FR3063500A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING COATED PART - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce revêtue, comprenant au moins les étapes suivantes : - dépôt d'une composition solide de silicium ou d'un alliage de silicium sur une surface d'un substrat en matériau composite comprenant un renfort en fibres de carbone et une matrice en carbone, et - traitement thermique du substrat et de la composition solide déposée à une température supérieure ou égale à 1610°C durant lequel cette composition est fondue et réagit avec le carbone de la matrice afin de former un revêtement de carbure de silicium sur le substrat.The invention relates to a method for manufacturing a coated part, comprising at least the following steps: depositing a solid composition of silicon or a silicon alloy on a surface of a composite material substrate comprising a reinforcement carbon fiber and a carbon matrix, and - heat treatment of the substrate and of the solid composition deposited at a temperature greater than or equal to 1610 ° C. during which this composition is melted and reacts with the carbon of the matrix to form a silicon carbide coating on the substrate.

Description

(57) L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pîece revêtue, comprenant au moins les étapes suivantes:(57) The invention relates to a method for manufacturing a coated part, comprising at least the following steps:

- dépôt d'une composition solide de silicium ou d'un alliage de silicium sur une surface d'un substrat en matériau composite comprenant un renfort en fibres de carbone et une matrice en carbone, etdeposition of a solid composition of silicon or of a silicon alloy on a surface of a substrate of composite material comprising a carbon fiber reinforcement and a carbon matrix, and

- traitement thermique du substrat et de la composition solide déposée à une température supérieure ou égale à 1610°C durant lequel cette composition est fondue et réagit avec le carbone de la matrice afin de former un revêtement de carbure de silicium sur le substrat.heat treatment of the substrate and of the solid composition deposited at a temperature greater than or equal to 1610 ° C. during which this composition is melted and reacts with the carbon of the matrix in order to form a coating of silicon carbide on the substrate.

Figure FR3063500A1_D0001
Figure FR3063500A1_D0002
Figure FR3063500A1_D0003
Figure FR3063500A1_D0004

Arrière-plan de l'inventionInvention background

L'invention concerne le revêtement d'un substrat en matériau composite carbone-carbone par du carbure de silicium afin d'améliorer la résistance à l'oxydation de ce substrat.The invention relates to the coating of a carbon-carbon composite material substrate with silicon carbide in order to improve the oxidation resistance of this substrate.

Il est connu de réaliser un revêtement de protection contre l'oxydation sur la surface de matériaux carbonés afin de prolonger leur durée de vie à des températures élevées en atmosphère oxydante. On connaît en particulier la réalisation d'un revêtement de carbure de silicium sur des pièces en matériau composite carbone - carbone. Un tel revêtement constitue une barrière contre l'oxygène et les espèces oxydantes. Ce revêtement produit en outre, en fonctionnement, de la silice qui permet de cicatriser les fissures formées du fait des différences de dilatations thermiques entre le carbure de silicium et la pièce carbonée sous-jacente. Dans l'art antérieur, le revêtement de carbure de silicium peut être formé par dépôt chimique en phase vapeur (« Chemical Vapor Déposition » ; « CVD ») à la surface de la pièce à protéger après fabrication de cette dernière. Dans les techniques connues, la formation du revêtement protecteur constitue donc une étape supplémentaire, postérieure aux étapes d'obtention de la pièce sous-jacente, ce qui rallonge donc la fabrication de la pièce revêtue.It is known to produce a protective coating against oxidation on the surface of carbonaceous materials in order to prolong their service life at high temperatures in an oxidizing atmosphere. Particularly known is the production of a coating of silicon carbide on parts made of carbon-carbon composite material. Such a coating constitutes a barrier against oxygen and oxidizing species. This coating also produces, in operation, silica which makes it possible to heal the cracks formed due to the differences in thermal expansion between the silicon carbide and the underlying carbonaceous part. In the prior art, the coating of silicon carbide can be formed by chemical vapor deposition ("Chemical Vapor Deposition"; "CVD") on the surface of the part to be protected after manufacture of the latter. In known techniques, the formation of the protective coating therefore constitutes an additional step, subsequent to the steps for obtaining the underlying part, which therefore lengthens the manufacture of the coated part.

Il existe un besoin pour disposer de procédés, comprenant un nombre réduit d'étapes, permettant de réaliser des revêtements de carbure de silicium sur des substrats en matériau composite carbonecarbone.There is a need to have methods, comprising a reduced number of steps, making it possible to coat silicon carbide on substrates made of carbon-carbon composite material.

Objet et résumé de l'inventionSubject and summary of the invention

A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un procédé de fabrication d'une pièce revêtue, comprenant au moins les étapes suivantes :To this end, the invention proposes, according to a first aspect, a method of manufacturing a coated part, comprising at least the following steps:

- dépôt d'une composition solide de silicium ou d'un alliage de silicium sur une surface d'un substrat en matériau composite comprenant un renfort en fibres de carbone et une matrice en carbone, etdeposition of a solid composition of silicon or of a silicon alloy on a surface of a substrate of composite material comprising a carbon fiber reinforcement and a carbon matrix, and

- traitement thermique du substrat et de la composition solide déposée à une température supérieure ou égale à 1610°C durant lequel cette composition est fondue et réagit avec le carbone de la matrice afin de former un revêtement de carbure de silicium sur le substrat.heat treatment of the substrate and of the solid composition deposited at a temperature greater than or equal to 1610 ° C. during which this composition is melted and reacts with the carbon of the matrix in order to form a coating of silicon carbide on the substrate.

Dans la suite, le revêtement de carbure de silicium ainsi formé sera désigné par l'expression « revêtement SiC ».In the following, the coating of silicon carbide thus formed will be designated by the expression “coating SiC”.

Le substrat est, dans l'invention, traité par un traitement thermique final à haute température permettant de réorganiser les plans de carbone afin de diminuer la sensibilité à l'oxydation du substrat. L'invention permet avantageusement de simplifier la formation du revêtement SiC en mettant à profit le traitement thermique final de réorganisation pour former ce revêtement, conduisant ainsi à une réduction du nombre d'étapes de fabrication par rapport aux techniques de l'art antérieur. L'infiltration de l'élément silicium à l'état fondu au travers des pores de surface du substrat permet de former le revêtement SiC par réaction avec le carbone de la matrice.The substrate is, in the invention, treated by a final heat treatment at high temperature making it possible to reorganize the carbon planes in order to reduce the sensitivity to oxidation of the substrate. The invention advantageously makes it possible to simplify the formation of the SiC coating by taking advantage of the final reorganization heat treatment to form this coating, thus leading to a reduction in the number of manufacturing steps compared with the techniques of the prior art. The infiltration of the silicon element in the molten state through the surface pores of the substrate makes it possible to form the coating SiC by reaction with the carbon of the matrix.

Dans un exemple de réalisation, la composition solide est déposée sur la surface du substrat en une teneur surfacique inférieure ou égale à 15 mg/cm2.In an exemplary embodiment, the solid composition is deposited on the surface of the substrate in a surface content less than or equal to 15 mg / cm 2 .

Le dépôt d'une quantité limitée de composition solide permet avantageusement de former un revêtement SiC ayant une épaisseur réduite. De ce fait, le revêtement SiC formé présente une fissuration réduite par rapport aux revêtements SiC formés par les techniques de l'art antérieur qui peuvent être plus épais. Cette fissuration réduite améliore davantage encore la protection conférée par le revêtement SiC.The deposition of a limited quantity of solid composition advantageously makes it possible to form an SiC coating having a reduced thickness. As a result, the SiC coating formed has reduced cracking compared to the SiC coatings formed by the techniques of the prior art which can be thicker. This reduced cracking further improves the protection provided by the SiC coating.

Dans un exemple de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de formation d'une couche comprenant un phosphate métallique dépourvue de bore sur le revêtement de carbure de silicium obtenu.In an exemplary embodiment, the method further comprises a step of forming a layer comprising a metal phosphate devoid of boron on the coating of silicon carbide obtained.

La couche formée, dans ce cas, sur le revêtement SiC est dépourvue de composé à base de bore qui constitue un agent mouillant pour le carbone et qui peut limiter la température d'utilisation optimale à 1400°C. Le revêtement SiC formé comme décrit plus haut permet avantageusement d'obtenir un bon revêtement du substrat par une telle couche et ce même si cette dernière est dépourvue d'agent mouillant du carbone.The layer formed, in this case, on the SiC coating is devoid of a boron-based compound which constitutes a wetting agent for carbon and which can limit the optimum temperature for use to 1400 ° C. The SiC coating formed as described above advantageously makes it possible to obtain a good coating of the substrate with such a layer, even if the latter is devoid of carbon-wetting agent.

Dans un exemple de réalisation, la matrice présente une phase externe en pyrocarbone obtenu à partir d'au moins un précurseur à l'état gazeux. Par « phase externe de matrice », on entend la phase de matrice formée en dernier, la plus éloignée des fibres du renfort.In an exemplary embodiment, the matrix has an external pyrocarbon phase obtained from at least one precursor in the gaseous state. By "external matrix phase" is meant the matrix phase formed last, furthest from the fibers of the reinforcement.

Dans un exemple de réalisation, la température imposée durant le traitement thermique est supérieure ou égale à 1650°C.In an exemplary embodiment, the temperature imposed during the heat treatment is greater than or equal to 1650 ° C.

Dans un exemple de réalisation, le substrat est un élément de friction et la surface est une surface de friction de cet élément.In an exemplary embodiment, the substrate is a friction element and the surface is a friction surface of this element.

Dans un exemple de réalisation, le substrat est un disque de frein.In an exemplary embodiment, the substrate is a brake disc.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description given without limitation, with reference to the appended drawings, in which:

- la figure 1 est un ordinogramme montrant une succession d'étapes d'un exemple de procédé selon l'invention,FIG. 1 is a flowchart showing a succession of steps of an example of a method according to the invention,

- les figures 2 à 6 illustrent, de manière schématique et partielle, la formation d'un revêtement SiC dans le cadre d'un exemple de procédé selon l'invention,FIGS. 2 to 6 illustrate, schematically and partially, the formation of an SiC coating in the context of an example of a method according to the invention,

- la figure 7 est une photographie d'une pièce revêtue obtenue par mise en œuvre d'un exemple de procédé selon l'invention, etFIG. 7 is a photograph of a coated part obtained by implementing an example of a method according to the invention, and

- la figure 8 est un résultat d'essai comparant les performances en termes de résistance à l'oxydation d'une pièce revêtue par un procédé selon l'invention et d'une pièce revêtue par un procédé hors invention.- Figure 8 is a test result comparing the performance in terms of resistance to oxidation of a part coated by a method according to the invention and a part coated by a method outside the invention.

Description détaillée de modes de réalisationDetailed description of embodiments

Dans la description qui suit, on envisage plus particulièrement le revêtement d'un substrat formant disque de frein en matériau composite carbone-carbone, étant entendu que d'autres types de matériaux composites carbone - carbone peuvent être revêtus de la même manière, comme des patins de freins par exemple.In the description which follows, consideration is more particularly given to coating a substrate forming a brake disc of carbon-carbon composite material, it being understood that other types of carbon-carbon composite materials can be coated in the same way, such as brake pads for example.

La réalisation d’un disque de frein comprend l’élaboration d’une préforme fibreuse annulaire en fibres de carbone et la densification de la préforme par une matrice en carbone. La préforme fibreuse est destinée à former le renfort fibreux du substrat en matériau composite carbonecarbone à obtenir.The production of a brake disc includes the development of an annular fibrous preform made of carbon fibers and the densification of the preform by a carbon matrix. The fibrous preform is intended to form the fibrous reinforcement of the substrate made of carbon-carbon composite material to be obtained.

Dans une première étape El, la préforme fibreuse est tout d'abord fabriquée à partir d'une pluralité de fibres de carbone. La préforme est fabriquée par superposition de couches fibreuses et liaison des couches entre elles par aiguilletage. Les couches fibreuses peuvent être constituées par un feutre, un tissu, un tricot, une nappe unidirectionnelle de fils, câbles ou torons, ou un complexe formé de plusieurs nappes unidirectionnelles superposées avec des directions différentes et liées entre elles par aiguilletage léger. Les différentes couches sont empilées et aiguilletées une à une de manière connue en soi. L’empilement et l’aiguilletage des couches est poursuivi jusqu'à obtenir l'épaisseur de préforme désirée.In a first step E1, the fibrous preform is firstly manufactured from a plurality of carbon fibers. The preform is produced by superimposing fibrous layers and bonding the layers together by needling. The fibrous layers can be formed by a felt, a fabric, a knitted fabric, a unidirectional sheet of threads, cables or strands, or a complex formed by several unidirectional sheets superimposed with different directions and linked together by light needling. The different layers are stacked and needled one by one in a manner known per se. The layers are stacked and needled until the desired preform thickness is obtained.

Les couches fibreuses sont en fibres de carbone ou en fibres de précurseur de carbone, par exemple en fibres de polyacrylonitrile préoxydé. Dans ce dernier cas, la transformation du précurseur en carbone est réalisée par traitement thermique effectué sur la couche fibreuse avant ou après élaboration de la préforme.The fibrous layers are made of carbon fibers or carbon precursor fibers, for example preoxidized polyacrylonitrile fibers. In the latter case, the transformation of the precursor into carbon is carried out by heat treatment carried out on the fibrous layer before or after preparation of the preform.

Une préforme annulaire peut être obtenue par empilement et aiguilletage de couches de forme plane et découpe de la préforme par emporte-pièce à la fin du processus d'aiguilletage. Il est possible aussi d'utiliser des couches fibreuses annulaires prédécoupées. Ces procédés sont bien connus, de sorte qu'il n’est pas nécessaire de les décrire ici de façon détaillée.An annular preform can be obtained by stacking and needling layers of planar shape and cutting the preform by punching at the end of the needling process. It is also possible to use precut annular fibrous layers. These methods are well known, so there is no need to describe them here in detail.

Dans une deuxième étape E2, la préforme en fibres de carbone obtenue est densifiée par une matrice en carbone. La préforme peut être densifiée par une matrice de pyrocarbone formé par infiltration chimique en phase vapeur à partir d'un ou plusieurs précurseurs à l'état gazeux. On peut par exemple utiliser une phase gazeuse formée d'un mélange de méthane et de propane et la densification peut être réalisée à une température comprise environ entre 850°C et 1050°C sous une pression réduite comprise environ entre 0,5 kPa et 3,3 kPa. La matrice peut être formée, en tout ou partie, de pyrocarbone obtenu à partir d'un ou plusieurs précurseurs à l'état gazeux. La matrice peut être entièrement formée de pyrocarbone obtenu à partir d'au moins un précurseur à l'état gazeux. En variante, la matrice peut au moins en partie être formée de carbone formé à partir d'un précurseur à l'état liquide. Dans ce dernier cas, le carbone est formé par pyrolyse d'au moins un précurseur à l'état liquide, comme une résine phénolique ou furanique. Dans un exemple de réalisation, la matrice peut comporter une première phase en pyrocarbone obtenu à partir d'au moins un précurseur à l'état gazeux et une deuxième phase en carbone obtenu à partir d'un précurseur à l'état liquide. Dans un exemple de réalisation, la phase externe de matrice est en pyrocarbone obtenu à partir d'au moins un précurseur à l'état gazeux, par exemple par infiltration chimique en phase vapeur.In a second step E2, the carbon fiber preform obtained is densified by a carbon matrix. The preform can be densified by a pyrocarbon matrix formed by chemical vapor infiltration from one or more precursors in the gaseous state. One can for example use a gaseous phase formed of a mixture of methane and propane and the densification can be carried out at a temperature between approximately 850 ° C and 1050 ° C under a reduced pressure ranging between approximately 0.5 kPa and 3 , 3 kPa. The matrix may be formed, in whole or in part, of pyrocarbon obtained from one or more precursors in the gaseous state. The matrix can be entirely formed of pyrocarbon obtained from at least one precursor in the gaseous state. Alternatively, the matrix may at least partly be formed from carbon formed from a precursor in the liquid state. In the latter case, the carbon is formed by pyrolysis of at least one precursor in the liquid state, such as a phenolic or furanic resin. In an exemplary embodiment, the matrix may comprise a first phase in pyrocarbon obtained from at least one precursor in the gaseous state and a second phase in carbon obtained from a precursor in the liquid state. In an exemplary embodiment, the external matrix phase is made of pyrocarbon obtained from at least one precursor in the gaseous state, for example by chemical vapor infiltration.

La matrice densifie le renfort fibreux en étant présente dans la porosité de ce dernier. La matrice constitue une phase de matière continue. La matrice enrobe les fibres du renfort fibreux. Les fibres sont présentes dans la matrice. La matrice peut occuper la majorité (i.e. plus de 50%) du volume de la porosité accessible du renfort fibreux. En particulier, la matrice peut occuper plus de 75%, voire sensiblement l'intégralité, du volume de cette porosité accessible.The matrix densifies the fibrous reinforcement by being present in the porosity of the latter. The matrix constitutes a continuous material phase. The matrix coats the fibers of the fibrous reinforcement. The fibers are present in the matrix. The matrix can occupy the majority (i.e. more than 50%) of the volume of the accessible porosity of the fibrous reinforcement. In particular, the matrix can occupy more than 75%, or even substantially all, of the volume of this accessible porosity.

Dans une troisième étape E3, la composition solide de silicium ou d'un alliage de silicium est déposée sur la surface externe du substrat en matériau composite carbone-carbone ainsi fabriqué. La composition solide est déposée sur le substrat après densification de ce dernier par la matrice carbone. La porosité résiduelle du substrat, avant dépôt de la composition solide, peut être inférieure ou égale à 20% en pourcentage volumique. La composition solide est déposée au contact de la surface du substrat en matériau composite. La composition solide est déposée au contact de la matrice carbone du substrat.In a third step E3, the solid composition of silicon or of a silicon alloy is deposited on the external surface of the substrate made of carbon-carbon composite material thus produced. The solid composition is deposited on the substrate after densification of the latter by the carbon matrix. The residual porosity of the substrate, before deposition of the solid composition, may be less than or equal to 20% by volume percentage. The solid composition is deposited in contact with the surface of the substrate made of composite material. The solid composition is deposited in contact with the carbon matrix of the substrate.

La composition solide peut être formée de silicium pur. En variante, la composition solide peut être formée d'un alliage de silicium, tel qu'un alliage de silicium et de nickel, un alliage de silicium et de germanium ou un alliage de silicium et d'aluminium. La composition solide peut être sous la forme d'une poudre. La taille moyenne (D50) des grains de cette poudre peut être comprise entre 0,1 pm et 25 pm.The solid composition can be formed from pure silicon. Alternatively, the solid composition can be formed from a silicon alloy, such as an alloy of silicon and nickel, an alloy of silicon and germanium or an alloy of silicon and aluminum. The solid composition may be in the form of a powder. The average size (D50) of the grains of this powder can be between 0.1 μm and 25 μm.

La composition solide peut être déposée par voie liquide. Dans ce cas, le dépôt de la composition solide peut comporter une première étape durant laquelle une suspension comprenant la composition solide dans un milieu liquide est déposée sur la surface du substrat, et une deuxième étape de séchage de cette suspension déposée afin d'éliminer le milieu liquide. On peut réaliser un chauffage afin de réaliser le séchage. Dans ce dernier cas, le milieu liquide peut être éliminé par évaporation. Le milieu liquide peut être aqueux ou organique. Après séchage, il subsiste sur la surface du substrat la composition solide initialement présente en suspension dans le milieu liquide. La suspension comprenant la composition solide peut être appliquée à l'aide d'un applicateur, comme un pinceau, ou par pulvérisation. On pourrait en variante directement déposer la composition solide sur la surface du substrat (sans milieu liquide). Dans ce dernier cas, la composition solide peut être sous la forme d'une poudre ou d'un voile de matière.The solid composition can be deposited by the liquid route. In this case, the deposition of the solid composition can comprise a first step during which a suspension comprising the solid composition in a liquid medium is deposited on the surface of the substrate, and a second step of drying this deposited suspension in order to remove the liquid medium. Heating can be carried out in order to carry out the drying. In the latter case, the liquid medium can be removed by evaporation. The liquid medium can be aqueous or organic. After drying, the solid composition initially present in suspension in the liquid medium remains on the surface of the substrate. The suspension comprising the solid composition can be applied using an applicator, such as a brush, or by spraying. As a variant, the solid composition could be directly deposited on the surface of the substrate (without a liquid medium). In the latter case, the solid composition may be in the form of a powder or a veil of material.

La composition solide est avantageusement déposée sur la surface du substrat en une teneur surfacique inférieure ou égale à 15 mg/cm2, par exemple inférieure ou égale à 10 mg/cm2. Cette teneur surfacique peut par exemple être comprise entre 4 mg/cm2 et 15 mg/cm2, voire entre 1 mg/cm2 et 15 mg/cm2. Lorsque la composition solide est déposée par voie liquide (suspension), la teneur surfacique est évaluée après élimination du milieu liquide de la suspension.The solid composition is advantageously deposited on the surface of the substrate in a surface content less than or equal to 15 mg / cm 2 , for example less than or equal to 10 mg / cm 2 . This surface content may for example be between 4 mg / cm 2 and 15 mg / cm 2 , or even between 1 mg / cm 2 and 15 mg / cm 2 . When the solid composition is deposited by the liquid route (suspension), the surface content is evaluated after elimination of the liquid medium from the suspension.

Dans une quatrième étape E4, on réalise un traitement thermique à haute température qui permet, d'une part, de réorganiser le carbone du substrat et d'autre part de former le revêtement SiC par réaction du silicium déposé avec le carbone de la matrice. La température imposée lors de ce traitement thermique est supérieure à la température de fusion de la composition solide et permet donc de faire fondre cette dernière. L'élément silicium à l'état fondu réagit avec le carbone de la matrice pour former le revêtement SiC. L'adhérence de ce revêtement SiC est assurée par liaison chimique entre l'élément silicium déposé et le carbone du substrat. La température imposée durant le traitement thermique peut être supérieure ou égale à 1610°C, par exemple comprise entre 1650°C et 1850°C. La durée du traitement thermique peut être supérieure ou égale à 10 secondes, par exemple supérieure ou égale à 15 minutes, par exemple comprise entre 15 minutes et 20 heures. Le traitement thermique peut être effectué sous atmosphère neutre, par exemple sous azote ou argon.In a fourth step E4, a high temperature heat treatment is carried out which makes it possible, on the one hand, to reorganize the carbon of the substrate and on the other hand to form the coating SiC by reaction of the silicon deposited with the carbon of the matrix. The temperature imposed during this heat treatment is higher than the melting temperature of the solid composition and therefore makes it possible to melt the latter. The molten silicon element reacts with the carbon in the matrix to form the SiC coating. The adhesion of this SiC coating is ensured by chemical bond between the deposited silicon element and the carbon of the substrate. The temperature imposed during the heat treatment can be greater than or equal to 1610 ° C, for example between 1650 ° C and 1850 ° C. The duration of the heat treatment may be greater than or equal to 10 seconds, for example greater than or equal to 15 minutes, for example between 15 minutes and 20 hours. The heat treatment can be carried out under a neutral atmosphere, for example under nitrogen or argon.

On peut éventuellement réaliser une cinquième étape E5 durant laquelle on dépose une couche protectrice additionnelle au contact du revêtement SiC formé à la surface de la pièce. Cette couche protectrice est une couche de protection contre l'oxydation. Cette couche protectrice comprend un phosphate métallique, comme un phosphate d'aluminium, et est avantageusement dépourvue de bore. Le phosphate métallique peut par exemple être le phosphate mono-aluminique AI(H2PO4)3 (« MALP » : « Mono-Aluminium-Phosphate »). La couche protectrice peut être formée par application d'une composition liquide dépourvue de bore comprenant le phosphate métallique suivi d'un traitement thermique de cette composition liquide déposée.A fifth step E5 can optionally be carried out during which an additional protective layer is deposited in contact with the SiC coating formed on the surface of the part. This protective layer is a protective layer against oxidation. This protective layer comprises a metal phosphate, such as an aluminum phosphate, and is advantageously devoid of boron. The metal phosphate can for example be mono-aluminum phosphate AI (H 2 PO4) 3 (“MALP”: “Mono-Aluminum-Phosphate”). The protective layer can be formed by applying a liquid composition devoid of boron comprising the metal phosphate followed by a heat treatment of this deposited liquid composition.

La formation du revêtement SiC qui vient d'être décrite est illustrée schématiquement en lien avec les figures 2 à 6.The formation of the SiC coating which has just been described is illustrated diagrammatically in connection with FIGS. 2 to 6.

Dans l'exemple illustré, une suspension comprenant une poudre 5 de silicium ou d'un alliage de silicium dans un milieu liquide 7 est tout d'abord déposée sur la surface S du substrat 1 (figure 2). Le milieu liquide 7 est ensuite éliminé par évaporation afin de laisser uniquement sur la surface S du substrat la poudre 5 de silicium ou de l'alliage de silicium (figure 3). On réalise ensuite le traitement thermique à haute température afin de faire fondre la poudre 5 comprenant du silicium présente sur la surface du substrat (figure 4). On obtient ainsi une composition fondue 15 de silicium ou d'un alliage de silicium. Après réaction entre le silicium de la composition fondue 15 et le carbone du substrat 1, on obtient une pièce 10 comprenant le revêtement SiC 17 recouvrant le substrat 1 sous-jacent (figure 5). Si une quantité limitée de composition solide a été déposée, l'épaisseur e du revêtement SiC formé peut être inférieure ou égale à 5 pm, par exemple à 4 pm. Cette épaisseur e peut par exemple être comprise entre 1 pm et 5 pm, voire entre 2 pm et 5 pm. On peut ensuite former une couche de protection contre l'oxydation 18 sur le revêtement SiC 17 ainsi formé (figure 6).In the example illustrated, a suspension comprising a powder 5 of silicon or of a silicon alloy in a liquid medium 7 is firstly deposited on the surface S of the substrate 1 (FIG. 2). The liquid medium 7 is then removed by evaporation in order to leave only the silicon powder or the silicon alloy 5 on the surface S of the substrate (FIG. 3). The heat treatment is then carried out at high temperature in order to melt the powder 5 comprising silicon present on the surface of the substrate (FIG. 4). A molten composition 15 of silicon or of a silicon alloy is thus obtained. After reaction between the silicon of the molten composition 15 and the carbon of the substrate 1, a part 10 is obtained comprising the SiC coating 17 covering the underlying substrate 1 (FIG. 5). If a limited amount of solid composition has been deposited, the thickness e of the SiC coating formed may be less than or equal to 5 μm, for example 4 μm. This thickness e can for example be between 1 pm and 5 pm, or even between 2 pm and 5 pm. It is then possible to form a layer of protection against oxidation 18 on the SiC coating 17 thus formed (FIG. 6).

La pièce revêtue obtenue après le traitement thermique haute température peut ensuite éventuellement être usinée aux dimensions souhaitées avant d'être utilisée. Le revêtement SiC formé confère à la pièce une protection anti-oxydation efficace et durable dans le temps.The coated part obtained after the high temperature heat treatment can then optionally be machined to the desired dimensions before being used. The SiC coating formed gives the part effective and lasting anti-oxidation protection over time.

ExempleExample

Une suspension ayant la formulation ci-dessous a tout d'abord été préparée :A suspension having the formulation below was first prepared:

- 50% en masse d'une poudre de silicium dont la granulométrie moyenne (D50) est voisine de 7,5 pm,- 50% by mass of a silicon powder whose average particle size (D50) is close to 7.5 μm,

- 47,5% en masse d'eau déminéralisée, et- 47.5% by mass of demineralized water, and

- 2,5% en masse d'alcool polyvinylique (PVA).- 2.5% by mass of polyvinyl alcohol (PVA).

Cette suspension a été appliquée au pinceau sur un substrat C/C avant traitement thermique final. La suspension ainsi appliquée a ensuite été séchée par chauffage à 90°C sous air. La quantité de poudre de silicium déposée sur le substrat après séchage était inférieure ou égale à 15 mg/cm2.This suspension was applied by brush on a C / C substrate before final heat treatment. The suspension thus applied was then dried by heating to 90 ° C in air. The amount of silicon powder deposited on the substrate after drying was less than or equal to 15 mg / cm 2 .

Un traitement thermique à 1650°C sous azote a été réalisé afin de réorganiser le carbone du substrat et former le revêtement SiC. Un revêtement SiC 17 non fissuré, lié chimiquement au substrat C/C 1 sousjacent, a été obtenu à la surface de ce substrat.A heat treatment at 1650 ° C under nitrogen was carried out in order to reorganize the carbon of the substrate and form the SiC coating. A non-cracked SiC 17 coating, chemically bonded to the underlying C / C 1 substrate, was obtained on the surface of this substrate.

Une couche de phosphate d'aluminium 18 a ensuite été déposée sur le revêtement SiC 17 obtenu.A layer of aluminum phosphate 18 was then deposited on the SiC coating 17 obtained.

La figure 7 est une photographie de la pièce obtenue par le procédé décrit plus haut. Les performances en termes de résistance à l'oxydation de la pièce ainsi obtenue ont été comparées à celles présentées par une pièce traitée par un procédé hors invention dans lequel une couche de phosphate d'aluminium est déposée (sans formation du revêtement SiC par le procédé selon l'invention).Figure 7 is a photograph of the part obtained by the method described above. The performances in terms of oxidation resistance of the part thus obtained were compared with those presented by a part treated by a process outside the invention in which an aluminum phosphate layer is deposited (without formation of the SiC coating by the process according to the invention).

Les pièces protégées ont été soumises au protocole d'oxydation comprenant la succession d'étapes suivantes :The protected parts were subjected to the oxidation protocol comprising the following sequence of steps:

- cycle thermique comprenant la succession d'étapes suivantes : exposition à 650°C sous air pendant 5 heures, retour à température ambiante, exposition à 850°C sous air pendant 1 heure, retour à température ambiante, exposition à 650°C sous air pendant 5 heures,- thermal cycle comprising the following sequence of steps: exposure to 650 ° C in air for 5 hours, return to ambient temperature, exposure to 850 ° C in air for 1 hour, return to ambient temperature, exposure to 650 ° C in air for 5 hours,

- répétition du cycle thermique défini plus haut,- repetition of the thermal cycle defined above,

- pollution de la pièce par de l'acétate de potassium à température ambiante,- pollution of the room with potassium acetate at room temperature,

- réalisation du cycle thermique défini plus haut répété une fois.- carrying out the thermal cycle defined above repeated once.

La figure 8 représente les résultats obtenus. La courbe notée C correspond à la pièce traitée par le procédé hors invention. La courbe notée I correspond à la pièce revêtue par le procédé selon l'invention. On constate que l'invention confère à la pièce une résistance à l'oxydation accrue par rapport au procédé hors invention.FIG. 8 represents the results obtained. The curve denoted C corresponds to the part treated by the process outside the invention. The curve denoted I corresponds to the part coated by the method according to the invention. It can be seen that the invention gives the part an increased resistance to oxidation compared with the process outside the invention.

L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.The expression "included between ... and ..." must be understood as including the limits.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce (10) revêtue, comprenant au moins les étapes suivantes :1. Method for manufacturing a coated part (10), comprising at least the following steps: - dépôt d'une composition solide (5) de silicium ou d'un alliage de silicium sur une surface (S) d'un substrat (1) en matériau composite comprenant un renfort en fibres de carbone et une matrice en carbone, etdepositing a solid composition (5) of silicon or of a silicon alloy on a surface (S) of a substrate (1) of composite material comprising a carbon fiber reinforcement and a carbon matrix, and - traitement thermique du substrat (1) et de la composition solide (5) déposée à une température supérieure ou égale à 1610°C durant lequel cette composition est fondue et réagit avec le carbone de la matrice afin de former un revêtement (17) de carbure de silicium sur le substrat d).heat treatment of the substrate (1) and of the solid composition (5) deposited at a temperature greater than or equal to 1610 ° C. during which this composition is melted and reacts with the carbon of the matrix in order to form a coating (17) of silicon carbide on the substrate d). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la composition solide (5) est déposée sur la surface (S) du substrat (1) en une teneur surfacique inférieure ou égale à 15 mg/cm2.2. Method according to claim 1, wherein the solid composition (5) is deposited on the surface (S) of the substrate (1) in a surface content less than or equal to 15 mg / cm 2 . 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le procédé comprend en outre une étape de formation d'une couche (18) comprenant un phosphate métallique dépourvue de bore sur le revêtement (17) de carbure de silicium obtenu.3. The method of claim 1 or 2, wherein the method further comprises a step of forming a layer (18) comprising a metal phosphate devoid of boron on the coating (17) of silicon carbide obtained. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la matrice présente une phase externe en pyrocarbone obtenu à partir d'au moins un précurseur à l'état gazeux.4. Method according to any one of claims 1 to 3, wherein the matrix has an external phase of pyrocarbon obtained from at least one precursor in the gaseous state. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la température imposée durant le traitement thermique est supérieure ou égale à 1650°C.5. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature imposed during the heat treatment is greater than or equal to 1650 ° C. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le substrat (1) est un élément de friction et dans lequel la surface (S) est une surface de friction de cet élément.6. Method according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate (1) is a friction element and wherein the surface (S) is a friction surface of this element. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le substrat (1) est un disque de frein.7. The method of claim 6, wherein the substrate (1) is a brake disc. 1/21/2
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