FR3006914A1

FR3006914A1 - Piece composite presentant une couche comportant une poudre fonctionnelle et un liant polymere, et procede de fabrication associe

Info

Publication number: FR3006914A1
Application number: FR1301345A
Authority: FR
Inventors: Mourad Chohra; Kevin Roche; Gilles Surdon; Michel Jeandin; Vincent Guipon; Francois Borit
Original assignee: Association pour la Recherche et le Developpement des Methodes et Processus Industriels; Dassault Aviation SA
Current assignee: Association pour la Recherche et le Developpement des Methodes et Processus Industriels; Dassault Aviation SA
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-12-19
Anticipated expiration: 2033-06-12
Also published as: FR3006914B1

Abstract

Cette pièce composite comporte un substrat (12) en matériau composite, et au moins une première couche (14) fixée sur une surface (22) du substrat en matériau composite (12). La première couche (14) comprend un liant (13) polymère et une poudre fonctionnelle (15) dispersée dans le liant polymère (13).

Description

Pièce composite présentant une couche comportant une poudre fonctionnelle et un liant polymère, et procédé de fabrication associé La présente invention concerne une pièce composite comportant un substrat en matériau composite, et au moins une première couche fixée sur une surface du substrat en matériau composite. La pièce composite est destinée notamment à être montée sur une plateforme, telle qu'une plateforme volante, comme un aéronef civil ou militaire, un missile, un drone ou un engin spatial. Plus généralement, la pièce composite peut être montée sur un véhicule terrestre, ou sur un engin naval ou sous-marin. Dans le domaine aéronautique, les pièces en matériau composite prennent une importance croissante. Ces pièces sont généralement constituées d'une pluralité de nappes fibreuses noyées dans une matrice en matériau polymère. Ces pièces présentent l'avantage d'offrir des propriétés mécaniques très satisfaisantes, tout en allégeant considérablement la masse de l'aéronef par rapport à une pièce métallique correspondante. Ceci diminue notablement la consommation en carburant nécessaire à la propulsion de l'aéronef, augmentant son autonomie et diminuant son impact environnemental. Toutefois, les pièces composites présentent certains désavantages par rapport aux pièces métalliques. En particulier, pour les éléments de fuselage, les pièces métalliques sont intrinsèquement conductrices, ce qui assure une protection globale de l'aéronef contre la foudre, à la fois pour protéger la structure de l'aéronef et pour protéger les équipements ou les occupants présents dans l'aéronef. Les pièces métalliques assurent en outre plus généralement un écoulement des courants électriques. Par ailleurs, les pièces métalliques présentent une résistance à l'érosion élevée et un aspect extérieur brillant, contribuant à l'esthétique de l'aéronef. Au contraire, les pièces composites ne présentent pas de conductivité électrique intrinsèque suffisante. Par ailleurs, leur résistance à l'érosion et/ou leur aspect extérieur ne sont pas toujours satisfaisants. Pour pallier ce problème, il est connu de fixer une couche métallique sur la surface du substrat composite. La couche métallique par exemple disposée sous forme d'un tissu métallique ou d'un métal déployé qui est rapporté sur le substrat lors de sa fabrication. Une telle solution permet d'obtenir des pièces qui sont satisfaisantes en termes de conductivité électrique, de résistance à l'érosion et/ou d'aspect extérieur. Cependant, cette solution n'est pas totalement satisfaisante au plan industriel, puisqu'elle est difficilement utilisable sur des substrats composites qui sont réalisés en continu.

Un but de l'invention est donc d'obtenir des pièces composites présentant des propriétés fonctionnelles satisfaisantes, notamment en termes de conductivité électrique, de résistance à l'érosion et/ou d'aspect extérieur, tout en étant simples à fabriquer en grandes séries. À cet effet, l'invention a pour objet une pièce du type précité, caractérisée en ce que la première couche comprend un liant polymère et une poudre fonctionnelle dispersée dans le liant polymère. La pièce selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - elle comporte au moins une couche extérieure fonctionnelle assemblée sur la première couche à l'opposé du substrat, la couche extérieure fonctionnelle comportant une teneur volumique en poudre fonctionnelle supérieure à la teneur volumique en poudre fonctionnelle de la première couche ; - la couche extérieure fonctionnelle est constituée de poudre fonctionnelle ; - la teneur volumique en poudre fonctionnelle dans la première couche augmente à partir du substrat en matériau composite ; - l'épaisseur de la première couche est inférieure à l'épaisseur du substrat, l'épaisseur de la première couche étant notamment inférieure à 0,5 mm ; - la poudre fonctionnelle comporte une poudre en matériau conducteur de l'électricité, telle qu'une poudre métallique, et/ou une poudre résistante à l'érosion, telle qu'une poudre céramique ; - le liant polymère est formé à base d'un polymère thermoplastique, choisi notamment parmi un polymère de type cétone, notamment le PEEK, le PEKK, le PAEK, de type polyester, notamment le PET, de type polysulfure, tel que le PPS, de type polyimide, de type polyetherimide, de type polyamide, de type polycarbonate, leurs copolymères et leurs mélanges ; - la première couche présente une teneur volumique globale en poudre fonctionnelle supérieure ou égale à 40% ; - la première couche est susceptible d'être obtenue par un procédé de projection par gaz froid de la poudre fonctionnelle et d'une poudre polymère, avantageusement sous forme d'un mélange ; - la pièce est destinée à être montée sur une plateforme, notamment sur une plateforme volante, comme un aéronef civil ou militaire, un missile, un drone ou un engin spatial. - la pièce est destinée à constituer un élément de surface extérieure de l'aéronef (ou surface mouillée), notamment un élément de voilure, tel qu'un extrados ou un intrados de voilure, ou un élément de fuselage. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce composite comportant l'étape suivante : - fourniture d'un substrat en matériau composite, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : - formation d'au moins une première couche fixée sur une surface du substrat en matériau composite, la première couche comprenant un liant polymère et une poudre fonctionnelle dispersée dans le liant polymère. Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - l'étape de formation comporte les sous-étapes suivantes : - fourniture d'une poudre polymère et de la poudre fonctionnelle ; - accélération de chaque poudre à l'aide d'un gaz sous pression dans un ensemble de guidage et de projection ; - projection de chaque poudre sur le substrat en matériau composite, la poudre polymère se déformant au contact du substrat en matériau composite pour former le liant polymère ; - l'étape de formation comporte, avant la projection de chaque poudre, la sous-étape suivante : - chauffage du gaz sous pression, la poudre polymère étant maintenue à une température inférieure à sa température de fusion, le gaz étant avantageusement chauffé à une température inférieure à 800 °C ; - il comporte une sous-étape de mélange de la poudre polymère et de la poudre fonctionnelle avant l'accélération de chaque poudre ; - la teneur volumique relative entre la poudre fonctionnelle et la poudre polymère projetées au cours de l'étape de projection varie au cours du temps, avantageusement augmente au cours du temps ; - chaque poudre présente une vitesse supérieure à 300 m.s-1 après l'étape d'accélération. L'invention a également pour objet un appareil de fabrication d'une pièce composite comportant : - un support propre à recevoir un substrat en matériau composite, caractérisé en ce qu'il comporte : - un dispositif de formation par projection dynamique par gaz froid d'au moins une première couche sur une surface du substrat en matériau composite, la première couche comprenant un liant en matériau polymère et une poudre fonctionnelle dispersée dans le liant en matériau polymère, l'appareil comportant au moins un ensemble de fourniture de la poudre fonctionnelle et d'une poudre polymère destinée à former le liant polymère. L'appareil peut comprendre la caractéristique suivante : - le dispositif de formation comporte un ensemble de guidage et de projection comprenant: - une partie amont d'accélération de chaque poudre à l'aide d'un gaz sous pression dans une buse de projection ; - une partie aval de projection de chaque poudre sur le substrat en matériau composite, propre à projeter la poudre polymère pour qu'elle se déforme au contact du substrat en matériau composite pour former le liant polymère. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle et en coupe d'une première pièce composite selon l'invention, comportant une première couche formée d'une poudre fonctionnelle et d'un liant polymère ; - la figure 2 est une vue schématique illustrant un appareil de fabrication de la première pièce, utilisant un procédé selon l'invention de projection dynamique par gaz froid, pour réaliser la première couche ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'une deuxième pièce composite selon l'invention ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d'une troisième pièce composite selon l'invention ; - la figure 5 est une photo prise en coupe illustrant la première couche de la pièce de la figure 4, avant le dépôt de la couche fonctionnelle de surface ; - la figure 6 est une photo prise en coupe de la première couche de la pièce de la figure 4, revêtue d'une couche fonctionnelle de surface. Une première pièce composite 10 selon l'invention est illustrée par la figure 1. La pièce 10 est destinée à former un élément d'une plateforme, en particulier d'une plateforme volante. La pièce 10 est par exemple montée sur un aéronef civil ou militaire, un missile, un drone ou un engin spatial. En particulier, la pièce 10 forme un élément de surface extérieure de l'aéronef 12, notamment un élément de voilure ou de fuselage de la plateforme. L'élément de voilure est notamment un panneau, tel qu'un intrados ou un extrados de voilure, ou un panneau de fuselage. Plus généralement, la pièce 10 peut être montée sur un véhicule terrestre, ou sur un engin naval ou sous-marin. En référence à la figure 1, la pièce composite 10 comporte un substrat 12 en matériau composite, et selon l'invention, une première couche 14 comprenant un liant 13 en matériau polymère et une poudre fonctionnelle 15 dispersée dans le liant polymère 13. D'une manière connue, le substrat 12 comporte une matrice 16 en matériau polymère, et des fibres 18 en matériau non soluble dans la matrice. La matrice 16 en matériau polymère est par exemple réalisée à partir d'une résine de polymère thermoplastique. Le polymère thermoplastique est par exemple choisi parmi un polymère de type cétone, notamment PEEK (polyétheréthercétone), PEKK (polyéthercétonecétone), PAEK (polyaryléthercétone), de type polyester, notamment PET (poly(téréphtalate d'éthylène)), de type polysulfure, tel que le PPS (poly(sulfure de phénylène), de type polysulfone, tel que le PES (polyéthersulfone), de type polyimide (PI), de type polyetherimide (PEI), de type polyamide (PA), ou de type polycarbonate (PC). En variante, la matrice 16 en matériau polymère est réalisée à base d'une résine de polymère thermodurcissable. Le polymère thermodurcissable est par exemple choisi dans la famille des résines époxyde, bis maléimide, ou de type cyanateester. Les fibres 18 du substrat sont par exemple des fibres de carbone, des fibres d'aramide, des fibres de céramique, et/ou des fibres de verre. Les fibres 18 sont dispersées dans la matrice 16. Elles sont par exemple organisées sous forme de plis 20, dans lesquelles les fibres 18 présentent une direction d'orientation privilégiée. De préférence, le substrat 12 comporte une superposition de plis 20 dispersés dans la matrice 16, la direction d'orientation privilégiée variant d'un pli 20 à l'autre. Le substrat 12 présente une surface extérieure 22 recevant la première couche 14. Le substrat 12 présente par exemple une épaisseur comprise entre 2 mm et 30 mm. Il présente une masse volumique inférieure à 1500 kg.m-3, notamment comprise entre 1100 kg.m-3 et 1500 kg.m-3. La première couche 14 est assemblée sur la surface extérieure 22 du substrat 12. Elle est fixée de manière robuste sur le substrat 12.

Comme on le verra plus bas, la première couche 14 est de préférence réalisée par un procédé de projection dynamique par gaz froid de la poudre fonctionnelle 15 et d'une poudre 24 polymère (visible sur la figure 2) destinée à former le liant 13. La poudre fonctionnelle 15 est destinée par exemple à augmenter la conductivité électrique à la surface de la pièce 10, à diminuer l'érosion de la pièce 10, à éviter la formation de glace sur la pièce 10 dans des conditions givrantes, et/ou à fournir un effet esthétique « métal » sur la surface extérieure de la pièce 10. En variante, la poudre fonctionnelle 15 est destinée à effectuer un rattrapage de profil, pour combler un défaut local sur la surface d'une pièce. À cet effet, la poudre fonctionnelle 15 est choisie parmi une poudre conductrice de l'électricité, tel qu'une poudre métallique, et/ou parmi une poudre résistante à l'érosion, tel qu'une poudre céramique et/ou parmi une poudre de nanotubes. Des exemples de poudres métalliques sont les poudres de métal quasi-pur (avantageusement contenant plus de 99 % en masse d'un métal donné), telles que les poudres de cuivre, d'aluminium de nickel, d'argent, d'or, de magnésium ou/et les poudres d'alliage, telles que les poudres de bronze ou les poudres d'alliage d'aluminium, ou leurs mélanges. Des exemples de poudres céramiques sont les poudres d'oxyde, de carbure, ou/et de nitrure, comme par exemple les poudres d'alumine, de zircone, d'oxyde de chrome, de carbure de tungstène, de carbure de silice, d'oxyde de silice, pures ou en mélange,. La granulométrie moyenne des particules dans la poudre fonctionnelle 15, est par exemple inférieure à 500 pm et est notamment comprise entre 5 pm et 80 pm. Cette granulométrie moyenne est par exemple mesurée par la norme ISO 13 320. Le liant polymère 13 est par exemple réalisé à base d'un matériau analogue ou identique à celui formant la matrice polymère 16. De préférence, le liant 13 est réalisé à base d'un matériau thermoplastique. Le matériau thermoplastique est par exemple choisi parmi un polymère de type cétone, notamment PEEK (polyétheréthercétone), PEKK (polyéthercétonecétone), PAEK (polyaryléthercétone), de type polyester, notamment PET (poly(téréphtalate d'éthylène), de type polysulfure, tel que le PPS (poly(sulfure de phénylène), ou de type polysulfone, tel que le PES (polyéthersulfone), de type polyimide (PI), de type polyetherimide (PEI), de type polyamide (PA), ou de type polycarbonate (PC). Comme précisé plus haut, le liant 13 est obtenu à partir d'une poudre polymère 24. La granulométrie moyenne des particules dans la poudre fonctionnelle 15, est par exemple inférieure à 500 pm et est notamment comprise entre 5 pm et 80 pm. Cette granulométrie moyenne est par exemple mesurée par la norme ISO 13 320.

La poudre polymère 24 présente une température de fusion inférieure à la température de fusion de la poudre fonctionnelle 15. Cette température de fusion est par exemple inférieure à 350 °C. Dans la première couche 14, la teneur volumique globale en poudre fonctionnelle 15 est supérieure à 20 %, et est de préférence supérieure à 50 % pour être comprise notamment entre 50 % et 90 %. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la teneur volumique en poudre fonctionnelle 15 dans la première couche 14 est sensiblement homogène. Cette teneur volumique est ici supérieure à 50 %. L'épaisseur maximale de la première couche 14 est avantageusement inférieure à l'épaisseur minimale du substrat 12. Cette épaisseur est par exemple inférieure à 1 mm, avantageusement inférieure à 0,5 mm, notamment inférieure à 0,1 mm. L'épaisseur de la première couche 14 est sensiblement constante sur toute la surface extérieure 22 du substrat La première couche 14 présente une masse surfacique inférieure à 150 g.m-2 et notamment comprise entre 50 g.m-2 et 150 g.rn-2. Lorsque la poudre fonctionnelle 15 est une poudre métallique, par exemple une poudre de bronze, la résistance surfacique de la première couche 14 est inférieure ou égale à 30 mQ. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la première couche 14 est située au voisinage de la surface extérieure de la pièce 10. Une couche de revêtement, par exemple une couche de peinture, est avantageusement appliquée sur la surface extérieure 64 de la première couche 14. La pièce 10 est de préférence fabriquée dans un appareil de fabrication 30 illustré schématiquement par la figure 2. L'appareil 30 comporte un support 32 de réception d'un substrat 12 en matériau composite destiné à être revêtu par la première couche 14, et un dispositif 34 de formation de la première couche 14, avantageusement par un procédé de projection dynamique par gaz froid, désigné par le terme anglais « cold spray ». Le dispositif de formation 34 comporte un ensemble 36 de fourniture de poudre, une source 38 de gaz sous pression, et avantageusement, un ensemble 40 de chauffe du gaz. Le dispositif de formation 34 comporte en outre un ensemble 42 de guidage et de projection de chaque poudre 15, 24 vers le substrat 12.

L'ensemble 36 comporte dans cet exemple un premier réservoir 44 recevant la poudre fonctionnelle 15, un deuxième réservoir 46 recevant la poudre polymère 24, et un mélangeur 48 propre à mélanger les poudres 15, 24 entre elles, avec une teneur volumique choisie de chacune des poudres 15, 24. La source 38 de gaz sous pression contient par exemple de l'azote, de l'air, et/ou de l'hélium. La pression du gaz dans la source 38 est avantageusement supérieure à 0,5 MPa absolus. Elle est de préférence comprise entre 0,5 MPa et 6 MPa. L'ensemble de guidage et de projection 42 est par exemple formé par un organe mobile par rapport au support 32. Il est raccordé en amont à l'ensemble de fourniture de poudre 36. Il comporte une partie amont 50 d'accélération de chaque poudre, et une partie aval 52 de guidage de la projection sur le substrat 12. La partie amont 50 comporte une chambre amont 54 et une zone convergent/divergent 56. La partie amont 50 est propre à accélérer chaque poudre 15, 24 jusqu'à une vitesse supérieure à 300 m.s-1 et notamment comprise entre 300 m.s-1 et 700 M.S1 La partie aval 52 comporte une buse propre à diriger la poudre accélérée vers une surface extérieure du substrat 12. La partie aval 52 présente une ouverture aval 58 d'étendue transversale maximale supérieure à 1 mm et notamment comprise entre 1 mm et 10 mm. La distance séparant l'ouverture aval 58 du substrat 12 logé dans le support 32, le long d'un axe A-A' de projection de poudre sur le substrat 12, est supérieure à 10 mm et est par exemple comprise entre 10 mm et 100 mm. L'ensemble de chauffage 40 est avantageusement disposé en amont de la zone rétrécie 56. Il est par exemple placé autour de la source de gaz 38 et/ou autour de la chambre amont 54 pour chauffer le gaz présent dans la source 38 et/ou dans la chambre amont 54, et par conséquent chaque poudre convoyée par le gaz. L'ensemble de chauffage 40, lorsqu'il est présent, est apte à chauffer le gaz jusqu'à une température maximale inférieure à 800 °C, notamment comprise entre 300 °C et 800 °C. Cette température diminue la viscosité du gaz pour permettre une projection à grande vitesse de chaque poudre 15, 24. La température du gaz est cependant réglée pour que la température de la poudre fonctionnelle 15 reste inférieure à sa température de fusion .

Un procédé de fabrication de la pièce 10 selon l'invention va maintenant être décrit. Initialement, le substrat 12 en matériau composite est fourni et est placé dans le support 32. Les poudres 15, 24 sont disposées dans les réservoirs 44, 46 de l'ensemble de fourniture 36 de poudre. L'ensemble de guidage et de projection 42 est ensuite placé en regard du support 32 recevant le substrat 12, en dirigeant l'ouverture aval 58 vers la surface extérieure 22 du substrat 12. Puis, l'ensemble de chauffe 40, lorsqu'il est présent, est activé. La source 38 de gaz sous pression est alors raccordée à la chambre amont 54 de l'ensemble de guidage et de projection 42, pour alimenter la chambre amont 54 en gaz sous pression, à une pression supérieure à 0,5 MPa absolus, et de préférence comprise entre 0,5 MPa et 6 MPa.. Ensuite, un mélange de poudre fonctionnelle 15 et de poudre polymère 24 est réalisé en continu dans le mélangeur 48 avec une teneur volumique choisie en poudre fonctionnelle 15. Ce mélange est fourni à l'ensemble de guidage et de projection 42 pour être mélangé au gaz sous pression. Le mélange des poudres 15, 24 présente une teneur volumique en poudre fonctionnelle supérieure à 20 %, et avantageusement comprise entre 50 % et 80 %. Le débit d'injection est par exemple supérieur à 10 g.min-1, et est notamment compris entre 10 g.min-1 et 100 g.min-1. Le mélange des poudres 15, 24 est entraîné par le gaz sous pression et est ensuite accéléré dans la partie amont 50, en particulier à travers le rétrécissement 56. La vitesse du mélange des poudres 15, 24 augmente alors jusqu'à une valeur supérieure supérieure à 300 m.s-1,et notamment comprise entre 300 m.s-1 et 700 Lors du passage dans la chambre amont 54 de la partie amont 50, les poudres 15, 24 sont réchauffées modérément, jusqu'à une température inférieure à la température de fusion de la poudre fonctionnelle. Cette température modérée évite en outre l'agglomération de la poudre polymère 24 dans le rétrécissement 56, ou en aval de celui-ci. Le risque de bouchage dans le dispositif de formation 34 est donc très limité. Ensuite, le mélange des poudres 15, 24 est guidé à travers la partie aval 52, jusqu'à l'ouverture aval 58. Il est projeté dans l'espace situé entre l'ouverture aval 58 et la surface extérieure 22 du substrat 12.

Les poudres 15, 24 s'écrasent alors contre la surface extérieure 22, provoquant un passage à l'état pâteux de la poudre polymère 24 par déformation plastique sur la surface extérieure 22, pour former le liant polymère 13. La poudre fonctionnelle 15 reste solide et sous forme de particules et se trouve dispersée dans le liant polymère 13. La première couche 14, présentant les caractéristiques précitées, est alors formée et est liée au substrat 12 lors de sa formation. Il est ainsi possible de réaliser une couche 14 dans laquelle la poudre fonctionnelle 15 est liée de manière robuste au substrat 12 en matériau composite, par l'intermédiaire du liant polymère 13, tout en étant dispersée dans le liant polymère 13. Le procédé selon l'invention permet par exemple la réalisation en continu de substrats en matériau composite 12, en s'affranchissant de l'assemblage d'une couche métallique sur le substrat 12 lors de sa fabrication. Le procédé selon l'invention est cependant très simple à mettre en oeuvre, une fois les substrats 12 fabriqués, pour fournir à la pièce 10 ainsi obtenue les propriétés fonctionnelles souhaitées. En particulier, le procédé selon l'invention ne nécessite pas de mettre en oeuvre des températures élevées, ce qui limite les contraintes d'origine thermique, notamment lors du refroidissement du liant polymère 13. De même, l'oxydation des particules formant la poudre fonctionnelle 15 est grandement réduite, en particulier lorsqu'on les projette à l'aide d'un gaz contenant de, l'oxygène. Il est donc possible de fabriquer de manière simple, et à moindre coût, des pièces 10 présentant des propriétés améliorées, par exemple en conductivité, en résistance à l'érosion, et/ou en aspect extérieur. Une deuxième pièce 60 selon l'invention est illustrée par la figure 3. À la différence de la première pièce 10, la première couche 14 ne présente pas une composition homogène. La teneur volumique en poudre fonctionnelle 15 dans la première couche 14 augmente à partir de la surface extérieure 22 du substrat en matériau composite 12, vers l'extérieur. Ainsi, un gradient de teneur volumique en poudre fonctionnelle 15 est présent dans le liant polymère 13, à partir de la surface extérieure 22 du substrat en matériau composite 12 vers l'extérieur. Le procédé de fabrication de la deuxième pièce 60 diffère du procédé de fabrication de la première pièce 10 en ce que le mélangeur 48 est piloté pour faire varier la teneur volumique en poudre fonctionnelle 15 lors de la formation de la première couche 14. Cette teneur est ajustée par le mélangeur 48 pour l'enrichir progressivement en poudre fonctionnelle 15. Dans un exemple, la teneur volumique en poudre fonctionnelle 15 au voisinage de la surface extérieure 22 du substrat 12 est comprise avantageusement entre 40 % et 60 %. La teneur volumique en poudre fonctionnelle 15 au voisinage de la surface extérieure 64 de la première couche 14 est supérieure à 70 %, et notamment comprise entre 80 % et 100 %. Une troisième pièce selon l'invention 70 est illustrée sur la figure 4. A la différence de la première pièce 10, la troisième pièce 70 comporte une couche extérieure fonctionnelle 72 disposée extérieurement par rapport à la première couche 14. La première couche 14 forme ainsi une couche intermédiaire de liaison ou « sous-couche », raccordant le substrat 12 et la couche extérieure fonctionnelle 72. Dans cet exemple, la couche fonctionnelle 72 est formée exclusivement à base de poudre fonctionnelle 15. Cette couche 72 est par exemple une couche métallique, ou une couche céramique fixée sur la première couche 14. La couche fonctionnelle 72 présente une épaisseur par exemple supérieure ou égale à l'épaisseur minimale de la première couche 14, tout en étant inférieure à l'épaisseur maximale du substrat en matériau composite 12. La masse volumique de la couche fonctionnelle 72 est supérieure à la masse volumique de la première couche 14. Lorsque la poudre fonctionnelle 15 est une poudre métallique, par exemple une poudre de bronze, la conductivité de la couche fonctionnelle 72 est supérieure à 10 MS.m notamment supérieure à 15 MS.m-1. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la couche fonctionnelle 72 est située au voisinage d'une surface extérieure de la pièce 10. Une couche de revêtement, par exemple une couche de peinture est avantageusement appliquée sur la couche fonctionnelle 72. La couche fonctionnelle 72 couvre avantageusement la totalité de la première couche 14. Le procédé de fabrication de la deuxième pièce 70 est mis en oeuvre dans l'appareil 30. Ce procédé diffère du premier procédé décrit plus haut en ce qu'après la formation de la première couche 14, l'ensemble de guidage et de projection 42 est alimenté exclusivement en poudre fonctionnelle 15, pour former la couche fonctionnelle 72. Le débit d'injection est par exemple supérieur à 10 g.min-1, et est notamment compris entre 10 g.min-1 et 100 g.min-1.

La présence de la première couche 14 présentant une accroche efficace avec le substrat 12 permet de déposer sur cette couche 14 une couche fonctionnelle 72 présentant des propriétés d'adhérence faible avec le substrat 12, tout en garantissant une excellente tenue de la couche fonctionnelle 72. Des photographies en coupe du substrat 12 muni d'une première couche 14 seule, et d'un substrat 12 muni de l'assemblage d'une première couche 14 et d'une couche fonctionnelle 72 sont présentées respectivement sur les figures 5 et 6. Dans un exemple de réalisation utilisant l'appareil 30, une poudre fonctionnelle 15 de bronze est fournie avec une poudre polymère de PEEK pour former la première couche 14. Un mélange volumique 50 %/50 % des poudres est utilisé. Une pression de 1,5 MPa est appliquée à partir de la source 38, pour entraîner un débit de mélange de poudres 15, 24 correspondant à 100 g par minute. La distance de projection séparant l'ouverture aval 48 de la surface 22 du substrat 12 est égale à 80 mm. Pour former la première couche 14, une seule passe est réalisée. L'épaisseur moyenne de la première couche 14 ainsi formée est sensiblement égale à 50 pm. Puis, l'appareil 30 est utilisé pour former une couche fonctionnelle 72 formée exclusivement à partir d'une poudre fonctionnelle 15 de bronze. Une pression de 2,0 MPa est appliquée partir de la source, pour entraîner un débit de poudre fonctionnelle 15 correspondant à 20 g par minute. La distance de projection est maintenue égale à 80 mm. Une seule passe est réalisée. L'épaisseur moyenne de la couche fonctionnelle 72 ainsi formée est sensiblement égale à 50 pm. Dans une variante, les poudres 15, 24 sont projetées par des ensembles de guidage et de projection distincts, sans être mélangées avant leur projection.

Claims

REVENDICATIONS1.- Pièce composite (10 ; 60 ; 70), comportant un substrat (12) en matériau composite, et au moins une première couche (14) fixée sur une surface (22) du substrat en matériau composite (12), caractérisé en ce que la première couche (14) comprend un liant (13) polymère et une poudre fonctionnelle (15) dispersée dans le liant polymère (13).
2.- Pièce (70) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une couche extérieure (72) fonctionnelle assemblée sur la première couche (14) à l'opposé du substrat (12), la couche extérieure fonctionnelle (72) comportant une teneur volumique en poudre fonctionnelle (15) supérieure à la teneur volumique en poudre fonctionnelle (15) de la première couche (14).
3.- Pièce (70) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la couche extérieure fonctionnelle (72) est constituée de poudre fonctionnelle (15).
4.- Pièce (60) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la teneur volumique en poudre fonctionnelle (15) dans la première couche (14) augmente à partir du substrat en matériau composite (12).
5.- Pièce (10 ; 60 ; 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur de la première couche (14) est inférieure à l'épaisseur du substrat (12), l'épaisseur de la première couche (14) étant notamment inférieure à 0,5 MM.
6.- Pièce (10 ; 60 ; 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la poudre fonctionnelle (15) comporte une poudre en matériau conducteur de l'électricité, telle qu'une poudre métallique, et/ou une poudre résistante à l'érosion, telle qu'une poudre céramique.
7.- Pièce (10 ; 60 ; 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le liant polymère (13) est formé à base d'un polymère thermoplastique, choisi notamment parmi un polymère de type cétone, notamment le PEEK, le PEKK, le PAEK, de type polyester, notamment le PET, de type polysulfure, tel que le PPS' de type polyimide, de type polyetherimide, de type polyamide, de type polycarbonate, leurs copolymères et leurs mélanges.
8.- Pièce (10 ; 60 ; 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première couche (14) présente une teneur volumique globale en poudre fonctionnelle supérieure ou égale à 40 %
9.- Pièce (10 ; 60 ; 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première couche (14) est susceptible d'être obtenue par unprocédé de projection par gaz froid de la poudre fonctionnelle (15) et d'une poudre polymère (24), avantageusement sous forme d'un mélange.
10.- Procédé de fabrication d'une pièce composite (10 ; 60 ; 70) comportant l'étape suivante : - fourniture d'un substrat en matériau composite (12), caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : - formation d'au moins une première couche (14) fixée sur une surface (22) du substrat en matériau composite (12), la première couche (14) comprenant un liant polymère (13) et une poudre fonctionnelle (15) dispersée dans le liant polymère (13).
11.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de formation comporte les sous-étapes suivantes : - fourniture d'une poudre polymère (24) et de la poudre fonctionnelle (15) ; - accélération de chaque poudre (15, 24) à l'aide d'un gaz sous pression dans un ensemble de guidage et de projection (42) ; - projection de chaque poudre (15, 24) sur le substrat en matériau composite (12), la poudre polymère (24) se déformant au contact du substrat en matériau composite (12) pour former le liant polymère (13).
12.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de formation comporte, avant la projection de chaque poudre (15, 24), la sous-étape suivante : - chauffage du gaz sous pression, la poudre polymère (24) étant maintenue à une température inférieure à sa température de fusion, le gaz étant avantageusement chauffé à une température inférieure à 800 °C.
13.- Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comporte une sous-étape de mélange de la poudre polymère (24) et de la poudre fonctionnelle (15) avant l'accélération de chaque poudre (15, 24).
14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que la teneur volumique relative entre la poudre fonctionnelle (15) et la poudre polymère (24) projetées au cours de l'étape de projection varie au cours du temps, avantageusement augmente au cours du temps.
15.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que chaque poudre (15, 24) présente une vitesse supérieure à 300 m.s-1 après l'étape d'accélération.