique 14 utilise une surface 12 de substrat à laquelle on a donné une rugosité déterminée, pour constituer une surface de liaison et d'accrochage pour le revêtement. La surface est caractérisée par le fait qu'elle comporte des cavités à profil déchiqueté qui s'étendent dans le substrat 10 sur au moins 15 mum, en moyenne arithmétique. La rugosité de la surface du substrat est obtenue de préférence par usinage électrochimique ou attaque chimique. Le matériau du substrat 10 peut consister en un superalliage et le matériau du revêtement 14 peut consister en oxyde de zirconium stabilisé avec un autre oxyde.A coating system such as a thermal barrier system 14 uses a surface 12 of substrate to which a specific roughness has been given, to constitute a bonding and attachment surface for the coating. The surface is characterized by the fact that it has cavities with a shredded profile which extend in the substrate 10 over at least 15 mm, on arithmetic average. The roughness of the surface of the substrate is preferably obtained by electrochemical machining or chemical attack. The material of the substrate 10 may consist of a superalloy and the material of the coating 14 may consist of zirconium oxide stabilized with another oxide.

Description

ARTICLE COMPORTANT UN REVETEMENT PROTECTEURARTICLE COMPRISING A PROTECTIVE COATING

ET PROCEDE DE PREPARATIONAND PREPARATION PROCESS

L'invention concerne des revêtements protecteurs pour des articles manufacturés métalliques qui sont exposés à des environnements à haute température. Elle porte plus particulièrement sur des revêtements céramiques, par exemple dans un système de revêtement faisant fonction de barrière thermique, qui n'exigent pas une couche de revêtement de  The invention relates to protective coatings for metallic manufactured articles which are exposed to high temperature environments. It relates more particularly to ceramic coatings, for example in a coating system acting as a thermal barrier, which do not require a coating layer of

liaison entre la couche céramique et le substrat en métal.  bond between the ceramic layer and the metal substrate.

La combinaison des propriétés de céramiques avec les propriétés de métaux, en particulier de superalliages,  The combination of the properties of ceramics with the properties of metals, in particular superalloys,

a fait l'objet de recherches scientifiques considérables.  has been the subject of considerable scientific research.

Selon un aspect de ces recherches, on a tenté d'obtenir des articles métalliques manufacturés comportant des revêtements  According to one aspect of this research, attempts have been made to obtain manufactured metallic articles comprising coatings

céramiques protecteurs, dans le but de eombiner les proprié-  protective ceramics, in order to combine the properties

tés thermiques de céramiques avec la ductilité et la résis-  ceramic ceramic tees with ductility and resistance

tance mécanique de métaux. Des revêtements céramiques ayant une faible conductivité thermique se comportent comme des barrières thermiques qui isolent et protègent les substrats métalliques sous-jacents vis-à-vis des températures élevées et/ou de conditions oxydantes auxquelles les substrats sont  mechanical tance of metals. Ceramic coatings with low thermal conductivity behave like thermal barriers which isolate and protect the underlying metal substrates from the high temperatures and / or oxidizing conditions to which the substrates are

exposés. Du fait de ces propriétés, les revêtements de bar-  exposed. Due to these properties, bar coatings

rière thermique sont particulièrement utiles pour protéger  are particularly useful for protecting

les composants métalliques d'équipements tels que des mo-  metal components of equipment such as mo-

teurs et des générateurs à turbine à gaz. Dans des applica-  gas turbine generators and generators. In applications

tions de moteurs d'aéronefs, l'utilisation de revêtements céramiques sur des carénages de turbine à haute pression, et  aircraft engine, the use of ceramic coatings on high pressure turbine fairings, and

de revêtements de barrière thermique sur d'autres organes de.  thermal barrier coatings on other components.

moteurs, constitue un aspect fondamental de l'évolution en  engines, is a fundamental aspect of evolution in

cours visant à l'obtention de températures d'entrée de tur-  course aimed at obtaining tur-

bine plus élevées, de rapports poussée/masse accrus et d'une meilleure consommation spécifique de carburant. L'applica-  higher bine, increased thrust / mass ratios and better specific fuel consumption. The applica-

tion de tels revêtements sur les organes métalliques en su-  tion of such coatings on the metal members above

peralliages qu'on utilise couramment dans des chambres de combustion de moteurs d'aéronefs, des conduits de transition, des chemises de dispositifs de post-combustion, des embases d'aubes et des surfaces aérodynamiques dans divers étages, réduit à la fois la température du substrat en métal et les  peralloys commonly used in combustion chambers of aircraft engines, transition conduits, jackets of afterburners, blade bases and aerodynamic surfaces in various stages, both reduces the temperature of the metal substrate and the

effets de transitoires thermiques sur ce dernier.  effects of thermal transients on the latter.

Dans le passé, on a souvent appliqué des revêtements  In the past, coatings have often been applied

céramiques de barrière thermique par des techniques de pulvé-  thermal barrier ceramics by spraying techniques

risation par plasma ou par dépôt en phase vapeur. Pour per-  plasma or vapor deposition. To per-

mettre l'adhérence de la couche céramique sur le substrat en métal, il a généralement été nécessaire d'employer une couche de revêtement detransition, ou couche de liaison superposée,  put the adhesion of the ceramic layer on the metal substrate, it was generally necessary to use a transition coating layer, or superposed bonding layer,

qui est une couche qu'on fozmeentre le métal et la céramique.  which is a layer that fozmeentre metal and ceramic.

Lorsqu'on applique la couche de revêtement de liaison au subs-  When applying the bonding coating layer to the

trat en métal, elle procure une protection contre l'oxydation pour le substrat en métal et une couche relativement rugueuse dans laquelle les particules de céramique sont disposées de  metal trat, it provides protection against oxidation for the metal substrate and a relatively rough layer in which the ceramic particles are arranged

façon à former une liaison mécanique avec le substrat en mé-  so as to form a mechanical bond with the metal substrate

tal. Parmi les compositions de couche de revêtement de liaison  tal. Among the tie coating layer compositions

couramment employées, figure la classe de matériauxqu'on ap-  commonly used, the class of materials is shown

pelle des alliages MCrAly. De tels alliages ont généralement  excavator of MCrAly alloys. Such alloys generally have

une composition qui comprend 5 à 40% de chrome, 3 à 25% d'alu-  a composition which comprises 5 to 40% of chromium, 3 to 25% of aluminum

minium, 0,01 à 3% d'yttrium (ou de hafnium, de lanthane, de cérium ou de scandium), et un complément, M, sélectionné dans  minimum, 0.01 to 3% yttrium (or hafnium, lanthanum, cerium or scandium), and a complement, M, selected from

le groupe comprenant le fer, le cobalt, le nickel et des mé-  the group comprising iron, cobalt, nickel and metals

langes de ceux-ci. Des systèmes de revêtement de barrière thermique utilisant ces types de couches de revêtement de liaison sont bien connus dans la technique, et sont décrits par exemple dans les brevets des E.U.A. suivants: 4 055 705,  swaddles of these. Thermal barrier coating systems using these types of tie coating layers are well known in the art, and are described, for example, in U.S. patents. following: 4,055,705,

4 248 940, 4 405 660 et 4 485 151.4,248,940, 4,405,660 and 4,485,151.

Cependant, l'utilisation d'une couche de revêtement  However, the use of a coating layer

de liaison dans le système de revêtement de barrière thermi-  bonding in the thermal barrier coating system

que limite la température à laquelle on peut soumettre l'ar-  that limits the temperature to which the ar

ticle manufacturé revêtu. Un grand nombre des matériaux uti- lisés pour une couche de revêtement de liaison ne peuvent pas supporter une température supérieure à environ 1040 C, alors que la couche de céramique et le substrat en métal peuvent  coated manufactured article. Many of the materials used for a bonding coating layer cannot withstand a temperature above about 1040 C, while the ceramic layer and the metal substrate can

supporter des températures notablement plus élevées. Par con-  withstand significantly higher temperatures. By con-

séquent, dans l'utilisation d'un tel article manufacturé re-  sequent, in the use of such a manufactured item re-

vêtu, la température de la couche de revêtement de liaison limite la température de fonctionnement maximale du système  clothed, the temperature of the bonding coating layer limits the maximum operating temperature of the system

de revêtement de barrière thermique. En outre, une telle cou-  thermal barrier coating. In addition, such a cost-

che de revêtement de liaison superposée augmente le poids des  Che overlapping bond coating increases the weight of

articles manufactures terminés. Le poids accru qui est attri-  finished manufactured items. The increased weight that is assigned

buable à la couche de revêtement de liaison est une considé-  drinkable at the bond coating layer is a consideration

ration importante, en particulier pour des applications tel-  large ration, especially for applications such as

les que des moteurs d'aéronefs. L'inclusion d'une couche de  aircraft engines. The inclusion of a layer of

revêtement de liaison dans le système de revêtement de bar-  bond coating in the bar coating system

rière thermique exige également des opérations de fabrication supplémentaires, ce qui augmente les cots de fabrication et allonge les séquences de production. De plus, la couche de revêtement de liaison est susceptible fe se dégrader et de faire apparaître des défauts qui peuvent provoquer à leur tour un ébrèchement, un écaillage ou une fissuration de la  Thermal production also requires additional manufacturing operations, which increases manufacturing costs and lengthens production sequences. In addition, the bonding coating layer is likely to degrade and to reveal defects which can in turn cause chipping, chipping or cracking of the

couche de céramique qui est fixée sur elle.  ceramic layer which is fixed on it.

La présente invention a donc pour but de procurer un système de revêtement de barrière thermique qui n'exige  The object of the present invention is therefore to provide a thermal barrier coating system which does not require

pas le type de couche de liaison ou de transition décrit ci-  not the type of tie or transition layer described above

dessus, entre le substrat en métal et le revêtement céramique  above, between the metal substrate and the ceramic coating

de barrière thermique.thermal barrier.

L'invention a également pour but de procurer un sys-  The invention also aims to provide a system

tème de revêtement de barrière thermique qui soit capable de  a thermal barrier coating which is capable of

supporter des températures plus élevées que ce qui était pos-  withstand higher temperatures than was possible

sible jusqu'à présent pour des systèmes de barrière thermique  sible so far for thermal barrier systems

employant de telles couches de revêtement de liaison.  using such bonding coating layers.

Un autre but encore de l'invention est de procurer  Yet another object of the invention is to provide

un procédé pour appliquer directement des revêtements céra-  a process for directly applying ceramic coatings

miques de barrière thermique sur des substrats en métal, sans utiliser des couches de transition ou de liaison.  thermal barrier mics on metal substrates, without the use of transition or bonding layers.

Selon un aspect de l'invention, un article manufac-  According to one aspect of the invention, a manufac-

turé sur lequel est formé un revêtement protecteur, tel qu'un revêtement de barrière thermique, comprend un substrat métallique ayant au moins une surface rendue rugueuse, dans  ground on which a protective coating is formed, such as a thermal barrier coating, comprises a metal substrate having at least one surface roughened, in

laquelle sont formées des cavités au profil déchiqueté, re-  which are formed cavities with a shredded profile,

liées les unes aux autres en surface, qui s'étendent dans le  linked to each other on the surface, which extend into the

substrat sur au moins 15 pm, en moyenne arithmétique. Un re-  substrate over at least 15 µm, arithmetic average. A re-

vêtement céramique de barrière thermique est fixé sur la surface de façon qu'au moins une partie du revêtement se trouve dans les cavités de la surface rugueuse du substrat, sur la ligne d'interface ou de liaison entre eux. Dans un  ceramic thermal barrier garment is fixed on the surface so that at least part of the coating is located in the cavities of the rough surface of the substrate, on the interface or connection line between them. In one

mode de réalisation, le substrat consiste en un matériau sé-  embodiment, the substrate consists of a dry material

lectionné dans le groupe qui comprend des alliages à base de nickel, à base de cobalt et à base de fer, et le revêtement céramique consiste essentiellement en oxyde de zirconium  selected from the group which includes nickel-based, cobalt-based and iron-based alloys, and the ceramic coating consists essentially of zirconium oxide

stabilisé avec un autre oxyde.stabilized with another oxide.

Selon un autre aspect de l'invention, un procédé  According to another aspect of the invention, a method

pour revêtir un substrat en métal avec un revêtement protec-  for coating a metal substrate with a protective coating

teur tel qu'un matériau de barrière thermique, comprend  such as a thermal barrier material, includes

l'opération consistant à rendre rugueuse au moins une surfa-  the operation of roughening at least one surface

ce du substrat en métal, de façon que la mesure de la surfa-  this of the metal substrate, so that the measurement of the area

ce résultante avec un appareil de mesure de profil donne une valeur d'au moins environ 15 pm, en moyenne arithmétique. On sélectionne une technique commode et préférée pour rendre la surface rugueuse parmi les techniques d'attaque chimique, d'attaque électrochimique et de traitement de surface par laser. On'applique ensuite sur le substrat un revêtement  this result with a profile measuring device gives a value of at least about 15 μm, on arithmetic average. A convenient and preferred technique for roughening the surface is selected from the chemical etching, electrochemical etching and laser surface treatment techniques. A coating is then applied to the substrate

protecteur tel qu'un revêtement céramique de barrière ther-  protective such as a ceramic barrier coating

mique, de façon qu'au moins une partie du revêtement se trouve à l'intérieur des cavités de la surface rugueuse du  mique, so that at least part of the coating is inside the cavities of the rough surface of the

substrat. On peut appliquer le revêtement sur la surface ru-  substrate. The coating can be applied to the ru-

gueuse du substrat en employant divers procédés, comme par exemple la pulvérisation par plasma, le dépôt en phase vapeur ou la pulvérisation cathodique. Pour obtenir une composition stoechiométrique de la céramique, on peut chauffer le revête- ment de barrière thermique dans une atmosphère contenant de l'oxygène. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la  substrate by employing various methods, such as, for example, plasma spraying, vapor deposition or sputtering. To obtain a stoichiometric composition of the ceramic, the thermal barrier coating can be heated in an oxygen-containing atmosphere. The invention will be better understood on reading the

description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à  description which follows of embodiments, given at

titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description  title of nonlimiting examples. The rest of the description

se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une coupe partielle agrandie qui représente schématiquement la structize métnlographique d'une partie d'un article manufacturé revêtu conforme à un mode de réalisation de l'invention; La figure 2 est une vue en perspective éclatée qui représente schématiquement un article manufacturé auquel on  refers to the appended drawings in which: FIG. 1 is an enlarged partial section which schematically represents the metnlographic structize of part of a coated manufactured article in accordance with an embodiment of the invention; Figure 2 is an exploded perspective view which schematically shows a manufactured item which

doit appliquer un revêtement de barrière thermique, conformé-  must apply a thermal barrier coating,

ment à un autre mode de réalisation de l'invention; et  ment to another embodiment of the invention; and

La figure 3 est une vue en perspective qui représen-  FIG. 3 is a perspective view which represents

te schématiquement l'aspect d'un article manufacturé revêtu d'une barrière thermique, conformément-à l'invention, qui a  schematically the appearance of a manufactured article coated with a thermal barrier, in accordance with the invention, which has

été soumis à un test de cycles thermiques.  been subjected to a thermal cycle test.

La figure 1 représente schématiquement une coupe avec un grossissement d'environ 32 d'une partie d'un article métallique qui porte un revêtement céramique de barrière  Figure 1 shows schematically a section with a magnification of about 32 of a part of a metallic article which carries a ceramic barrier coating

thermique durable, conforme à l'invention. Le substrat métal-  durable thermal, according to the invention. The metal substrate-

lique 10 comporte au moins une surface rugueuse 12 sur la-  lique 10 has at least one rough surface 12 on the

quelle est fixé un revêtement céramique de barrière thermique 14. Le revêtement 14 est formé sur le substrat 10 de façon  which is fixed a ceramic thermal barrier coating 14. The coating 14 is formed on the substrate 10 so

qu'au moins une partie du revêtement 14 soit en contact di-  at least part of the coating 14 is in direct contact

rect avec la surface rugueuse 12. Conformément à l'invention,  rect with the rough surface 12. According to the invention,

la mesure du profil de la surface rugueuse 12 avec un appa-  the measurement of the profile of the rough surface 12 with an apparatus

reil de mesure de profil donne une valeur d'au moins 15 pm,en moyanne arithmétique, et cette surface est caractérisée par le fait qu'elle comporte des cavités au profil déchiqueté,  profile measurement reil gives a value of at least 15 μm, in arithmetic mean, and this surface is characterized by the fact that it has cavities with a jagged profile,

comme le montre la figure 1.as shown in figure 1.

Le substrat 10 peut avoir une grande variété de  The substrate 10 can have a wide variety of

structures. De façon générale, le substrat 10 peut être cons-  structures. In general, the substrate 10 can be constituted

titué par n'importe quelle structure métallique qui bénéficie d'un revêtement adhérent comme un revêtement établissant une  titrated by any metallic structure which benefits from an adherent coating as a coating establishing a

barrière thermique. Dans un mode de réalisation particulière-  thermal barrier. In a particular embodiment-

ment utile, le substrat 10 est un article qui convient pour  mentally useful, substrate 10 is an article suitable for

l'utilisation dans des structures ayant une résistance méca-  use in structures with mechanical resistance

nique élevée et une résistance élevée à la température et à la corrosion. Dans un tel mode de réalisation, le substrat 10  high nique and high resistance to temperature and corrosion. In such an embodiment, the substrate 10

comprend un matériau de base sélectionné dans le groupe cons-  includes a base material selected from the group cons-

titué par les alliages à base de nickel, à base de cobalt et  titrated by alloys based on nickel, based on cobalt and

à base de fer. On trouve dans ce groupe de matériau les compo-  based on iron. We find in this group of material the

sitions d'alliages connues sous le nom de superalliagesz du fait de leurs propriétés exceptionnelles à des températures élevées. Pour des applications de moteurs à turbine à gaz, il  alloys known as superalloys because of their exceptional properties at elevated temperatures. For gas turbine engine applications, it

est souvent souhaitable que le matériau choisi pour le subs-  It is often desirable that the material chosen for the sub-

trat 10 ait une résistance mécanique élevée, ainsi qu'une -  trat 10 has high mechanical strength, as well as -

bonne résistance à l'oxydation et a la corrosion à des tempé--  good resistance to oxidation and corrosion at temperatures--

ratures élevées. Le Tableau 1 ci-après donne une liste de com-  high erasures. Table 1 below gives a list of

positions d'alliages typiques qui possèdent de telles caracté-  typical alloy positions which have such characteristics

ristiques.artistic.

Le matériau qui est choisi pour le revrêtement cérami-  The material that is chosen for the ceramic coating

que 14 doit présenter entre autres propriétés, une faible  that 14 must have among other properties, a low

conductivité thermique, une adhérence appropriée sur le subs-  thermal conductivity, suitable adhesion to the

trat 10 pour la résistance à l'écaillage et à la fissuration sous l'effet de contraintes thermiques, un taux de dilatation thermique aussi proche que possible de celui du substrat 10, et une stabilisation appropriée de la structure cristalline de la céramique, pour minimiser les effets de la dilatation  trat 10 for resistance to flaking and cracking under the effect of thermal stresses, a thermal expansion rate as close as possible to that of the substrate 10, and an appropriate stabilization of the crystal structure of the ceramic, to minimize the effects of dilation

en volume résultant d'une transformation structurale.  in volume resulting from a structural transformation.

On utilise souvent l'oxyde de zirconium dans des systèmes de revêtement de barrière thermique, du fait qu'il constitue une barrière thermique efficace. On a trouvé que  Zirconium oxide is often used in thermal barrier coating systems because it provides an effective thermal barrier. We found that

TABLEAU 1TABLE 1

COMPOSITIONS DE SUPERALLIAGESSUPER ALLOY COMPOSITIONS

Pourcentage nominal en poids, plus impuret6s accidentelles A1Loy Fe Cr AI Ti Y203 Ni C Co Mo W Cb Ta Re Iif B Zr Y  Nominal percentage by weight, plus accidental impurities A1Loy Fe Cr AI Ti Y203 Ni C Co Mo W Cb Ta Re Iif B Zr Y

MA956 * 20 4,5 0, 5 0, SMA956 * 20 4.5 0, 5 0, S

Ma754 1 20 0,3 0, 5 0,6 * 0 05os René N4 9,3 3,7 4,2 * 7 5 1,S5 6 0,S 4 René NS 7 6,2 * 0,tOS 7,5 1,5 5 615 3 0,15 40ppu lOOppr René 80 14 3 5 * 0t17 9,5 4 4 4015 0,03 MAR-M-509 22t5 10 0t 6 * 7 3,5 0S5 Note: *= complément à 1OO'4 N Do CO oo Lu o'  Ma754 1 20 0.3 0.5 0.6 * 0 05os René N4 9.3 3.7 4.2 * 7 5 1, S5 6 0, S 4 René NS 7 6.2 * 0, tOS 7.5 1.5 5 615 3 0.15 40ppu lOOppr René 80 14 3 5 * 0t17 9.5 4 4 4015 0.03 MAR-M-509 22t5 10 0t 6 * 7 3.5 0S5 Note: * = complement to 1OO ' 4 N Do CO oo Lu o '

pour obtenir une excellente stabilité, l'oxyde de zirconium -  to obtain excellent stability, zirconium oxide -

doit être constitué par des mélanges de phases cubiques et  must consist of mixtures of cubic phases and

tétragonales. On a en outre établi qu'une stabilisation par-  tetragonal. It has also been established that stabilization by-

tielle de l'oxyde de zirconium avec un autre oxyde, comme de l'oxyde d'yttrium, produit ce mélange de phasesdésiré. Le re- vêtement en céramique 14 consiste de préférence en oxyde de zirconium partiellement stabilisé avec entre environ 6% et % en poids d'oxyde d'yttrium. Une proportion inférieure à  Zirconium oxide with another oxide, such as yttrium oxide, produces this desired phase mixture. The ceramic coating 14 preferably consists of partially stabilized zirconium oxide with between about 6% and% by weight of yttrium oxide. A proportion lower than

environ 6% en poids d'oxyde d'yttrium ne produit pas la sta-  about 6% by weight of yttrium oxide does not produce the sta-

bilisation partielle désirée. Au contraire, une proportion supérieure à environ 20% en poids d'oxyde d'yttrium entraîne une stabilisation totale de l'oxyde de zirconium. Dans de nombreuses applications de revêtement de barrière thermique, il est préférable d'employer entre environ 6% et environ 8%  partial mobilization desired. On the contrary, a proportion greater than about 20% by weight of yttrium oxide results in a total stabilization of the zirconium oxide. In many thermal barrier coating applications, it is preferable to use between about 6% and about 8%

en poids d'oxyde d'yttrium.by weight of yttrium oxide.

Au cours d'évaluations initiales de la présente in-  During initial assessments of this in-

vention, on a constaté que le degré de rugosité de surface et le caractère de la rugosité, en combinaison, avaient une importance inattendue dans l'aptitude du revêtement céramique superposé à se fixer mécaniquement de façon ferme sur un substrat rugueux. On a noté que des revêtements de liaison, comme celui du type MCrAlY déposé par pulvérisation thermique, avait une rugosité de surface dans la plage d'environ 11,5-14  It has been found that the degree of surface roughness and the character of the roughness, in combination, are of unexpected importance in the ability of the superimposed ceramic coating to be mechanically fixed firmly on a rough substrate. It has been noted that bond coatings, such as that of the MCrAlY type deposited by thermal spraying, have a surface roughness in the range of about 11.5-14

pm, en moyenne arithmétique. Des revêtements céramiques su-  pm, arithmetic mean. Ceramic coatings on

perposés ont présenté une bonne adhérence sur une telle sur-  perposed presented good grip on such an over-

face au cours de longs cycles de tests thermiques. Cependant, en l'absence d'une telle couche de liaison ou de transition, une rugosité de surface dans des plages inférieures conduisait à une liaison non satisfaisante, Par exemple, le sablage d'une surface donne généralement une rugosité de surface dans la  face during long cycles of thermal tests. However, in the absence of such a bonding or transition layer, a surface roughness in lower ranges led to an unsatisfactory bond. For example, sanding a surface generally gives a surface roughness in the

plage d'environ 25-6,5 pm, en moyenne arithmétique.  range of about 25-6.5 pm, arithmetic average.

Conte tenu de la nature de la surface, on a reconnu qu'en plus d'un degré de rugosité relativement élevé, mesuré par exemple par un appareil de mesure de profil, la surface doit  Given the nature of the surface, it has been recognized that in addition to a relatively high degree of roughness, measured for example by a profile measuring device, the surface must

avoir une configuration "déchiquetée", comme le montre la fi-  have a "jagged" configuration, as shown in the figure

gure 1, pour permettre une bonne liaison ou fixation mécani-  gure 1, to allow a good connection or mechanical fixing

que entre la surface rugueuse et un revêtement céramique su-  between the rough surface and a ceramic coating

perposé. Par exemple, une surface qui a été traitée ou rendue  perposed. For example, a surface that has been treated or rendered

rugueuse par usinage par électro-érosion, qui est une techni-  rough by EDM machining, which is a techni-

que bien connue, qui a fait l'objet de nombreuses descrip- tions et qui est largement utilisée,a présenté une rugosité  that well known, which has been the subject of numerous descriptions and which is widely used, presented a roughness

de surface d'environ 19 pm en moyenne arithmétique. Néan-  surface area of about 19 pm on arithmetic average. However

moins, des tests ont montré que d'importantes fissures se dé-  less, tests have shown that large cracks

veloppaient le long de sa ligne de liaison avec un revêtement céramique. On pense que ceci résulte de l'état de la couche  floated along its connecting line with a ceramic coating. This is believed to result from the state of the layer

refondue sur la surface rugueuse.recast on the rough surface.

Au contraire, une surface qui a été rendue rugueuse par usinage électrochimique, qui est également une technique  Rather, a surface that has been roughened by electrochemical machining, which is also a technique

bien connue,qui a fait l'objet de nombreuses descriptions et  well known, which has been the subject of numerous descriptions and

qui est largement utilisée pour la rénovation de matériaux  which is widely used for renovating materials

mais qui n'est pas spécialement prévue pour rendre une surfa-  but which is not specially designed to render a surface

ce rugueuse, a présenté une rugosité de surface dans la plage  this rough, presented a surface roughness in the range

de 15 -25 pm (en moyenne arithmétique), et n'a fait apparaî-  from 15 -25 pm (arithmetic average), and did not appear-

tre aucune fissure au niveau de la ligne de liaison, dans le même test. Conformément à l'invention, a attribue de tels résultats à la surface comprenant des structures déchiquetées semblables à des dents, représentées sur la figure 1, ainsi qu'à une rugosité de surface d'au moine.environ 15 pm (en  be no cracks at the level of the connection line, in the same test. In accordance with the invention, a attributes such results to the surface comprising jagged structures similar to teeth, shown in FIG. 1, as well as to a surface roughness of the monk. Approximately 15 μm (in

moyenne arithmétique).arithmetic average).

Les données du Tableau 2 ci-après sont représentati-  The data in Table 2 below are representative

ves des résultats de tests obtenus dans l'évaluation de l'in-  results of tests obtained in the evaluation of the

vention.vention.

TABLEAU 2TABLE 2

Tests thermiques cycliques avec l'appareil JETS (2000 cycles) (Céramique supérieure: ZrO2 - 8Y203, 130 pm d'épaisseur) Exemple Echantillon Préparation Rugosité de Résultats de surface surface (d) (pm en moyenne arithmétique)  Cyclic thermal tests with the JETS device (2000 cycles) (Upper ceramic: ZrO2 - 8Y203, 130 pm thick) Example Sample Preparation Roughness of Surface surface results (d) (pm in arithmetic mean)

1 Standard Couche de 11,5 - 14 Pas de fis-  1 Standard Layer 11.5 - 14 No cracking

(a) liaison sures sur la ligne de liaison  (a) safe link on the link line

2 Pas de cou- Usinage 15 - 24 Pas de fis-  2 No seams - Machining 15 - 24 No seams

che de liai- électro- sures sur son (b) chimique la ligne de liaison 3 Pas de cou- Electro- 19 Fissures che de liai--- érosion importantes  che de liai- electro- sures on its (b) chemical connection line 3 No neck- Electro- 19 Cracks che de liai --- significant erosion

son (b) sur la li-sound (b) on the li-

gne de liai-gene of liai-

son 4 Pas de cou- Sablage 2,5 - 6,5 Fissures che de liai- importantes  sound 4 No sanding 2.5 - 6.5 Cracks che of liiai- important

son (c) sur la li-sound (c) on the li-

gne de liai-gene of liai-

son (a) Couche de liaison CoNiCrAlY (130 pm)/substrat en alliage René 80 (b) Substrat: alliage MA956 rendu rugueux (brasé sur un contrefort en alliage René 80) 1 1 (c) Substrat: alliage René 80 (d) Examen microscopique périodique avec un grossissement de Dans le Tableau 2 ainsi que dans le Tableau 3 qui suit, on a accompli les tests thermiques cycliques au moyen d'un appareil de chocs thermiques pour réacteurs appelé Jet Engine Thermal Shock (JETS), conçuet construit par la demanderesse, et décrit dans le document MACH 3 Magazine, mars/septembre 1987, publié par G.E. Aircraft Engines,  sound (a) CoNiCrAlY bonding layer (130 pm) / René 80 alloy substrate (b) Substrate: MA956 alloy roughened (brazed on a René 80 buttress) 1 1 (c) Substrate: René 80 alloy (d) Periodic microscopic examination with a magnification of In Table 2 as well as in Table 3 which follows, the cyclic thermal tests were carried out by means of a thermal shock device for reactors called Jet Engine Thermal Shock (JETS), designed and constructed by the plaintiff, and described in the document MACH 3 Magazine, March / September 1987, published by GE Aircraft Engines,

Production Operation, "Ceramic Tough New Breed of Shroud".  Production Operation, "Ceramic Tough New Breed of Shroud".

L'appareil JETS comprend fondamentalement quatre sections:  The JETS device basically has four sections:

(1) une structure de chauffage/refroidissement, (2) un sup-  (1) a heating / cooling structure, (2) a sup-

port d'échantillons sous test sur un carrousel vertical, (3) un dispositif électronique de commande de moteur pas à pas et d'indexage, et (4) un équipement de mesure et de contrôle. Un chalumeau oxygène-propane permet un chauffage rapide (en environ 20 secondes) de la face en céramique, sur des échantillons de type bouton de 2,5 cm de diamètre. La  wearing of samples under test on a vertical carousel, (3) an electronic stepper motor control and indexing device, and (4) measuring and control equipment. An oxygen-propane torch allows rapid heating (in about 20 seconds) of the ceramic face, on button-type samples of 2.5 cm in diameter. The

station suivante soumet les échantillons à un refroidisse-  next station subjects the samples to cooling

ment rapide (en environ 20 secondes jusqu'à une température inférieure à 260 C} entre des jets d'air qui sont projetés à la fois sur la surface en céramique et sur le support en métal. Les températures sur les deux faces sont mesurées  fast (in about 20 seconds up to a temperature below 260 C} between air jets which are projected both on the ceramic surface and on the metal support. The temperatures on both sides are measured

avec des pyromètres optiques.with optical pyrometers.

Dans les évaluations qui sont représentées par les données des Tableaux 2 et 3, le revêtement céramique de barrière thermique en ZrO2 stabilisé avec 8% en poids de Y203 a été formé par pulvérisation par plasma dans l'air jusqu'aux épaisseurs indiquées. Dans chaque cycle du Tableau  In the evaluations which are represented by the data of Tables 2 and 3, the ceramic thermal barrier coating in ZrO2 stabilized with 8% by weight of Y203 was formed by air plasma spraying to the thicknesses indicated. In each cycle of the Table

2, chaque échantillon a été chauffé dans les conditions sui-  2, each sample was heated under the following conditions

vantes: température moyenne de la surface en céramique: 1221 C; température moyenne de la face arrière en métal: 868 C; différence de température moyenne: 353 C. Ensuite,  Vantes: average temperature of the ceramic surface: 1221 C; average temperature of the metal rear face: 868 C; average temperature difference: 353 C. Then,

pour chaque cycle, l'échantillon a été refroidi à une tem-  for each cycle, the sample was cooled to a tem-

Z638156Z638156

pérature inférieure à environ 260 C, comme décrit ci-dessus.  temperature below about 260 C, as described above.

TABLEAU 3TABLE 3

Tests thermiques cycliques avec l'appareil JETS (2500 cycles) (Céramique supérieure: ZrO2 - 8Y203; épaisseur moyenne: 915-1165 pm) Exemple Echantillon Préparation Rugosité de Résultats de surface surface (c) (pm en moyenne arithmétique) Standard Couche de 11,5 - 14 Pas de fis- (a) liaison sures sur la ligne de liaison  Cyclic thermal tests with the JETS device (2500 cycles) (Upper ceramic: ZrO2 - 8Y203; average thickness: 915-1165 pm) Example Sample Preparation Surface roughness of surface area (c) (pm in arithmetic average) Standard Layer of 11 , 5 - 14 No fis- (a) secure connection on the connection line

6 - Pas de cou- Electro- 18 - 24 Pas de fis-  6 - No neck - Electro - 18 - 24 No crack

che de liai- érosion sures sur son (b) la ligne de liaison (a) Couche de liaison CoNiCrAlY (130 Wm)/substrat en alliage René 80 (b) Substrat: alliage MA956 rendu rugueux (brasé sur un contrefort en alliage René 80 (c) Examen microscopique périodique avec un grossissement de  sure bonding on its (b) the bonding line (a) CoNiCrAlY bonding layer (130 Wm) / René 80 alloy substrate (b) Substrate: MA956 alloy roughened (brazed on a René 80 alloy buttress (c) Periodic microscopic examination with a magnification of

5050

Au coQurs de chaque cycle dans le Tableau 3, chaque échantillon a été chauffé dans les conditions suivantes: température moyenne de la surface en céramique: 1408 C; température moyenne de la face arrière en métal: 653 C; différence de température moyenne: 755 C. Ensuite, dans chaque cycle, l'échantillon a été refroidi à une température  During each cycle in Table 3, each sample was heated under the following conditions: average temperature of the ceramic surface: 1408 C; average temperature of the metal rear face: 653 C; average temperature difference: 755 C. Then, in each cycle, the sample was cooled to a temperature

inférieure à environ 2600C, comme décrit ci-dessus.  below about 2600C, as described above.

La comparaison des données du Tableau 2 et du Ta-  Comparison of the data in Table 2 and the Ta-

bleau 3 montre clairement l'effet extrêmement important de l'invention sur l'intégrité du revêtement: la combinaison du degré de rugosité de surface et de la nature de cette ru-  bleau 3 clearly shows the extremely important effect of the invention on the integrity of the coating: the combination of the degree of surface roughness and the nature of this surface.

gosité peut procurer un système de barrière thermique consi-  gosity can provide a significant thermal barrier system

dérablement amélioré pour des applications à haute tempéra-  incredibly improved for high temperature applications

ture. Dans un exemple particulier employant l'alliage  ture. In a particular example using the alloy

René N5 pour le substrat, on a utilisé une opération d'atta-  René N5 for the substrate, we used an attack operation

que chimique pour rendre rugueuse la surface de l'échantillon.  than chemical to roughen the surface of the sample.

Un tel procédé pour rendre la surface rugueuse est particu-  Such a method for roughening the surface is particularly

lièrement intéressant pour un matériau de ce type qui est un  particularly interesting for a material of this type which is a

alliage monocristallin dont la composition nominale est indi-  monocrystalline alloy whose nominal composition is indi-

quée dans le Tableau 1. L'attaque chimique a donné une rugo-  shown in Table 1. The chemical attack resulted in a roughness

sité de surface dans la plage d'environ 15 -20 pm (en moyen-  surface sity in the range of about 15 -20 pm (average-

ne arithmétique), avec une profondeur d'attaque de 50 à 100 pm. De plus, une telle technique d'attaque peut bénéficier de la différence de composition chimique et de caractéristiques d'attaque entre des dendrites et la région interdendritique  arithmetic), with a depth of attack of 50 to 100 pm. In addition, such an attack technique can benefit from the difference in chemical composition and attack characteristics between dendrites and the interdendritic region.

d'alliages tels que le René N5. L'attaque par un acide a pro-  alloys such as René N5. The acid attack has pro-

duit une surface rugueuse (jusqu'à 20 Pm en moyenne arithmé-  produces a rough surface (up to 20 Pm on average arithmetic-

tique particulièrement bien adaptée poUr recevoir et accro-  particularly well adapted tick for receiving and

cher une couche supérieure de revêtement céramique. De plus, des pointes de dendrites qui s'étendent à l'intérieur du revêtement céramique peuvent avoir un certain effet sur la  expensive a top layer of ceramic coating. In addition, dendrite tips that extend inside the ceramic coating can have some effect on the

formation de fissures à l'intérieur de la céramique, en pro-  formation of cracks inside the ceramic,

curant ainsi un mécanisme de détente ou d'atténuation des  thus curating a mechanism of relaxation or attenuation of

contraintes près de l'interface. On peut obtenir des résul-  constraints near the interface. We can get results

tats similaires, en fonction de l'article qui constitue le substrat, par un réglage des paramètres du procédé d'usinage électrochimique bien connu, qu'on utilise généralement pour enlever des quantités notables de métal, pour mettre en forme  similar states, depending on the article which constitutes the substrate, by adjusting the parameters of the well-known electrochemical machining process, which is generally used to remove significant quantities of metal, to shape

la surface d'un article.the surface of an article.

Dans l'exemple d'attaque chimique ci-dessus, faisant  In the chemical attack example above, doing

intervenir l'alliage René N5, on a utilisé pour le bain d'at-  use the René N5 alloy, we used for the

taque une solution aqueuse consistant de façon prédominante en HC1, avec une petite quantité de HNO3, et contenant FeC13  tackles an aqueous solution consisting predominantly of HC1, with a small amount of HNO3, and containing FeC13

dans la proportion d'environ 50% en poids de FeCl3 par rap-  in the proportion of about 50% by weight of FeCl3 relative to

port à l'eau. On a effectué l'attaque pendant environ une  port in the water. The attack was carried out for approximately one

heure au voisinage de la température ambiante.  hour near room temperature.

Pour des applications dans lesquelles c'est souhai-  For applications where it is desired

table, l'article manufacturé revêtu de l'invention-peut en outre comprendre une ou plusieurs structures pré-formées  table, the manufactured article coated with the invention-may further comprise one or more pre-formed structures

en céramique, chaque structure pré-formée étant fixée mécani-  ceramic, each pre-formed structure being mechanically fixed

quement sur au moins une surface du substrat en métal, de.la manière qui est illustrée sur la figure 2. La structure en céramique pré-formée peut être réalisée de façon à avoir une forme et une épaisseur prédéterminées, et cette épaisseur peut dépasser notablement l'épaisseur qu'on peut atteindre  only on at least one surface of the metal substrate, in the manner which is illustrated in FIG. 2. The pre-formed ceramic structure can be produced so as to have a predetermined shape and thickness, and this thickness can significantly exceed the thickness that can be reached

aisément pour des revêtements en céramique formés par pulvé-  easily for ceramic coatings formed by spraying

risation par plasma dans l'air. Dans le mode de réalisation particulier qui est représenté sur la figure 2, la structure pré-formée comprend une plaque de céramique 16 comportant une paire de rainures de-retenue 18 formées le-long de tranches  rization by plasma in air. In the particular embodiment which is represented in FIG. 2, the pre-formed structure comprises a ceramic plate 16 comprising a pair of retaining grooves 18 formed along slices

opposées de la plaque 16. Des moyens permettant de fixer mé-  opposite of the plate 16. Means for fixing me-

caniquement la plaque 16 sur la surface 22 du substrat 10 comprennent une paire de languettes de retenue 20 qui sont associées aux rainures de retenue 18, aVec les languettes de retenue 20 disposées de façon que chaque languette 20 soit  typically the plate 16 on the surface 22 of the substrate 10 comprises a pair of retaining tabs 20 which are associated with the retaining grooves 18, with the retaining tabs 20 arranged so that each tab 20 is

verrouillée avec l'une des rainures de retenue 18. Les lan-  locked with one of the retaining grooves 18. The lans

guettes de retenue 20 sont formées d'un seul tenant avec le substrat 10 et elles ont une configuration prévue de façon à retenir en position la plaque de céramique 16, par rapport au substrat 10. Les surfaces restantes du substrat 10, comme les surfaces 24, 26, 28 et 30, peuvent être constituées par  retaining plates 20 are formed integrally with the substrate 10 and have a configuration provided so as to retain in position the ceramic plate 16, relative to the substrate 10. The remaining surfaces of the substrate 10, like the surfaces 24 , 26, 28 and 30, can consist of

des surfaces rendues rugueuses, sur lesquelles on peut ap-  roughened surfaces, which can be applied

pliquer un revêtement céramique, de la manière qui est illus-  plaster a ceramic coating, in the way that is illus-

trée par la surface 12 et le revêtement 14 sur la figure 1.  trée by the surface 12 and the coating 14 in Figure 1.

Dans un tel mode de réalisation, le revêtement céramique de  In such an embodiment, the ceramic coating of

barrière thermique peut être formé de façon à encapsuler com-  thermal barrier can be formed to encapsulate

plètement le substrat 10, et il peut être constitué par des sections ayant plusieurs épaisseurs différentes;  fully the substrate 10, and it can be constituted by sections having several different thicknesses;

On peut former les systèmes de revêtement de bar-  Bar coating systems can be formed

rière thermique décrits ci-dessus sans utiliser une couche de revêtement de liaison intermédiaire, formée sur place,  thermal insulation described above without using an intermediate bonding coating layer formed on site,

entre la céramique protectrice et la structure sous-jacente.  between the protective ceramic and the underlying structure.

Conformément à l'invention, un procédé de revêtement d'un substrat en métal avec un matériau de barrière thermique comprend les opérations qui consistent à rendre rugueuse au  According to the invention, a method of coating a metal substrate with a thermal barrier material comprises the operations which consist in roughening the

moins une surface du substrat en métal, comme décrit ci-des-  minus one surface of the metal substrate, as described above

* sus, et à lui appliquer un revêtement céramique de barrière thermique. Le revêtement céramique est appliqué de façon qu'une partie au moins de celui-ci soit située à l'intérieur des cavités à profil déchiqueté qui sont formées dans la* above, and apply a ceramic thermal barrier coating to it. The ceramic coating is applied so that at least part of it is located inside the shredded profile cavities which are formed in the

surface rugueuse du substrat. On accomplit l'opération con-  rough surface of the substrate. The operation is carried out

sistant à rendre la surface rugueuse de façon que la mesure du profil de la surface rugueuse du substrat avec un appareil de mesure de profil, donne une valeur d'au moins 15 pm, en  to make the surface rough so that the measurement of the profile of the rough surface of the substrate with a profile measuring device gives a value of at least 15 μm,

moyenne arithmétique, de préférence comprise entre 15 et 25 qm.  arithmetic mean, preferably between 15 and 25 qm.

On peut employer un certain nombre de techniques  There are a number of techniques that can be used

différentes pour rendre rugueuse la surface du substrat. Con-  different to roughen the surface of the substrate. Con-

formément à l'invention, on a trouvé que l'usinage électro-  according to the invention, it has been found that electro-

chimique et l'attaque chimique sont deuk procédés particuliè-  chemical and chemical attack are two special processes

rement efficaces pour produire une surface de substrat ru-  highly effective in producing a rough substrate surface.

gueuse. Dans la technique d'enlèvement de matière, un but de  beggar. In the material removal technique, a goal of

l'usinage électrochimique est de produire une finition de.  electrochemical machining is to produce a finish of.

surface lisse. Par exemple, on utilise couramment. l'usinage électrochimique dans la fabrication d'organes de moteurs  smooth surface. For example, it is commonly used. electrochemical machining in the manufacture of engine components

d'aéronefs pour satisfaire les exigences de finition de sur-  aircraft to meet sur- face finish requirements

face qui sont imposées par des considérations de conception  face which are imposed by design considerations

mécaniques et aérodynamiques. On a cependant trouvé, confor-  mechanical and aerodynamic. However, we have found,

mément à l'invention, qu'en modifiant des paramètres de pro-  mement to the invention, that by modifying parameters of pro-

cessus tels que l'intensité, la course du piston, le débit de la buse et la solution d'électrolyte, on peut également utiliser l'usinaqe électrodchimique pour produire une surface de métal rugueuse du type qui convient pour une surface de liaison dans le cas de revêtements céramiques de barrière  such as the intensity, the stroke of the piston, the flow rate of the nozzle and the electrolyte solution, it is also possible to use the electro-chemical machine to produce a rough metal surface of the type which is suitable for a bonding surface in the barrier ceramic coatings

thermique. On a par exemple employé l'usinage électrochimi-  thermal. For example, electrochemical machining was used

que pour produire des rugosités de surface correspondant à des valeurs mesurées avec un appareil de mesure de profil  only to produce surface roughness corresponding to values measured with a profile measuring device

qui sont dans la plage de 18 à 25 pm, en moyenne arithméti-  which are in the range of 18 to 25 pm, on average arithmetic-

que, pour des substrats en alliages métalliques ayant les compositionsd'alliages MA 956 et MA 754 qui sont indiquées  that for substrates of metallic alloys having the alloy compositions MA 956 and MA 754 which are indicated

dans le Tableau 1. Les surfaces de'métal rugueuses résultan-  in Table 1. The resulting rough metal surfaces

tes ont été caractérisées par des crêtes et des vallées dis-  your were characterized by ridges and valleys

tinctes et présentaient une texture rugueuse et grenue, si-  tinctures and presented a rough and grainy texture, if-

milaire aux textures que présentent des couches de revête-  milaire to the textures presented by layers of coating-

ments de liaison formées par pulvérisation par plasma dans  bonding elements formed by plasma spraying in

l'air.the air.

On peut produire des surfaces rugueuses similaires  Similar rough surfaces can be produced

par un traitement d'attaque chimique. En choisissant de fa-  by a chemical attack treatment. By choosing to

çon appropriée la solution d'attaque et la durée pendant la-  appropriate lesson the attack solution and the duration during the

quelle le substrat est immergé dans cette solution, comme décrit cidessus en relation avec l'alliage René N5, on peut obtenir une variété de rugosités de surface désirées.-On a par exemple obtenu des rugosités de surface correspondant à des valeurs comprises entre environ 15 et 23 pm, en moyenne arithmétique, mesurées avec un appareil- de mesure de profil, en effectuant une attaque chimique de substrats en alliages métalliques ayant les compositions des alliages René N4 et  which the substrate is immersed in this solution, as described above in relation to the alloy René N5, one can obtain a variety of surface roughness desired. -We have for example obtained surface roughness corresponding to values between approximately 15 and 23 μm, on arithmetic mean, measured with a profile measuring device, by etching a substrate of metal alloys having the compositions of the René N4 alloys and

René N5 qui sont indiquées dans le Tableau 1.  René N5 which are indicated in Table 1.

Pour des substrats qui sont formés par des techni-  For substrates that are formed by techniques

ques de moulage de métal, il peut être souhaitable de former la surface de substrat rugueuse dans le cadre de l'opération  metal molding, it may be desirable to form the rough substrate surface as part of the operation

de moulage. L'étape d'augmentation de la rugosité, conformé-  molding. The step of increasing roughness, consistent

ment à l'invention, peut être accomplie pendant la formation du substrat en métal, en coulant le substrat dans un moule qui a lui-même une surface rugueuse, la surface rugueuse du moule ayant une configuration conçue de façon à donner une  In accordance with the invention, can be accomplished during the formation of the metal substrate, by casting the substrate into a mold which itself has a rough surface, the rough surface of the mold having a configuration designed to give a

surface rugueuse correspondante au substrat brut de moulage.  rough surface corresponding to the raw molding substrate.

On peut par exemple rendre ruqueuses des surfaces sélection-  One can for example make rough surfaces selection-

nées de moule à la cire par des techniques de moletage, d'attaque ou d'usinage électrochimique. Une fois qu'on a réalisé les surfaces rugueuses du moule, on peut utiliser des techniques normales de moulage à cire perdue pour former  molded by wax using knurling, etching or electrochemical machining techniques. Once the rough surfaces of the mold have been made, normal lost-wax molding techniques can be used to form

le substrat. La structure du substrat résultant brut de mou-  the substrate. The structure of the substrate resulting from gross

lage comprend au moins une partie de surface ayant une natu-  the age comprises at least a surface part having a nature

re et une rugosité appropriées, conformément à l'invention, pour faire fonction de surface de liaison pour un revêtement  re and a roughness suitable, in accordance with the invention, to function as a bonding surface for a coating

céramique de barrière thermique.thermal barrier ceramic.

Le revêtement céramique de barrière thermique peut  The ceramic thermal barrier coating can

être appliqué par un certain nombre de procédés sur la sur-  be applied by a number of processes on the

face rugueuse du substrat. Parmi des techniques appropriées figurent la pulvérisation par plasma, le dépôt par vapeur et la pulvérisation cathodique. Toutes ces techniques sont bien  rough surface of the substrate. Suitable techniques include plasma spraying, vapor deposition and sputtering. All of these techniques are good

connues et ont fait l'objet de nombreuses descriptions. De  known and have been the subject of numerous descriptions. Of

façon générale, dans la pulvérisation par plasma, des parti-  generally speaking, in plasma spraying,

cules de poudre ayant la composition désirée sont transpor-  powder cules having the desired composition are transported

tées d'un canon à plasma vers la surface de la cible par un jet de gaz chaud. Les particules de poudre sont chauffées jusqu'à un état de fusion parle jet de gaz chaud et elles se  shot from a plasma gun to the surface of the target by a jet of hot gas. The powder particles are heated to a state of fusion by the jet of hot gas and they

resolidifient au moment du dépôt sur le surface de la cible.  re-solidify upon deposition on the target surface.

Dans le dépôt en phase vapeur, l'article à revêtir est placé  In the vapor deposition, the article to be coated is placed

au-dessus d'un bain en fusion d'un matériau ayant la compo-  above a molten bath of a material having the composition

sition désirée. Au fur et à mesure que le matériau s'évapore, la vapeur résultante se condense sur l'article et forme un revêtement sur ce dernier. On met commodément en oeuvre le procédé de dépôt par vapeur dans une chambre à vide, et on utilise souvent un faisceau d'électrons en tant que source de chaleur pour maintenir le matériau chauffé à l'état de fusion. Pour des revêtements de barrière thermique contenant des oxydes, la céramique déposée qui résulte des techniques  desired position. As the material evaporates, the resulting vapor condenses on the article and forms a coating on the article. The vapor deposition process is conveniently carried out in a vacuum chamber, and an electron beam is often used as a heat source to keep the heated material in the molten state. For thermal barrier coatings containing oxides, the ceramic deposited resulting from the techniques

d'application ci-dessus peut être déficiente en oxygène.  application above may be oxygen deficient.

Lorsqu'on utilise de tels revêtements dans le procédé de l'invention, on peut soumettre le revêtement de barrière thermique à un traitement supplémentaire, en le chauffant  When such coatings are used in the process of the invention, the thermal barrier coating can be further treated by heating

dans une atmosphère contenant de l'oxygène, de façon à ob-  in an oxygen-containing atmosphere, so that

tenir une composition de céramique pratiquement stoechiomé-  hold a practically stoichiometric ceramic composition

trique. Pour des céramiques à l'oxyde de zirconium partiel-  stick. For partial zirconium oxide ceramics-

lement stabilisées, le chauffage du revêtement dans l'air pendant environ 4 heures à une température d'environ 1080"C  Slowly stabilized, heating the coating in air for about 4 hours at a temperature of about 1080 "C

est généralement suffisant. Il faut noter que, dans certai-  is generally sufficient. It should be noted that in some

nes applications, l'article revêtu subit un recuit dans les conditions d'utilisation, auquel cas l'opération de recuit  nes applications, the coated article is annealed under the conditions of use, in which case the annealing operation

à température élevée décrite ci-dessus n'est pas nécessaire.  at high temperature described above is not necessary.

Dans certaines applications de revêtements de bar-  In some bar coatings applications

rière thermique, l'épaisseur désirée du revêtement céramique  thermal insulation, the desired thickness of the ceramic coating

peut dépasser l'épaisseur qu'on peut aisément obtenir en -  can exceed the thickness that can easily be obtained in -

utilisant les techniques de formation de revêtement cérami-  using ceramic coating formation techniques

que décrites ci-dessus. Dans de telles applications, le pro-  as described above. In such applications, the pro-

cédé de l'invention peut en outre comprendre la fixation mé-  assigned of the invention may further comprise the meta-

canique d'au moins une structure pré-formée en un matériau céramique, sur au moins une surface du substrat en métal,  kinetics of at least one pre-formed structure of a ceramic material, on at least one surface of the metal substrate,

comme décrit ci-dessus en relation avec la figure 2.  as described above in relation to Figure 2.

Bien entendu, à titre d'opération préparatoire  Of course, as a preparatory operation

pour n'importe laquelle des techniques de traitement qui en-  for any of the processing techniques that

trent dans le cadre de l'invention, il peut être souhaitable de nettoyer soigneusement la surface qui doit être rendue rugueuse ou revêtue. On peut enlever des souillures, des  Within the scope of the invention, it may be desirable to thoroughly clean the surface which is to be roughened or coated. You can remove dirt,

graisses, des oxydes, etc., par un certain nombre de procé-  fats, oxides, etc., by a number of processes

dés de nettoyage appropriés, connus dans la technique.  suitable cleaning dice known in the art.

Dans une autre évaluation de l'invention, on a re-  In another evaluation of the invention, it was re-

vêtu avec un matériau de barrière thermique, conformément à l'invention, une structure en alliage MA 956, connue dans  clad with a thermal barrier material, in accordance with the invention, an alloy structure MA 956, known in

la technique des moteurs d'aéronefs sous l'appellation "gout-  the technique of aircraft engines under the name "taste-

tière en V", et on a testé cette structure dans un appareil correspondant à un brûleur du type "tunnel de flamme ", avec variation de température cyclique. On a rendu rugueuse, par usinage électrochimique, la surface intérieure des deux pans  in V "shape, and this structure was tested in an apparatus corresponding to a burner of the" flame tunnel "type, with cyclic temperature variation. The interior surface of the two sides was roughened by electrochemical machining

arrière de la gouttière en V, et on a appliqué sur les sur-  back of the V-shaped gutter, and we applied on the

faces rugueuses, par pulvérisation par plasma dans l'air, un revêtement de céramique de 0,5 mm d'épaisseur, consistant en oxyde de zirconium stabilisé par 8% en poids d'oxyde d'yt- trium. On a soumis la structure de gouttière en V revêtue à un test de cycle thermique dans un appareil de test à tunnel de flamme, qui produit des températures de fonctionnement plus élevées que l'appareil-de test de chocs thermiques qui est utilisé dans les exemples ci-dessus, et qui comporte un système de chauffage sous pression. Pendant la partie de chauffage du cycle de test, l'échantillon est chauffé par une flamme produite par auto-allumage de carburéacteur sous pression, à une pression d'environ 7 x 105 Pa au- dessus de la pression atmosphérique, jusqu'à une température d'environ 1260 C, en une durée de 22,5 secondes. Pendant le cycle de refroidissement, on a utilisé un refroidissement par eau pour refroidir l'échantillon, à une pression de 6 x 105 Pa  rough faces, by air plasma spraying, a ceramic coating 0.5 mm thick, consisting of zirconium oxide stabilized by 8% by weight of ytrietum oxide. The coated V-shaped gutter structure was subjected to a thermal cycle test in a flame tunnel tester, which produced higher operating temperatures than the thermal shock tester used in the examples. above, and which includes a pressure heating system. During the heating part of the test cycle, the sample is heated by a flame produced by self-ignition of pressurized jet fuel, at a pressure of about 7 x 105 Pa above atmospheric pressure, to a temperature of about 1260 C, in a duration of 22.5 seconds. During the cooling cycle, water cooling was used to cool the sample to a pressure of 6 x 105 Pa

au-dessus de la pression atomsphérique, jusqu'à une tempéra-  above the atmospheric pressure, up to a temperature

ture d'environ 1040 C, sur la même durée de 22,5 secondes.  ture of around 1040 C, over the same duration of 22.5 seconds.

L'échantillon revêtu de la barrière thermique a subi avec succès 1000 de ces cycles de test avec l'appareil à br leur. Le système de revêtement de barrière thermique est resté totalement intact, sans aucun écaillage apparent de la céramique. La surface rendue rugueuse par usinage électrochimique a procuré à nouveau une excellente surface de liaison pour l'adhérence de la céramique au substrat en métal. La figure 3 montre l'aspect de la-gouttière en V après 1000 cycles thermiques. Les surfaces rendues rugueuses  The thermal barrier coated sample successfully underwent 1000 of these test cycles with the burner. The thermal barrier coating system remained completely intact, with no apparent chipping of the ceramic. The roughened surface by electrochemical machining again provided an excellent bonding surface for the adhesion of the ceramic to the metal substrate. Figure 3 shows the appearance of the V-shaped gutter after 1000 thermal cycles. Rough surfaces

par usinage électrochimique sur lesquelles le revêtement cé-  by electrochemical machining on which the coating

ramique a été appliqué, sont représentées sur la figure 3  ramic has been applied, are shown in Figure 3

comme étant des surfaces intérieures 44 et 46 des pans ar-  as interior surfaces 44 and 46 of the rear panels

rière 40 et 42. Pendant le test, deux petites fissures, dé-  re 40 and 42. During the test, two small cracks,

signées par les Zéférences 48 et 50 sur la figure 3, sont apparues dans les bords arrière de la structure de gouttière  signed by Zeferences 48 and 50 in Figure 3, appeared in the rear edges of the gutter structure

en V. Chaque fissure mesurait approximativement 8 mm de lon-  in V. Each crack measured approximately 8 mm in length.

gueur et était située approximativement dans la zone médiane du pan arrière respectif. Ces fissures ont été probablement  and was located approximately in the middle area of the respective back pan. These cracks were probably

dues au gradient de température relativement élevé qui exis-  due to the relatively high temperature gradient that exists

tait de part et d'autre des pans pendant les cycles de tem- pérature. Pendant le test, la gouttière en V était maintenue fermement en position. par deux flasques d'extrémités de gouttière en V. Les flasques d'extrémités étaient montés dans l'appareil de test et l'appareil complet était loqé  was on both sides of the sections during the temperature cycles. During the test, the V-shaped gutter was held firmly in position. by two end plates of V-shaped gutter. The end plates were mounted in the test apparatus and the complete apparatus was locked

dans le conduit d'eau, d'une manière telle que l'eau de re-  in the water pipe, in such a way that the return water

froidissement donne aux flasques d'extrémités, donc aux par-  cooling gives the end flanges, therefore the

ties supérieure et inférieure de la gouttière en V, une tem-  upper and lower ties of the V-shaped gutter, a tem-

pérature très inférieure à celle de la région médiane du pan. Le gradient thermique résultant sur l'étendue de chaque  temperature much lower than that of the middle region of the pan. The resulting thermal gradient over the extent of each

pan a induit une contrainte thermique maximale dans sa par-  pan induced maximum thermal stress in its part

tie médiane, et a probablement entraîné la formation des fissures 48 et 50 qui sont représentées sur la figure 3. Il faut en outre noter que cette structure de gouttière en V  middle tie, and probably led to the formation of cracks 48 and 50 which are shown in Figure 3. It should also be noted that this V-shaped gutter structure

simule un organe du dispositif de post-combustion d'un mo-  simulates an organ in the afterburner of a mo-

teur d'aéronef, et on considère que cette-structure n'est défaillante que si elle est complètement coupée en deux morceaux séparés. Théoriquement, lorsque les fissures 48 et se propagent vers le nez avant 52 df la gouttière en V, le gradient thermique et la contrainte thermique résultante sur l'étendue de chaque pan diminueront jusqu'à un niveau  aircraft, and it is considered that this structure is faulty only if it is completely cut into two separate pieces. Theoretically, when the cracks 48 and propagate towards the nose before 52 df the V-shaped gutter, the thermal gradient and the resulting thermal stress on the extent of each pan will decrease to a level

tel que chaque fissure cesse de se propager ou de se déve-  such that each crack stops spreading or developing

lopper plus loin.lopper further.

On a décrit dans ce qui précède un système de re-  We have described in the foregoing a system of re-

vêtement de barrière thermique qui n'exige pas la formation d'une couche de revêtement de liaison entre le substrat en  thermal barrier clothing which does not require the formation of a bonding coating layer between the substrate

métal et le revêtement céramique de barrière thermique.  metal and ceramic thermal barrier coating.

L'invention procure un article manufacturé, protégé au point  The invention provides an article of manufacture, protected to the point

de vue thermique, qui comporte un revêtement céramique du-  from a thermal point of view, which includes a ceramic coating of-

rable qui est fermement lié au substrat. En éliminant la  maple which is firmly bonded to the substrate. By eliminating the

nécessité d'une telle couche de revêtement de liaison, l'in-  the need for such a bond coating layer, the

vention procure un article fini qui est plus léger et qui  vention provides a finished item that is lighter and

peut--supporter des températures de fonctionnement plus éle-  can - withstand higher operating temperatures

vées que ce qui était possible jusqu'à présent, en utilisant  than was possible until now, using

des systèmes de revêtement de barrière thermique classiques.  conventional thermal barrier coating systems.

En outre, en procurant un procédé pour appliquer directement des revêtements céramiques de barrière thermique sur des substrats en métal, l'invention réduit également les frais  In addition, by providing a method for directly applying ceramic thermal barrier coatings to metal substrates, the invention also reduces costs.

de fabrication et la longueur des séquences dé fabrication.  and the length of the manufacturing sequences.

Bien qu'on ait décrit l'invention en détail en con-  Although the invention has been described in detail in

sidérant certains de ses modes de réalisation préférés, l'homme de l'art pourra y apporter de nombreux changements  flattering some of his preferred embodiments, those skilled in the art can make many changes

et modifications. Par exemple, bien qu'on ait décrit l'in-  and modifications. For example, although the information has been described

vention en considérant plusieurs exemples spécifiqués, les  When considering several specific examples, the

compositions de céramiques et de métaux, ainsi que les tech-  ceramic and metal compositions, as well as

niques de traitement qui sont indiquéesdans la description,  processing methods which are indicated in the description,

doivent être considéréescomme des exemples non limitatifs.  should be considered as non-limiting examples.

Claims (19)

REVENDICATIONS 1. Article manufacturé comprenant un revêtement protecteur (14) sur un substrat métallique d'article (10), caractérisé en ce que le substrat métallique présente une surface (12) dans laquelle sont formées des cavités au pro- fil déchiqueté qui s'étendent dans le substrat sur au moins  1. Manufactured article comprising a protective coating (14) on an article metallic substrate (10), characterized in that the metallic substrate has a surface (12) in which cavities with shredded profile are formed which extend in the substrate on at least pm (en moyenne arithmétique), et ces cavités sont rac-  pm (arithmetic mean), and these cavities are rac- cordées les unes aux autres à la surface.  strung to each other on the surface. 2. Article selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement (14) est un revêtement céramique  2. Article according to claim 1, characterized in that the coating (14) is a ceramic coating qui est formé dans les cavités, de façon à établir un ac-  which is formed in the cavities, so as to establish an ac- crochage mécanique entre la surface (12) et le revêtement  mechanical hooking between the surface (12) and the coating céramique (14).ceramic (14). 3. Article selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement céramique (14) est un revêtement de barrière thermique qui est basé essentiellement sur de  3. Article according to claim 2, characterized in that the ceramic coating (14) is a thermal barrier coating which is based essentially on l'oxyde de zirconium.zirconium oxide. 4. Article selon la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat (10) est un superalliage basé sur au moins un élément sélectionné dans le groupe formé par Ni, Co et Fe; les cavités s'étendent dans lé substrat (10) dans la plage d'environ 15-25 pm (en moyenne arithmétique); et le revêtement de barrière thermique (14Ai consiste de façon prédominante en oxyde de zirconium stabilisé avec un autre  4. Article according to claim 3, characterized in that the substrate (10) is a superalloy based on at least one element selected from the group formed by Ni, Co and Fe; the cavities extend into the substrate (10) in the range of about 15-25 µm (arithmetic average); and the thermal barrier coating (14Ai consists predominantly of zirconium oxide stabilized with another oxyde.oxide. 5. Article selon la revendication 4, caractérisé en ce que le substrat (10) consiste en un superalliage à  5. Article according to claim 4, characterized in that the substrate (10) consists of a superalloy with structure monocristalline à base de nickel; et le revête-  nickel-based single crystal structure; and put it on ment de barrière thermique (14) consiste de façon prédomi-  The thermal barrier (14) consists predominantly nante en oxyde de zirconium stabilisé avec environ 6 à 20%  zirconium oxide stabilized with approximately 6 to 20% en poids d'toxyde d'yttrium.by weight of yttrium oxide. 6. Article selon la revendication 4, caractérisé  6. Article according to claim 4, characterized en ce que le revêtement de barrière thermique (14) est ap-  in that the thermal barrier coating (14) is suitable pliqué avec une épaisseur d'environ 0,13 mm.  pleated with a thickness of about 0.13 mm. 7. Article selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement (14) est appliqué avec une épaisseur  7. Article according to claim 6, characterized in that the coating (14) is applied with a thickness dans la plage d'environ 0,13-1,3 mm.  in the range of about 0.13-1.3 mm. 8. Article selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: le substrat métallique (10); au moins une structure pré-formée en un matériau céramique (16); et des moyens (18, 20) pour fixer sur l'article la structure pré-formée.  8. Article according to claim 1, characterized in that it comprises: the metal substrate (10); at least one structure pre-formed from a ceramic material (16); and means (18, 20) for fixing the pre-formed structure to the article. 9. Procédé de préparation d'un substrat métallique d'article (10) pour l'application d'un revêtement protecteur9. Method for preparing an article metallic substrate (10) for applying a protective coating (14), caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consis-  (14), characterized in that it comprises the operation consisting tant à donner au substrat une surface (12) ayant des cavités au profil déchiqueté qui s'étendent dans le substrat (10) sur au moins 15 pm (en moyenne arithmétique), de façon que  both to give the substrate a surface (12) having cavities with a shredded profile which extend in the substrate (10) over at least 15 μm (on arithmetic average), so that les cavités soient raccordées entre elles à la surface.  the cavities are connected to each other at the surface. - 10. Procédé d'application d'un revêtement protecteur (14) sur un substrat métallique (10), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: on rend rugueuse une surface (12) du substrat pour former dans la surface des cavités qui ont un profil déchiqueté et qui s'étendent  - 10. A method of applying a protective coating (14) on a metal substrate (10), characterized in that it comprises the following operations: a surface (12) of the substrate is roughened to form in the surface of the cavities which have a jagged profile and which extend dans le substrat (10) sur au moins 15 Mm (en moyenne arith-  in the substrate (10) over at least 15 mm (on average arith- métique), les cavités étant raccordées entre elles à la surface; et on forme le revêtement protecteur (14) dans les  metic), the cavities being connected to each other at the surface; and the protective coating (14) is formed in the cavités, de façon que le revêtement soit accroché mécani-  cavities, so that the covering is mechanically hooked quement au substrat (10) au niveau des cavités.  only to the substrate (10) at the level of the cavities. 11. Procédé selon la revendication 10 pour l'appli-  11. The method of claim 10 for the application cation du revêtement protecteur (14) sur le substrat métal-  cation of the protective coating (14) on the metal substrate lique (10), caractérisé en ce qu'on rend la surface rugueuse par un procédé d'enlèvement de métal sélectionné dans le groupe qui comprend l'enlèvement électrochimique, l'attaque  lique (10), characterized in that the surface is roughened by a metal removal process selected from the group which includes electrochemical removal, etching chimique et l'attaque par laser.chemical and laser attack. 12. Procédé selon la revendication 10, pour l'ap-  12. The method of claim 10, for the app- plication du revêtement protecteur (14) sur un substrat mé-  plication of the protective coating (14) on a metallic substrate tallique moulé (10)' caractérisé en ce qu'on rend la surface rugueuse en formant les cavités dans le substrat (10) par  molded metal (10) 'characterized in that the surface is roughened by forming the cavities in the substrate (10) by moulage de précision au moment du moulage du substrat.  precision molding at the time of substrate molding. 13. Procédé selon la revendication 10 pour l'avpli-  13. The method of claim 10 for the avpli- cation d'un revêtement céramique (14) sur un substrat (10) consistant en un superalliage basé sur au moins un élément  cation of a ceramic coating (14) on a substrate (10) consisting of a superalloy based on at least one element sélectionné dans le groupe comprenant Ni, Co et Fe, carac-  selected from the group comprising Ni, Co and Fe, charac- térisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: on rend rugueuse une surface (12) du substrat (10), pour former dans la surface des cavités qui ont un profil déchiqueté et qui s'étendent dans le substrat sur une plage de 15 à 25 pm  terized in that it comprises the following operations: a surface (12) of the substrate (10) is roughened, to form in the surface cavities which have a jagged profile and which extend in the substrate over a range of 15 at 25 pm (en moyenne arithmétique); et on forme le revêtement céra-  (arithmetic average); and we form the ceramic coating mique (14) dans les cavités de façon que le revêtement soit  mique (14) in the cavities so that the coating is accroché mécaniquement au substrat (10) au niveau des cavi-  mechanically attached to the substrate (10) at the cavities tés.your. 14. Procédé selon la revendication 13 pour l'appli-  14. The method of claim 13 for the application cation d'un revêtement céramique de barrière thermique (14) sur un substrat (10) consistant en un superalliage à base de nickel, caractérisé en ce qu'on rend la surface rugueuse par un procédé d'enlèvement de métal qui est sélectionné dans le groupe comprenant l'enlèvement électrochimique,  cation of a ceramic thermal barrier coating (14) on a substrate (10) consisting of a nickel-based superalloy, characterized in that the surface is roughened by a metal removal process which is selected from the group including electrochemical removal, l'attaque chimique et l'attaque par laser.  chemical attack and laser attack. 15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé  15. Method according to claim 13, characterized en ce qu'on forme le revêtement céramique (14) par un pro-  in that the ceramic coating (14) is formed by a pro- cédé d'application de revêtement qui est sélectionné dans  assigned coating application which is selected in le groupe comprenant le dépôt par vapeur, le dépôt par pul-  the group comprising vapor deposition, pulp deposition vérisation par plasma et la pulvérisation cathodique.  plasma verification and sputtering. 16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le revêtement de barrière thermique (14) consiste de façon prédominante en oxyde de zirconium; et la surface  16. The method of claim 14, characterized in that the thermal barrier coating (14) consists predominantly of zirconium oxide; and the surface est rendue rugueuse par enlèvement électrochimique.  is roughened by electrochemical removal. 17. Procédé seion la revendication 14, caractérisé en ce que le revêtement de barrière thermique (14) consiste de façon prédominante en oxyde de zirconium; et la surface  17. The method of claim 14, characterized in that the thermal barrier coating (14) consists predominantly of zirconium oxide; and the surface est rendue rugueuse par attaque chimique.  is roughened by chemical attack. 18. Procédé selon la revendication 14, pour l'ap-  18. The method of claim 14, for the app- plication d'un revêtement céramique de barrière thermique (14) sur un substrat monocristallin d'alliage à base de nickel (10), caractérisé en ce que la surface est rendue rugueuse par attaque chimique; et le revêtement céramique de barrière thermique (14) consiste de façon prédominante  plication of a ceramic thermal barrier coating (14) on a monocrystalline substrate of nickel-based alloy (10), characterized in that the surface is roughened by chemical attack; and the ceramic thermal barrier coating (14) consists predominantly en un oxyde de zirconium stabilisé.  into a stabilized zirconium oxide. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le revêtement de barrière thermique. (14) consiste de façon prédominante en oxyde de zirconium stabilisé avec  19. The method of claim 18, characterized in that the thermal barrier coating. (14) consists predominantly of zirconium oxide stabilized with environ 6 à 20% en poids d'oxyde d'yttrium.  about 6 to 20% by weight of yttrium oxide.
FR8813935A 1987-10-01 1988-10-25 ARTICLE COMPRISING A PROTECTIVE COATING AND PREPARATION METHOD Expired - Fee Related FR2638156B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10386287A 1987-10-01 1987-10-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2638156A1 true FR2638156A1 (en) 1990-04-27
FR2638156B1 FR2638156B1 (en) 1992-10-23

Family

ID=22297411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8813935A Expired - Fee Related FR2638156B1 (en) 1987-10-01 1988-10-25 ARTICLE COMPRISING A PROTECTIVE COATING AND PREPARATION METHOD

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2638156B1 (en)
GB (1) GB2222179B (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1251168B (en) * 1991-08-09 1995-05-04 Sviluppo Materiali Spa THERMAL BARRIER IN CERAMIC MATERIAL FOR BRAKING DEVICES
US5236745A (en) * 1991-09-13 1993-08-17 General Electric Company Method for increasing the cyclic spallation life of a thermal barrier coating
DE4238369C2 (en) * 1992-11-13 1996-09-26 Mtu Muenchen Gmbh Component made of a metallic base substrate with a ceramic coating
GB9617267D0 (en) * 1996-08-16 1996-09-25 Rolls Royce Plc A metallic article having a thermal barrier coating and a method of application thereof
US6012830A (en) * 1998-06-23 2000-01-11 Valeo Sylvania L.L.C. Light shield for a vehicle headlamp
DE102006004769B4 (en) 2006-02-02 2022-05-25 Mercedes-Benz Group AG Surface conditioning for thermal spray coatings
GB2475064B (en) * 2009-11-04 2011-12-14 Rolls Royce Plc A method of producing an oxide coated nickel-base superalloy and a method of producing an oxide dispersion strengthened nickel-base superalloy
US9151175B2 (en) 2014-02-25 2015-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Turbine abradable layer with progressive wear zone multi level ridge arrays
WO2016133987A2 (en) 2015-02-18 2016-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Forming cooling passages in combustion turbine superalloy castings
US9243511B2 (en) 2014-02-25 2016-01-26 Siemens Aktiengesellschaft Turbine abradable layer with zig zag groove pattern
US8939706B1 (en) 2014-02-25 2015-01-27 Siemens Energy, Inc. Turbine abradable layer with progressive wear zone having a frangible or pixelated nib surface
WO2015130526A2 (en) 2014-02-25 2015-09-03 Siemens Aktiengesellschaft Turbine component thermal barrier coating with crack isolating engineered groove features
WO2016133583A1 (en) 2015-02-18 2016-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Turbine shroud with abradable layer having ridges with holes
DE102015213162A1 (en) 2015-07-14 2017-01-19 MTU Aero Engines AG Process for the galvanic coating of TiAl alloys
CN108342676B (en) * 2018-02-28 2020-03-31 江苏大学 Preparation process of thermal barrier coating of aero-engine blade
CN113173694A (en) * 2021-03-26 2021-07-27 曲面超精密光电(深圳)有限公司 Manufacturing method of vehicle-mounted curved glass cover plate thermal forming die

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB631362A (en) * 1940-11-25 1949-11-01 Metallizing Engineering Co Inc Apparatus for conditioning metal surfaces for spray metal bonding
FR1431769A (en) * 1965-02-01 1966-03-18 Comp Generale Electricite Process for the protection of metals and alloys
FR1453390A (en) * 1965-07-27 1966-06-03 Gkn Group Services Ltd Improvements to processes for continuous galvanizing of elongated metal articles
US4068025A (en) * 1971-03-22 1978-01-10 Brown, Boveri & Company Limited Method of applying a protective coating to a body
JPS6050157A (en) * 1983-08-30 1985-03-19 Toshiba Eng Co Ltd Method for spraying thermal metal
EP0212929A2 (en) * 1985-08-08 1987-03-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing endosseous implants
DE3724626A1 (en) * 1986-07-31 1988-02-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Coated blade for steam turbines and coating method to be used therefor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1282412B (en) * 1965-12-11 1968-11-07 Siemens Ag Process for the production of superconducting tapes with inner layers made of a superconducting two-component intermetallic compound
JPS58176221A (en) * 1982-04-09 1983-10-15 Permelec Electrode Ltd Production of coated electrolytic ion exchange membrane
JPS63118058A (en) * 1986-11-05 1988-05-23 Toyota Motor Corp Member thermally sprayed with ceramic and its production

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB631362A (en) * 1940-11-25 1949-11-01 Metallizing Engineering Co Inc Apparatus for conditioning metal surfaces for spray metal bonding
FR1431769A (en) * 1965-02-01 1966-03-18 Comp Generale Electricite Process for the protection of metals and alloys
FR1453390A (en) * 1965-07-27 1966-06-03 Gkn Group Services Ltd Improvements to processes for continuous galvanizing of elongated metal articles
US4068025A (en) * 1971-03-22 1978-01-10 Brown, Boveri & Company Limited Method of applying a protective coating to a body
JPS6050157A (en) * 1983-08-30 1985-03-19 Toshiba Eng Co Ltd Method for spraying thermal metal
EP0212929A2 (en) * 1985-08-08 1987-03-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing endosseous implants
DE3724626A1 (en) * 1986-07-31 1988-02-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Coated blade for steam turbines and coating method to be used therefor

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 91, no. 26, décembre 1979, page 212, résumé no. 214788r, Columbus, Ohio, US; E.S. LYSENKO et al.: "Microroughness of the surface and adhesion of metallic plates", & ZASHCH. MET. 1979, 15(5), 607-8 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 9, no. 180 (C-293)[1903], 25 juillet 1985; & JP-A-60 50 157 (TOUSHIBA ENGINEERING) 19-03-1985 *
THIN SOLID FILMS, vol. 127, nos. 1/2, mai 1985, pages 129-137, Elsevier Sequoia, Lausanne, CH; N. IWAMOTO et al.: "Characterization of plasma-sprayed zirconia coatings by X-ray diffraction and raman spectroscopy" *

Also Published As

Publication number Publication date
GB2222179B (en) 1992-04-08
GB8822837D0 (en) 1989-11-08
FR2638156B1 (en) 1992-10-23
GB2222179A (en) 1990-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2638156A1 (en) ARTICLE COMPRISING A PROTECTIVE COATING AND PREPARATION METHOD
US5866271A (en) Method for bonding thermal barrier coatings to superalloy substrates
KR840001682B1 (en) Columnar grain ceramic thermal barrier coatings on polished substrates
US5876860A (en) Thermal barrier coating ceramic structure
EP1085109B1 (en) Thermal barrier coating composition with low thermal conductivity, superalloy mechanical part with ceramic coating of said composition and method for obtaining such coating
US5238752A (en) Thermal barrier coating system with intermetallic overlay bond coat
EP0042872B1 (en) Columnar grain ceramic thermal barrier coatings
US5498484A (en) Thermal barrier coating system with hardenable bond coat
US20080261069A1 (en) High temperature component with thermal barrier coating
JP2000096216A (en) Formation of heat insulating coating series
FR2518123A1 (en) PROCESS FOR APPLYING A COATING OF CERAMIC MATERIAL ON A METALLIC SUBSTRATE AND ARTICLE OBTAINED
FR2467291A1 (en) METHOD FOR CONSTRUCTING A TURBINE ENVELOPE
FR2712307A1 (en) Super-alloy articles with high mechanical strength and cracking and their manufacturing process.
JP2008151128A (en) Gas turbine engine component, its coating method and coating design method
US6887589B2 (en) Nickel aluminide coating and coating systems formed therewith
FR2503189A1 (en) COATING COMPOSITION FOR SUPERALLIAGES RESISTANT TO OXIDATION AT HIGH TEMPERATURE AND COATED SUPERALLIAGES OF THIS COMPOSITION
FR2728953A1 (en) THERMAL PROTECTIVE COATING, THICK AND COMPRISING GROOVES TO IMPROVE ITS ABILITY TO SUPPORT DEFORMATION, COMPOSING SUCH A COATING AND METHOD FOR FORMING SUCH A COATING
FR2459879A1 (en) AIR-COOLED SEAL WITH CERAMIC MATERIAL FOR A GAS TURBINE ENGINE
FR2739311A1 (en) METHOD FOR GROWING ON THE END OF AN ARTICLE AN INTEGRATED EXTENSION AT THAT END
FR2833971A1 (en) COATING FORMING THERMAL BARRIER.
US6051279A (en) Method and device for forming porous ceramic coatings, in particular thermal barrier coating, on metal substrates
CA3041411A1 (en) Superalloy based on nickel, monocrystalline blade and turbomachine
EP0905281A1 (en) Process for improving the oxydation and corrosion resistance of a superalloy part and superalloy part obtained
CA1330638C (en) Thermal barrier coating system
Liu et al. Improved oxide spallation resistance of microcrystalline Ni-Cr-Al coatings

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse