FR3070693A1 - METHOD AND APPARATUS FOR COATING DEPOSITION FOR MULTI-PERFORATED AIRCRAFT ENGINE COMPONENTS WITH EVENT BLOWING - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement d'une pièce mécanique de moteur d'aéronef par application de revêtement, la pièce comprenant, au sein de son volume interne, des canaux de refroidissement interne dans lesquels peut circuler un gaz, chaque canal de refroidissement débouchant sur une surface de la pièce au niveau d'un évent, le gaz étant soufflé par l'action d'un outil de distribution à travers chaque canal d'une pluralité de canaux de refroidissement interne de la pièce, et expulsé au travers des évents, lors d'une étape de dépôt par projection thermique d'une couche de revêtement à la surface de la pièce.The invention relates to a method for treating a mechanical part of an aircraft engine by applying a coating, the part comprising, within its internal volume, internal cooling channels in which a gas can circulate, each cooling channel opening onto a surface of the workpiece at a vent, the gas being blown through the action of a dispensing tool through each channel of a plurality of internal cooling channels of the workpiece, and expelled through vents, during a thermal spraying step of a coating layer on the surface of the workpiece.

Description

Procédé et dispositif de dépôt de revêtement pour des composants multiperforés de moteur d’aéronef avec soufflage des éventsCoating deposition method and device for multi-perforated aircraft engine components with air blowing

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION ET ETAT DE LA TECHNIQUETECHNICAL FIELD OF THE INVENTION AND STATE OF THE ART

La présente invention s’inscrit dans le domaine technique du traitement de surface de pièces amenées à subir des contraintes thermomécaniques et/ou environnementales importantes, comme des composants de turbomachine.The present invention is in the technical field of surface treatment of parts brought to undergo significant thermomechanical and / or environmental stresses, such as turbomachine components.

L’augmentation de la température de fonctionnement des turbines haute pression (TuHP) des systèmes stationnaires terrestres, ou des systèmes pour propulsion aéronautique, est une solution retenue pour en améliorer le rendement. Un tel choix technique impose des contraintes de température très importantes sur les composants des turbines. Un composant très sollicité thermiquement est classiquement doté d’un circuit de refroidissement interne par air « froid » parcourant le volume interne du composant, et débouchant à sa surface au travers d’évents. De tels composants peuvent être qualifiés de « multi-perforés » et lorsqu’ils sont en fonctionnement, de l’air froid circule par les canaux de refroidissement interne, assurant en grande partie leur refroidissement. Cependant, en fonction des matériaux utilisés pour ces composants - par exemple des superalliages métalliques, ou des matériaux composites à matrice céramique (CMC) - une protection supplémentaire peut s’avérer nécessaire pour maintenir une température de surface suffisamment basse garantissant l’intégrité fonctionnelle des composants et limitant leur oxydation/corrosion par l’atmosphère environnante.Increasing the operating temperature of high-pressure turbines (TuHP) in stationary terrestrial systems, or systems for aeronautical propulsion, is one solution chosen to improve efficiency. Such a technical choice imposes very significant temperature constraints on the components of the turbines. A component with high thermal stress is conventionally provided with an internal cooling circuit using "cold" air traversing the internal volume of the component, and opening on its surface through vents. Such components can be called "multi-perforated" and when in operation, cold air flows through the internal cooling channels, largely ensuring their cooling. However, depending on the materials used for these components - for example metallic superalloys, or ceramic matrix composite materials (CMC) - additional protection may be necessary to maintain a sufficiently low surface temperature guaranteeing the functional integrity of the materials. components and limiting their oxidation / corrosion by the surrounding atmosphere.

A ce titre, il est connu d’appliquer des protections de types « barrière thermique » (BT) ou « barrière environnementale » (EBC pour « Environmental Barrier Coating ») à la surface des pièces, pouvant prendre la forme d’empilements multicouches complexes. Ces protections peuvent assurer de pair une fonction de protection contre l’oxydation et/ou la corrosion, et une fonction de limitation de la température des composants lorsqu’ils sont en fonctionnement, voire une protection chimique visà-vis de contaminants extérieurs tels les aluminosilicates de calcium et de magnésium aussi appelés CMAS. Pour un substrat dont un matériau de base est un alliage métallique, ou un matériau composite, on applique généralement plusieurs couches superposées au substrat, avant de mettre le composant en place au sein du moteur. Un système barrière thermique peut notamment être composé d’une céramique réfractaire (souvent de la zircone yttriée). La double protection thermique et environnementale permet d’étendre la plage de température de fonctionnement des TuHP, sans dégradation des performances du superalliage.As such, it is known to apply protections of the “thermal barrier” (BT) or “environmental barrier” (EBC) type to the surface of the parts, which can take the form of complex multilayer stacks . These protections can simultaneously provide a function of protection against oxidation and / or corrosion, and a function of limiting the temperature of the components when they are in operation, or even chemical protection against external contaminants such as aluminosilicates. calcium and magnesium also called CMAS. For a substrate of which a basic material is a metal alloy, or a composite material, generally several layers are applied superimposed on the substrate, before putting the component in place within the engine. A thermal barrier system can in particular be composed of a refractory ceramic (often yttria zirconia). The dual thermal and environmental protection makes it possible to extend the operating temperature range of the TuHPs, without degrading the performance of the superalloy.

Cependant, lors de l’application des couches successives de revêtement de protection, le circuit de refroidissement parcourant le volume interne des pièces peut subir une obstruction partielle ou un encrassement par des particules du composé chimique constitutif du revêtement. Pour un dépôt conventionnel par projection thermique, les canaux de refroidissement peuvent être en grande partie obstrués. Outre l’obstruction des évents d’aération sur leur partie débouchante, une partie des particules de revêtement peut se déposer sur les parois internes de l’évent sans pour autant en diminuer la section externe apparente, mais en produisant un encrassement d’une partie interne du canal de refroidissement associé à l’évent. A titre illustratif, la figure 1 représente ce phénomène pour un dépôt de revêtement par APS (projection plasma de poudres à pression atmosphérique - « Atmospheric Plasma Spraying »). Sur cette figure, un outil 6 assure la projection de particules de revêtement déposées sur la surface d’une pièce 1, par exemple en superalliage métallique, dotée d’un canal de refroidissement interne 10 débouchant sur un évent 11. Le procédé cause non seulement la formation d’une couche de revêtement 4 à la surface de la pièce par empilement, mais également la projection de particules au sein du canal 10, provoquant sur la figure 1 l’obstruction de l’évent 11.However, during the application of successive layers of protective coating, the cooling circuit traversing the internal volume of the parts may be partially obstructed or fouled by particles of the chemical compound constituting the coating. For conventional thermal spray deposition, the cooling channels can be largely blocked. In addition to the obstruction of the ventilation vents on their opening part, part of the coating particles can be deposited on the internal walls of the vent without reducing the apparent external section, but producing a fouling of a part. internal of the cooling channel associated with the vent. By way of illustration, FIG. 1 represents this phenomenon for a coating deposition by APS (plasma spraying of powders at atmospheric pressure - "Atmospheric Plasma Spraying"). In this figure, a tool 6 ensures the projection of coating particles deposited on the surface of a part 1, for example made of metal superalloy, provided with an internal cooling channel 10 leading to a vent 11. The process not only causes the formation of a coating layer 4 on the surface of the part by stacking, but also the projection of particles within the channel 10, causing in FIG. 1 the obstruction of the vent 11.

Une alternative pour contourner ce problème consiste à utiliser une technique de dépôt de revêtement par EB-PVD (évaporation sous faisceau d’électron - « Electron Beam Physical Vapor Déposition »), qui n’est pas une technique de dépôt par projection thermique. Outre des propriétés thermomécaniques accrues, ces revêtements EB-PVD présentent l’avantage de conserver l’intégrité des évents d’aération. Une partie des vapeurs peuvent cependant toujours se déposer au sein d’un canal de refroidissement de la pièce revêtue et légèrement encrasser le canal, à un niveau généralement jugé acceptable.An alternative to work around this problem is to use an EB-PVD coating technique (Electron Beam Physical Vapor Deposition), which is not a thermal spray deposition technique. In addition to increased thermomechanical properties, these EB-PVD coatings have the advantage of retaining the integrity of the air vents. However, some of the vapors can still settle within a cooling channel of the coated part and slightly foul the channel, to a level generally considered acceptable.

En outre, si elles permettent d’obtenir des revêtements présentant des propriétés thermomécaniques accrues, les techniques de dépôt de revêtement par EB-PVD ne sont pas les plus performantes en vue de fournir un revêtement présentant une conductivité thermique la plus faible possible. En effet, la tendance générale est d’augmenter dans la mesure du possible les températures de fonctionnement des TuHP, et les dépôts par projection thermique alternatifs au dépôt par EB-PVD fournissent des revêtements à forte porosité, permettant plus facilement d’atteindre des conductivités thermiques répondant aux exigences actuelles de performance au sein des turbines.In addition, if they make it possible to obtain coatings having increased thermomechanical properties, the techniques of coating deposition by EB-PVD are not the most effective with a view to providing a coating having the lowest possible thermal conductivity. Indeed, the general tendency is to increase as far as possible the operating temperatures of TuHPs, and thermal spray deposits alternative to EB-PVD deposition provide coatings with high porosity, making it easier to reach conductivities. thermal systems meeting current performance requirements in turbines.

Des techniques de dépôt de revêtement identifiées pour leur propension à fournir un revêtement de conductivité thermique faible sont les techniques de projection plasma d’intrant liquide. Des exemples sont le SPS (suspension de particules finesCoating deposition techniques identified for their propensity to provide a coating of low thermal conductivity are liquid input plasma spraying techniques. Examples are SPS (suspension of fine particles

- « Suspension Plasma Spraying »), le SPPS (projection de précurseurs en solution- "Suspension Plasma Spraying"), SPPS (projection of precursors in solution

- « Solution Precursor Plasma Spraying »), et des variantes existent consistant à injecter du liquide au sein d’une flamme à grande vitesse, comme le S-HVOF (« Suspension High Velocity Oxygen Fuel», aussi appelé HVSFS « High Velocity Suspension Flame Spray»), Outre l’avantage d’une conductivité thermique faible obtenue pour la couche de revêtement, ces techniques de dépôt par projection thermique sont avantageuses en ce qu’elles permettent la réalisation de gradients de composition continus au niveau de la couche de revêtement, et l’obtention de revêtements microstructure, tout cela à un coût modéré. Cependant, toutes ces techniques sont susceptibles de provoquer, comme vu ci-avant, un encrassement partiel de l’évent et du canal de refroidissement.- "Solution Precursor Plasma Spraying"), and variants exist consisting of injecting liquid into a flame at high speed, such as S-HVOF ("Suspension High Velocity Oxygen Fuel", also called HVSFS "High Velocity Suspension Flame Spray ”), In addition to the advantage of a low thermal conductivity obtained for the coating layer, these thermal spray deposition techniques are advantageous in that they allow the production of continuous composition gradients at the level of the coating layer. , and obtaining microstructure coatings, all at a moderate cost. However, all of these techniques are likely to cause, as seen above, partial fouling of the vent and the cooling channel.

Par ailleurs, il est connu de « masquer » le volume interne des canaux de refroidissement interne du composant multi-perforé, c’est-à-dire de boucher ces canaux avec un composé chimique différent du revêtement avant l’application du revêtement à la surface de la pièce. Le masque est ensuite retiré après formation de la couche de revêtement. Cette technique peut permettre de préserver l’intégrité des canaux et de prévenir leur encrassement lors du dépôt de revêtement, mais requiert deux étapes supplémentaires (masquage des évents, et retrait du masque), ces étapes longues et coûteuses rallongeant le cycle de fabrication et les risques de rebut de pièces.Furthermore, it is known to “mask” the internal volume of the internal cooling channels of the multi-perforated component, that is to say to plug these channels with a chemical compound different from the coating before applying the coating to the surface of the room. The mask is then removed after formation of the coating layer. This technique can preserve the integrity of the channels and prevent their fouling during coating deposition, but requires two additional steps (masking the vents, and removing the mask), these long and costly steps lengthening the manufacturing cycle and risk of scrap parts.

Il existe donc un besoin non couvert par l’état de la technique pour un procédé de dépôt de revêtement par projection thermique à la surface d’un composant multi perforé qui permette à la fois de former un revêtement de conductivité thermique la plus faible possible, et de ne pas obstruer ou encrasser les canaux de refroidissement du composant multi-perforé, afin que des étapes de masquage des évents avant l’application du revêtement, ou de perçage des évents après 5 application, ne soient pas nécessaires - de telles étapes induisent des coûts de fabrication supplémentaires, et peuvent avoir des conséquences néfastes sur la tenue mécanique des pièces en fragilisant localement les composants.There is therefore a need not covered by the prior art for a coating process by thermal spraying on the surface of a multi-perforated component which allows both to form a coating with the lowest thermal conductivity possible, and not to obstruct or foul the cooling channels of the multi-perforated component, so that steps of masking the vents before application of the coating, or of drilling the vents after application, are not necessary - such steps induce additional manufacturing costs, and can have harmful consequences on the mechanical strength of the parts by locally weakening the components.

PRESENTATION GENERALE DE L’INVENTIONGENERAL PRESENTATION OF THE INVENTION

A cet effet, la présente invention vise un procédé de dépôt de revêtement par projection thermique à la surface de composants multi-perforés, du gaz étant soufflé au travers des canaux de refroidissement précédemment pratiqués dans le volume interne des pièces. L’invention tire ainsi parti du circuit de refroidissement interne 15 déjà existant, en utilisant ce dernier pour faire circuler du gaz à haute pression. Cela a pour effet de repousser les particules de revêtement durant l’étape de dépôt par projection thermique pour ne pas leur permettre de se solidifier et de se déposer au niveau des évents et à l’intérieur des canaux de refroidissement.To this end, the present invention relates to a coating deposition process by thermal spraying on the surface of multi-perforated components, gas being blown through the cooling channels previously practiced in the internal volume of the parts. The invention thus takes advantage of the already existing internal cooling circuit 15, using the latter to circulate gas at high pressure. This has the effect of repelling the coating particles during the thermal spray deposition step so as not to allow them to solidify and deposit at the vents and inside the cooling channels.

Selon un premier aspect, l’invention concerne donc un procédé de traitement d’une pièce mécanique de moteur d’aéronef par application de revêtement, la pièce comprenant, au sein de son volume interne, des canaux de refroidissement interne dans lesquels peut circuler un gaz, chaque canal de refroidissement débouchant à la surface de la pièce au niveau d’un évent, le gaz étant soufflé par l’action d’un outil de distribution à travers chaque canal d’une pluralité de canaux de refroidissement interne de la pièce, et expulsé au travers des évents, lors d’une étape de dépôt par projection thermique de la couche de revêtement à la surface de la pièce.According to a first aspect, the invention therefore relates to a method of treating a mechanical part of an aircraft engine by applying a coating, the part comprising, within its internal volume, internal cooling channels in which a gas, each cooling channel emerging at the surface of the room at a vent, the gas being blown by the action of a distribution tool through each channel of a plurality of internal cooling channels of the room , and expelled through the vents, during a step of deposition by thermal spraying of the coating layer on the surface of the part.

Des caractéristiques optionnelles et non limitatives d’un procédé selon l’invention sont les suivantes :Optional and non-limiting characteristics of a process according to the invention are as follows:

• Le dépôt par projection thermique peut être réalisé selon un protocole pris parmi le High Velocity Oxi-Fuel, la projection plasma de poudres à pression atmosphérique 35 (APS), le Suspension Plasma Spraying, le Solution Precursor Plasma Spraying, le• Deposition by thermal spraying can be carried out according to a protocol taken from High Velocity Oxi-Fuel, plasma spraying of powders at atmospheric pressure 35 (APS), Plasma Spraying Suspension, Precursor Plasma Spraying Solution,

High Velocity Suspension Flame Spray, la projection plasma sous gaz inerte « Inert Plasma Spraying » (IPS).High Velocity Suspension Flame Spray, plasma projection under inert gas "Inert Plasma Spraying" (IPS).

• Le gaz est expulsé au travers des évents à contre-courant du sens de dépôt de 5 particules de revêtement à la surface de la pièce ;• The gas is expelled through vents against the current in the direction of deposit of 5 coating particles on the surface of the part;

• Le gaz expulsé au travers des évents est de l’air comprimé ;• The gas expelled through the vents is compressed air;

• Le gaz expulsé au travers des évents est de l’argon ;• The gas expelled through the vents is argon;

• Le procédé comprend une étape préliminaire de nettoyage chimique et/ou de texturation de la surface de la pièce pour améliorer l’accroche de la couche de revêtement à l’issue du procédé ;• The process includes a preliminary step of chemical cleaning and / or texturing of the surface of the part to improve the adhesion of the coating layer at the end of the process;

15· Le procédé comprend, avant l’étape de dépôt par projection thermique, une étape de préchauffage de la pièce à revêtir ;15 · The process includes, before the thermal spray deposition step, a step of preheating the part to be coated;

• Le revêtement déposé par projection thermique est une couche en matériau céramique formant barrière thermique ;• The coating deposited by thermal spraying is a layer of ceramic material forming a thermal barrier;

• La barrière thermique déposée comprend de la zircone yttriée, ou toute autre composition présentant une propriété d’isolation thermique reconnue par l’homme de l’art ;• The deposited thermal barrier comprises yttria zirconia, or any other composition having a thermal insulation property recognized by those skilled in the art;

25· La couche de revêtement déposé par projection thermique forme une barrière environnementale, comprenant un matériau pris parmi le M0S12, le BSAS (BaOi-xSrOx-AI2O3-2SiO2), la Mullite (3 AI2O3-2 SiO2), les mono- et di-silicates de terres rares, les zircones totalement ou partiellement stabilisées, voire dopées, ou toute autre composition présentant une propriété de barrière environnementale reconnue 30 par l’homme de l’art ;25 · The coating layer deposited by thermal spraying forms an environmental barrier, comprising a material taken from M0S12, BSAS (BaOi-xSrOx-AI 2 O3-2SiO 2 ), Mullite (3 AI2O3-2 SiO 2 ), mono- and di-silicates of rare earths, fully or partially stabilized, or even doped zirconia, or any other composition having an environmental barrier property recognized by a person skilled in the art;

• Le procédé comprend, immédiatement avant l’étape de dépôt de revêtement de barrière thermique, une étape de dépôt d’une couche de liaison aluminoformeuse ;• The method comprises, immediately before the step of depositing a thermal barrier coating, a step of depositing an aluminoforming bonding layer;

35· Dans le cas immédiatement ci-avant, la couche de liaison est alors réalisée selon un protocole pris parmi le dépôt par évaporation physique (PVD), la projection plasma à basse pression (LPPS), la projection plasma sous atmosphère inerte (IPS), le dépôt par évaporation chimique (CVD), le frittage flash (Spark Plasma Sintering), le dépôt électrolytique, la projection plasma de poudres à pression atmosphérique (APS), le High Velocity Oxi-Fuel, l’aluminisation phase vapeur Snecma (APVS) ;35 · In the case immediately above, the bonding layer is then produced according to a protocol chosen from physical evaporation deposition (PVD), low pressure plasma spraying (LPPS), plasma spraying under an inert atmosphere (IPS) , chemical evaporation deposition (CVD), flash sintering (Spark Plasma Sintering), electrolytic deposition, plasma spraying of powders at atmospheric pressure (APS), High Velocity Oxi-Fuel, Snecma vapor phase aluminization (APVS );

• Dans le même cas, la couche de liaison est formée d’un matériau pris parmi des alliages de type MCrAlY (M = Ni, Co, Ni et Co), des aluminures de nickel type β-ΝϊΑΙ (modifiés ou non par du Pt, Hf, Zr, Y, Si ou des combinaisons de ces éléments), des aluminures d’alliages γ-Νϊ-γ’-ΝϊβΑΙ (modifiée ou non par du Pt, Cr, Hf, Zr, Y, Si ou des combinaisons de ces éléments), les phases MAX (Mn+iAXn (n=1,2,3) où M = Sc, Y, La, Mn, Re, W, Hf, Zr, Ti; A = groupes II IA, IVA, VA, VIA ; X = C,N).• In the same case, the bonding layer is formed of a material taken from alloys of the MCrAlY type (M = Ni, Co, Ni and Co), nickel aluminides type β-ΝϊΑΙ (modified or not by Pt , Hf, Zr, Y, Si or combinations of these), aluminides of γ-Νϊ-γ'-ΝϊβΑΙ alloys (modified or not by Pt, Cr, Hf, Zr, Y, Si or combinations of these elements), the MAX phases (M n + iAX n (n = 1,2,3) where M = Sc, Y, La, Mn, Re, W, Hf, Zr, Ti; A = groups II IA, IVA , VA, VIA; X = C, N).

• L’épaisseur de l’ensemble des couches déposées superposées est comprise entre 10 pm et 1 000 pm, de préférence entre 20 pm et 500 pm.• The thickness of all of the superposed deposited layers is between 10 pm and 1000 pm, preferably between 20 pm and 500 pm.

Selon un deuxième aspect, l’invention vise une pièce mécanique de moteur d’aéronef multi-perforée, revêtue par projection thermique selon un procédé de traitement par revêtement conforme à ce qui précède, la pièce mécanique étant parcourue en son volume interne d’une pluralité de canaux 20 de refroidissement interne, lesdits canaux débouchant en surface de la pièce sur des évents.According to a second aspect, the invention relates to a mechanical part of a multi-perforated aircraft engine, coated by thermal spraying according to a coating treatment method in accordance with the above, the mechanical part being traversed in its internal volume by a plurality of internal cooling channels 20, said channels opening on the surface of the part onto vents.

Grâce au soufflage de gaz au sein des canaux de refroidissement durant le dépôt de la couche de revêtement par projection thermique, les canaux de refroidissement 25 interne et les évents de la pièce ne sont ni obstrués, ni encrassés à l’issue du procédé d’application du revêtement.Thanks to the blowing of gas into the cooling channels during the deposition of the coating layer by thermal spraying, the internal cooling channels and the vents of the room are neither obstructed nor clogged at the end of the process. coating application.

Une telle pièce mécanique de moteur d’aéronef peut présenter les caractéristiques additionnelles suivantes :Such a mechanical part of an aircraft engine may have the following additional characteristics:

• La pièce est une aube de turbine haute pression, un distributeur de turbine haute pression, un anneau de turbine, ou un élément de chambre de combustion ;• The part is a high pressure turbine blade, a high pressure turbine distributor, a turbine ring, or a combustion chamber element;

• Un matériau de la pièce est un matériau composite à matrice céramique (CMC) ;• A part material is a ceramic matrix composite material (CMC);

La pièce est formée d’un superalliage à base de Ni ou de Co, par exemple un superalliage AM 1, MC-NG, CMSX4, René ;The part is formed of a Ni or Co-based superalloy, for example an AM 1, MC-NG, CMSX4, René superalloy;

Après dépôt de la ou des couches de revêtement, les couches barrières thermiques et/ou barrières environnementales et/ou barrières thermiques environnementales et/ou couches fonctionnelles présentent une microstructure homogène, ou homogène et poreuse, ou micro-fissurée verticalement, ou micro-fissurée verticalement et poreuse, ou colonnaire, ou colonnaire et poreuse, ou dense, ou micro-fissurée et dense.After deposit of the coating layer (s), the thermal barrier layers and / or environmental barriers and / or environmental thermal barriers and / or functional layers have a homogeneous microstructure, or homogeneous and porous, or vertically microcracked, or microcracked vertically and porous, or columnar, or columnar and porous, or dense, or micro-fissured and dense.

PRESENTATION GENERALE DES FIGURESGENERAL PRESENTATION OF THE FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative. Cette description doit être lue en regard de la figure 1 déjà présentée ci-avant, ainsi que des autres dessins annexés suivants parmi lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting. This description should be read with reference to FIG. 1 already presented above, as well as to the following other appended drawings, among which:

La figure 2 représente de façon schématique une étape de dépôt de revêtement par projection thermique de type APS (Atmospheric Plasma Spraying) avec soufflage des évents, par contraste avec la figure 1.FIG. 2 schematically represents a step of depositing a coating by thermal spraying of the APS (Atmospheric Plasma Spraying) type with blowing of the vents, in contrast to FIG. 1.

La figure 3 représente schématiquement une étape de dépôt de revêtement par projection thermique de type SPS (Suspension Plasma Spraying) de l’état de la technique.FIG. 3 schematically represents a step of depositing a coating by thermal spraying of the SPS (Suspension Plasma Spraying) type of the state of the art.

La figure 4 représente schématiquement une étape de dépôt de revêtement par projection thermique de type SPS avec soufflage des évents, par contraste avec la figure 3.FIG. 4 schematically represents a step of depositing a coating by thermal spraying of the SPS type with blowing of the vents, in contrast to FIG. 3.

La figure 5 est un schéma bloc illustrant un mode de réalisation particulier d’un procédé de dépôt de revêtement par projection thermique à la surface d’un composant multi-perforé.FIG. 5 is a block diagram illustrating a particular embodiment of a coating method by thermal spraying on the surface of a multi-perforated component.

La figure 6 représente de façon schématique un ensemble adapté pour mettre en œuvre un dépôt de revêtement sur une aube de turbine de turbomachine, avec soufflage d’air comprimé à travers des évents de l’aube.FIG. 6 schematically represents an assembly suitable for implementing a coating deposition on a blade of a turbomachine turbine, with blowing of compressed air through the vents of the blade.

La figure 7 représente de façon schématique un ensemble adapté pour mettre en œuvre un dépôt de revêtement à la surface d’une chambre de combustion multiperforée de turbomachine, avec soufflage d’air comprimé à travers des évents de la chambre.FIG. 7 schematically represents an assembly suitable for implementing a coating deposition on the surface of a multi-perforated combustion chamber of a turbomachine, with blowing of compressed air through the vents of the chamber.

La figure 8 représente plusieurs exemples de configurations possibles de canaux de refroidissement débouchant sur des évents, à la surface d’un même composant multi-perforé.FIG. 8 represents several examples of possible configurations of cooling channels leading to vents, on the surface of the same multi-perforated component.

La figure 9 illustre le résultat du procédé de dépôt de revêtement représenté en figure 5, pris selon une première variante.FIG. 9 illustrates the result of the coating deposition process represented in FIG. 5, taken according to a first variant.

La figure 10 illustre le résultat du procédé de dépôt de revêtement représenté en figure 5, pris selon une deuxième variante.FIG. 10 illustrates the result of the coating deposition process represented in FIG. 5, taken according to a second variant.

La figure 11 illustre le résultat du procédé de dépôt de revêtement représenté en figure 5, pris selon une troisième variante.Figure 11 illustrates the result of the coating deposition process shown in Figure 5, taken according to a third variant.

La figure 12 illustre le résultat du procédé de dépôt de revêtement représenté en figure 5, pris selon une quatrième variante.FIG. 12 illustrates the result of the coating deposition process represented in FIG. 5, taken according to a fourth variant.

DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERSDETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

La description qui va suivre concerne le traitement de surface de pièces mécaniques. D’une manière générale, le procédé de traitement exposé ci-après comprend le dépôt, par une technique de projection thermique de revêtement, d’une couche de revêtement à la surface des pièces. Dans ce qui va suivre, les pièces traitées sont des pièces mécaniques de moteur d’aéronef destinées à subir des contraintes thermiques extrêmes, et l’application d’un revêtement de type barrière thermique et/ou environnementale peut viser à préserver la pièce de variations de température trop importantes - ce qui permet d’augmenter les températures de fonctionnement du moteur sans que la tenue de la pièce ne soit remise en cause - et/ou à protéger la pièce contre les agressions extérieures, par exemple contre la corrosion. Dans la suite, on pourra parler de pièce multi-perforée ou composant multi-perforé, étant entendu que le procédé serait applicable à l’identique pour une pièce ne présentant qu’un canal de refroidissement et un évent.The description which follows relates to the surface treatment of mechanical parts. In general, the treatment method described below comprises the deposition, by a thermal spray coating technique, of a coating layer on the surface of the parts. In what follows, the parts treated are mechanical parts of an aircraft engine intended to be subjected to extreme thermal stresses, and the application of a coating of the thermal and / or environmental barrier type may aim to preserve the part from variations. excessively high temperatures - which makes it possible to increase the engine operating temperatures without compromising the performance of the part - and / or to protect the part against external attack, for example against corrosion. In the following, we can speak of a multi-perforated part or multi-perforated component, it being understood that the method would be applicable identically for a part having only one cooling channel and one vent.

La figure 1 a déjà été décrite ci-avant, et illustre les désavantages d’un procédé de dépôt de revêtement par projection plasma de poudres à pression atmosphérique (APS - « Atmospheric Plasma Spraying ») de l’état de la technique. En comparaison, la figure 2 illustre les avantages d’un procédé de dépôt de revêtement par projection thermique avec soufflage de gaz au travers des canaux de refroidissement interne 10 de la pièce 1 et par les évents 11. Dans toute la description qui va suivre et sur les figures annexées, des éléments ou étapes de procédé analogues portent une même référence numérique.FIG. 1 has already been described above, and illustrates the disadvantages of a coating process by plasma spraying of powders at atmospheric pressure (APS - "Atmospheric Plasma Spraying") of the state of the art. In comparison, FIG. 2 illustrates the advantages of a coating process by thermal spraying with gas blowing through the internal cooling channels 10 of the part 1 and through the vents 11. In all the description which follows and in the appended figures, elements or analogous process steps bear the same reference numeral.

Dans toute la description ci-après, le gaz expulsé au travers des évents 11 de la pièce 1 est de l’air comprimé. En alternative, on pourrait prévoir le soufflage à haute pression via les évents d’un autre gaz. Notamment, dans le cas où le dépôt de revêtement par projection thermique est réalisé selon la technique de la projection plasma sous atmosphère inerte (« Inert Plasma Spraying », ou IPS), le gaz soufflé au travers des évents peut avantageusement être de l’argon.In all the description below, the gas expelled through the vents 11 of the part 1 is compressed air. Alternatively, provision could be made for high-pressure blowing via the vents of another gas. In particular, in the case where the coating deposition by thermal spraying is carried out according to the technique of plasma spraying under an inert atmosphere ("Inert Plasma Spraying", or IPS), the gas blown through the vents can advantageously be argon .

Par un outillage non visible sur la figure 2, de l’air comprimé est expulsé au travers de l’évent 11, simultanément au dépôt de revêtement par APS. Des particules de revêtement sont fondues et accélérées en direction de la surface de la pièce, au niveau de l’évent 11 et dans un sens sensiblement opposé au sens de soufflage de l’air comprimé hors du canal de refroidissement 10. Du fait de ce soufflage, les particules de revêtement sont :By a tool not visible in Figure 2, compressed air is expelled through the vent 11, simultaneously with the coating deposition by APS. Coating particles are melted and accelerated towards the surface of the part, at the level of the vent 11 and in a direction substantially opposite to the direction of blowing of the compressed air out of the cooling channel 10. Because of this blowing, the coating particles are:

- soit repoussées directement de la surface interne du canal 10 et du voisinage de l’évent 11 si leur énergie cinétique est faible, puis évacuées vers le système d’extraction mis en œuvre par ailleurs pour le dépôt de revêtement,- either pushed directly from the internal surface of the channel 10 and the vicinity of the vent 11 if their kinetic energy is low, then evacuated to the extraction system used elsewhere for depositing coating,

- soit partiellement solidifiées, ce qui empêche leur adhérence sur le substrat à la surface de la pièce 1, puis par la suite évacuées vers le système d’extraction.- either partially solidified, which prevents their adhesion to the substrate on the surface of the part 1, then subsequently evacuated to the extraction system.

Les particules de revêtement sont typiquement accélérées en direction de la surface de la pièce. La direction de projection des particules de revêtement sur la surface peut être sensiblement perpendiculaire localement à ladite surface. On peut également prévoir une direction de projection non perpendiculaire à la surface de la pièce, en fonction de la cinématique du dépôt de revêtement. Le débit d’air comprimé passant par les canaux de refroidissement interne et expulsé au travers des évents est typiquement dirigé à l’opposé des particules projetées de revêtement, à contrecourant de la direction de projection des particules de revêtement.The coating particles are typically accelerated toward the surface of the part. The direction of projection of the coating particles on the surface may be substantially perpendicular locally to said surface. It is also possible to provide a projection direction which is not perpendicular to the surface of the part, as a function of the kinematics of the coating deposit. The flow of compressed air passing through the internal cooling channels and expelled through the vents is typically directed opposite the projected coating particles, counter-current to the direction of projection of the coating particles.

Le soufflage des évents permet de prévenir l’encrassement des canaux de refroidissement et des évents par des particules fines infondues, ou la formation d’une couche de revêtement partielle au sein des canaux. Une opération ultérieure de perçage des canaux de refroidissement après application de revêtement, afin de garantir l’intégrité et la fonctionnalité des canaux de refroidissement, n’est plus nécessaire.Blowing the vents helps prevent fouling of the cooling channels and vents by unfounded fine particles, or the formation of a partial coating layer within the channels. A subsequent drilling of the cooling channels after application of the coating, in order to guarantee the integrity and functionality of the cooling channels, is no longer necessary.

La figure 3 et la figure 4 illustrent comparativement un procédé de dépôt de revêtement respectivement sans soufflage et avec soufflage d’air comprimé hors d’un canal de refroidissement, dans le cas d’un dépôt par SPS - « Suspension Plasma Spraying ». Ces deux figures correspondent respectivement à la figure 1 et à la figure 2 pour un dépôt par APS. La couche de revêtement 4 ainsi déposée à la surface de la pièce 1 forme un dépôt colonnaire.FIG. 3 and FIG. 4 illustrate comparatively a method of coating deposition respectively without blowing and with blowing of compressed air out of a cooling channel, in the case of deposition by SPS - "Suspension Plasma Spraying". These two figures correspond respectively to FIG. 1 and to FIG. 2 for filing by APS. The coating layer 4 thus deposited on the surface of the part 1 forms a columnar deposit.

La figure 5 illustre les étapes successives d’un cycle complet de dépôt de revêtement par projection thermique d’après un mode de réalisation particulier, ce mode de réalisation servant de référence dans toute la suite de la présente description.FIG. 5 illustrates the successive stages of a complete cycle of coating deposition by thermal spraying according to a particular embodiment, this embodiment serving as a reference throughout the rest of this description.

Une première étape préliminaire 100, optionnelle, de préparation de la pièce 1 à revêtir, peut comprendre un nettoyage chimique 101 de la surface de la pièce afin d’éliminer des résidus organiques adsorbés en surface. L’étape de préparation 100 peut également comprendre, en complément ou indépendamment de l’étape 101 de nettoyage chimique (avant ou après cette dernière étape) une étape de texturation 102 de la surface de la pièce, par exemple par sablage, pour favoriser la formation et l’accroche de la couche ou des couches de revêtement déposé(es) à des étapes ultérieures.A first preliminary stage 100, optional, of preparation of the part 1 to be coated, can comprise a chemical cleaning 101 of the surface of the part in order to remove organic residues adsorbed on the surface. The preparation step 100 may also include, in addition to or independently of the chemical cleaning step 101 (before or after this last step) a texturing step 102 on the surface of the part, for example by sanding, to promote the formation and adhesion of the layer or layers of coating deposited (es) at later stages.

Ensuite, à une étape 200, on connecte de manière manuelle ou automatisée à la surface de la pièce à traiter un outil de distribution d’air comprimé. Cet outil comprend des voies de distribution d’air comprimé (pouvant se présenter également sous la forme de canaux) dont chacune peut être alignée avec un canal de refroidissement interne pratiqué dans le volume interne de la pièce. Comme vu ci-avant en relation aux figures 1 à 4, les canaux de refroidissement interne débouchent chacun par un trou d’aération, également appelé évent, à la surface du composant multi-perforé à revêtir. La mise en œuvre concrète de l’étape 200 dépend de la configuration relative de la surface sur laquelle est déposé le revêtement aux étapes ultérieures, et de l’outillage de distribution d’air comprimé. Des exemples concrets seront exposés en relation à des figures suivantes.Then, in a step 200, a compressed air distribution tool is connected manually or automatically to the surface of the part to be treated. This tool includes compressed air distribution channels (which can also be in the form of channels), each of which can be aligned with an internal cooling channel formed in the internal volume of the room. As seen above in relation to FIGS. 1 to 4, the internal cooling channels each open out through an air hole, also called a vent, on the surface of the multi-perforated component to be coated. The concrete implementation of step 200 depends on the relative configuration of the surface on which the coating is deposited in the subsequent steps, and on the compressed air distribution tool. Concrete examples will be exposed in relation to the following figures.

En outre, si des étapes ultérieures, et notamment l’étape de dépôt par projection thermique de revêtement, prévoient la mise en rotation de la pièce traitée simultanément au soufflage d’air comprimé par les évents, un passage tournant peut être agencé entre la source d’air comprimé et l’outil de distribution d’air comprimé, afin de permettre audit outil d’être mis en rotation solidairement à la pièce à revêtir.In addition, if subsequent steps, and in particular the step of depositing by thermal spraying of coating, provide for the rotation of the treated part simultaneously with the blowing of compressed air by the vents, a rotary passage can be arranged between the source of compressed air and the compressed air distribution tool, in order to allow said tool to be rotated integrally with the part to be coated.

Lors d’une étape 300 ultérieure, on active la distribution d’un débit d’air comprimé et l’expulsion d’air comprimé à travers le circuit de refroidissement interne de la pièce et par les évents. La pression d’expulsion d’air comprimé est inférieure à 10 Bar, typiquement entre 1 et 10 Bar. Le système garantit préférentiellement une pression identique au niveau de chacun des évents qui soufflent de l’air comprimé. Dans le cas où un même outil de distribution d’air comprimé est connecté à plusieurs composants multi-perforés à revêtir, on garantit préférentiellement une pression d’expulsion d’air comprimé identique pour chacune des pièces multi-perforées traitées.In a subsequent step 300, the distribution of a compressed air flow and the expulsion of compressed air are activated through the internal cooling circuit of the room and through the vents. The compressed air expulsion pressure is less than 10 Bar, typically between 1 and 10 Bar. The system preferably guarantees an identical pressure at the level of each of the vents which blow compressed air. In the case where the same compressed air distribution tool is connected to several multi-perforated components to be coated, it is preferable to guarantee an identical compressed air expulsion pressure for each of the multi-perforated parts treated.

A ce stade du procédé, une étape subsidiaire 310 de préchauffage de la pièce (température comprise entre 100°C et 1100°C, de préférence entre 150°C et 500°C), en vue d’assurer la qualité du dépôt de revêtement, peut être mise en œuvre, par exemple par déplacement de la pièce connectée à l’outil de distribution d’air comprimé dans un espace de température plus élevée, ou par balayage de torche (plasma, flamme) en surface de la pièce. Cette étape de préchauffage est ici mise en œuvre simultanément au soufflage d’air comprimé au travers des évents 11.At this stage of the process, a subsidiary step 310 of preheating the part (temperature between 100 ° C and 1100 ° C, preferably between 150 ° C and 500 ° C), in order to ensure the quality of the coating deposit , can be implemented, for example by moving the part connected to the compressed air distribution tool in a higher temperature space, or by scanning a torch (plasma, flame) on the surface of the part. This preheating step is implemented here simultaneously with the blowing of compressed air through the vents 11.

Ensuite, la pièce multi-perforée peut être revêtue d’autant de couches de revêtement déposées par projection thermique que nécessaire. La pièce peut également subir, avant ou après le dépôt de revêtement par projection thermique, d’autres traitements de surface.Then, the multi-perforated part can be coated with as many coating layers deposited by thermal spraying as necessary. The part can also undergo, before or after the coating of the coating by thermal spraying, other surface treatments.

Le procédé selon le mode de réalisation ici décrit comprend une étape optionnelle 320 de dépôt d’une couche de liaison, puis une étape 400 de dépôt par projection thermique de revêtement formant barrière thermique, barrière environnementale, ou barrière thermo-environnementale, puis une étape optionnelle 410 de dépôt d’une couche fonctionnelle. Ces trois couches sont superposées dans cet ordre.The method according to the embodiment described here comprises an optional step 320 of depositing a bonding layer, then a step 400 of deposition by thermal spraying of coating forming a thermal barrier, environmental barrier, or thermo-environmental barrier, then a step optional 410 for depositing a functional layer. These three layers are superimposed in this order.

La couche de liaison formée à la surface de la pièce à l’étape 320 peut être déposée par projection thermique ou par une autre technique. Cette couche de liaison peut participer à la protection de la pièce contre l’oxydation et/ou la corrosion, et permet également une meilleure accroche mécanique entre le substrat sous-jacent à la couche de liaison et le revêtement sur-jacent. De préférence, il s’agit d’une couche de liaison aluminoformeuse. Cette couche de liaison est par exemple réalisée selon un protocole pris parmi le dépôt par évaporation physique (PVD), la projection plasma à basse pression (LPPS), la projection plasma sous atmosphère inerte (IPS), le dépôt par évaporation chimique (CVD), le frittage flash (Spark Plasma Sintering), le dépôt électrolytique, la projection plasma de poudres à pression atmosphérique (APS), le High Velocity Oxi-Fuel, l’aluminisation phase vapeur Snecma (APVS). Certains de ces procédés ne sont donc pas des techniques de dépôt par projection thermique.The bonding layer formed on the surface of the part in step 320 can be deposited by thermal spraying or by another technique. This bonding layer can help protect the part against oxidation and / or corrosion, and also allows better mechanical bond between the substrate underlying the bonding layer and the overlying coating. Preferably, it is an aluminoforming bonding layer. This bonding layer is for example produced according to a protocol taken from physical evaporation deposition (PVD), low pressure plasma spraying (LPPS), plasma spraying under inert atmosphere (IPS), chemical evaporation deposition (CVD) , flash sintering (Spark Plasma Sintering), electrolytic deposition, plasma spraying of powders at atmospheric pressure (APS), High Velocity Oxi-Fuel, Snecma vapor phase aluminization (APVS). Some of these methods are therefore not thermal spray deposition techniques.

Un matériau de la couche de liaison, qui est de préférence une couche aluminoformeuse, peut être pris parmi des alliages de type MCrAlY (M = Ni, Co, Ni et Co), des aluminures de nickel type β-NiAI (modifiés ou non par du Pt, Hf, Zr, Y, Si ou des combinaisons de ces éléments), des aluminures d’alliages γ-Νϊ-γ’-ΝϊβΑΙ (modifiée ou non par du Pt, Cr, Hf, Zr, Y, Si ou des combinaisons de ces éléments), les phases MAX (Mn+iAXn (n=1,2,3) où M = Sc, Y, La, Mn, Re, W, Hf, Zr, Ti; A = groupes 11IA, IVA, VA, VIA ; X = C,N). La couche de liaison peut être formée de tout mélange des composés précités.A material of the bonding layer, which is preferably an aluminoforming layer, can be taken from alloys of the MCrAlY type (M = Ni, Co, Ni and Co), nickel aluminides type β-NiAI (modified or not by Pt, Hf, Zr, Y, Si or combinations of these elements), aluminides of γ-γ-γ'-iagesβΑΙ alloys (modified or not by Pt, Cr, Hf, Zr, Y, Si or combinations of these elements), MAX phases (M n + iAX n (n = 1,2,3) where M = Sc, Y, La, Mn, Re, W, Hf, Zr, Ti; A = groups 11IA, IVA , VA, VIA; X = C, N). The bonding layer can be formed from any mixture of the above-mentioned compounds.

Dans le mode de réalisation décrit en relation à la figure 5, l’étape 320 de dépôt de couche de liaison est immédiatement suivie de l’étape 400 de dépôt de revêtement par projection thermique.In the embodiment described in relation to FIG. 5, the step 320 of depositing the bonding layer is immediately followed by the step 400 of depositing the coating by thermal spraying.

La couche de revêtement réalisée à l’issue de l’étape 400 répond à la description générique d’une barrière thermique, environnementale, ou thermoenvironnementale. Le dépôt par projection thermique desdites couches barrières thermiques, barrières environnementales, barrières thermiques environnementales, peut être assuré, mais pas exclusivement, par APS, HVOF, SPS, SPPS, S-HVOF (aussi appelé HVSFS), IPS, et tout autre procédé adapté. Les figures 1 et 2 illustrent une couche de revêtement de type lamellaire, alors que les figures 3 et 4 illustrent une couche de revêtement colonnaire.The coating layer produced at the end of step 400 corresponds to the generic description of a thermal, environmental or thermoenvironmental barrier. The deposition by thermal spraying of said thermal barrier layers, environmental barriers, environmental thermal barriers, can be ensured, but not exclusively, by APS, HVOF, SPS, SPPS, S-HVOF (also called HVSFS), IPS, and any other suitable process. . Figures 1 and 2 illustrate a layer of lamellar coating, while Figures 3 and 4 illustrate a columnar coating layer.

Dans le cas où le revêtement déposé à l’étape 400 est une barrière thermique, cette barrière peut avantageusement comprendre de la zircone yttriée (avec par exemple un pourcentage massique en Y2O3 s’élevant entre 7 et 8 %). Un autre type de revêtement en céramique réfractaire peut être envisagé. S’il s’agit d’un système barrière environnementale (EBC), ou barrière thermique environnementale (TEBC) - notamment en vue de protéger des pièces en composé matrice céramique CMC cette barrière peut, mais pas exclusivement, comprendre l’un des matériaux suivants ou un mélange de ces matériaux : le M0S12, le BSAS (BaOi-x-SrOx-ALOs^SiCh), la Mullite (3 AI2O3-2 S1O2), les mono- et di-silicates de terres rares (terre rare = Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), les zircones totalement ou partiellement stabilisées voir dopées, et toute autre composition adaptée.In the case where the coating deposited in step 400 is a thermal barrier, this barrier may advantageously comprise yttria-containing zirconia (for example with a mass percentage of Y2O3 amounting to between 7 and 8%). Another type of refractory ceramic coating can be envisaged. If it is an environmental barrier system (EBC), or environmental thermal barrier (TEBC) - in particular with a view to protecting parts made of CMC ceramic matrix compound, this barrier may, but not exclusively, include one of the materials following or a mixture of these materials: M0S12, BSAS (BaOi-x-SrOx-ALOs ^ SiCh), Mullite (3 AI2O3-2 S1O2), mono- and di-silicates of rare earths (rare earth = Y , La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), fully or partially stabilized or even doped zirconia, and any other suitable composition.

Une étape optionnelle 410 de dépôt d’une couche fonctionnelle sur-jacente à la barrière thermique, environnementale, ou thermo-environnementale peut ensuite être envisagée. Une telle couche peut, par exemple, constituer une protection d’une barrière thermique contre des agressions extérieures comme les aluminosilicates de calcium et de magnésium, autrement nommés CMAS - oxydes de calcium, magnésium, aluminium et silicium, susceptibles de s’infiltrer à l’état fondu et de dissoudre la barrière thermique. L’étape 410 de dépôt de la couche fonctionnelle peut être réalisée par les mêmes techniques relevées ci-avant s’agissant de l’étape 400 de dépôt de revêtement. L’application d’une seule couche fonctionnelle ou de plusieurs couches fonctionnelles peut être envisagée. Chacune de ces couches peut comprendre, mais pas exclusivement, un matériau ou un mélange de matériaux pris parmi les zirconates de terre rare RE2Zr20ï (RE= Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Yb, Dy, Ho, Er, Tm, Tb, Lu), les zircones totalement stabilisées, les phases delta A4B3O12 (A = Y —> Lu et B = Zr, Hf), les composites Y2O3 avec ZrC>2, les mono(RE2S1O5) ou di- (RE2S12O7) silicates de terre rare (RE = Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu).An optional step 410 of depositing a functional layer overlying the thermal, environmental or thermo-environmental barrier can then be envisaged. Such a layer can, for example, constitute a protection of a thermal barrier against external aggressions such as calcium and magnesium aluminosilicates, otherwise called CMAS - oxides of calcium, magnesium, aluminum and silicon, capable of infiltrating the melt and dissolve the thermal barrier. The step 410 for depositing the functional layer can be carried out by the same techniques noted above with regard to step 400 for depositing the coating. The application of a single functional layer or of several functional layers can be envisaged. Each of these layers can comprise, but not exclusively, a material or a mixture of materials taken from the rare earth zirconates RE2Zr20ï (RE = Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Yb , Dy, Ho, Er, Tm, Tb, Lu), fully stabilized zirconia, delta phases A4B3O12 (A = Y -> Lu and B = Zr, Hf), composites Y2O3 with ZrC> 2, mono (RE2S1O5 ) or di- (RE2S12O7) rare earth silicates (RE = Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu).

Une fois que l’ensemble des couches désirées sur la surface à traiter a été réalisée, le procédé de la figure 5 comprend une étape 420 optionnelle de refroidissement de la pièce.Once all of the desired layers on the surface to be treated have been produced, the method of FIG. 5 comprises an optional step 420 of cooling the part.

Pour mettre fin au procédé de traitement de surface de la pièce, il convient d’interrompre la distribution d’air comprimé par les voies de distribution d’air comprimé, et d’interrompre le soufflage par les évents de la pièce, lors d’une étape 500, puis de déconnecter l’outil de distribution de la pièce lors d’une étape 600. Une étape 700 optionnelle de nettoyage de la partie externe de la pièce revêtue peut ensuite être mise en œuvre, étant bien considéré que le soufflage des évents a permis d’éliminer une partie importante des éventuelles particules fines infondues de revêtement ayant pu être projetées à la surface de la pièce - ces particules superflues issues de la projection thermique étant connues de l’homme de l’art sous la dénominaton « overspray».To end the process of surface treatment of the room, it is advisable to interrupt the distribution of compressed air by the compressed air distribution channels, and to stop the blowing by the vents of the room, during a step 500, then disconnecting the dispensing tool from the part during a step 600. An optional step 700 for cleaning the external part of the coated part can then be implemented, it being well considered that the blowing of the vents made it possible to eliminate a large part of any fine unfounded particles of coating which could have been projected onto the surface of the part - these superfluous particles resulting from thermal spraying being known to a person skilled in the art under the name “overspray ".

Il convient de noter que le procédé de traitement de surface du composant multiperforé peut comprendre en outre une étape de dépôt de barrière thermique par une technique autre que la projection thermique. L’évaporation sous faisceau d’électrons EB-PVD présente un certain nombre d’avantages présentés en introduction ci-avant. Un procédé solution-gélification (sol-gel) pourrait également être mis en œuvre. D’une manière générale, le procédé de traitement peut comprendre une étape de dépôt de couche de revêtement par toute technique permettant de préserver l’intégrité des canaux de refroidissement interne et des évents.It should be noted that the surface treatment method of the multiperforated component can also comprise a step of depositing a thermal barrier by a technique other than thermal spraying. EB-PVD electron beam evaporation has a number of advantages presented in the introduction above. A solution-gelling process (sol-gel) could also be implemented. In general, the treatment process may include a step of depositing a coating layer by any technique which makes it possible to preserve the integrity of the internal cooling channels and the vents.

A l’issue du procédé de la figure 5, l’épaisseur totale déposée à la surface de la pièce revêtue est de préférence comprise entre 10 et 1000 micromètres, avantageusement entre 20 et 500 micromètres en fonction, par exemple, des dimensions de la pièce traitée.At the end of the process of FIG. 5, the total thickness deposited on the surface of the coated part is preferably between 10 and 1000 micrometers, advantageously between 20 and 500 micrometers depending, for example, on the dimensions of the part treated.

La figure 6 représente l’état, durant l’étape 300 pendant laquelle de l’air comprimé est expulsé à travers le circuit de refroidissement, d’un système comprenant un outil 2 de distribution d’air comprimé, connecté à une aube de turbine 1 formant composant multi-perforé.FIG. 6 represents the state, during step 300 during which compressed air is expelled through the cooling circuit, of a system comprising a tool 2 for distributing compressed air, connected to a turbine blade 1 forming a multi-perforated component.

L’aube 1 comprend une pluralité de canaux de refroidissement interne 10, trois sur la figure. Ces canaux servent habituellement à refroidir l’aube lors de son fonctionnement, face aux contraintes thermiques extrêmes imposées au niveau de la turbine haute pression (TuHP) dont l’aube fait partie. Les canaux de refroidissement traversent le volume interne de l’aube ; ils sont initiés au niveau du pied de l’aube, et débouchent à la surface de la tête d’aube chacun sur un évent 11.The blade 1 includes a plurality of internal cooling channels 10, three in the figure. These channels are usually used to cool the blade during operation, in the face of the extreme thermal stresses imposed on the high pressure turbine (TuHP) of which the blade is a part. The cooling channels pass through the internal volume of the blade; they are initiated at the foot of dawn, and lead to the surface of the dawn head each on a vent 11.

L’outil 2 de distribution d’air comprimé comprend un réseau d’air comprimé 22 (comprenant notamment une source de pression) et un adaptateur de pression 21 réglant la pression à moins de 10 Bar, par exemple entre 1 et 10 Bar. L’outil de la figure 6 comprend, en aval de cet adaptateur 21, une voie unique de distribution d’air comprimé se divisant, au voisinage d’une interface extérieure de l’outil 2, en trois voies 20 de distribution d’air comprimé donnant sur l’interface extérieure. Le pied d’aube peut être disposé sur cette interface, de sorte à aligner les canaux 10 pour lesquels on désire qu’il y ait soufflage d’air comprimé hors des évents avec les sorties des voies 20 de distribution d’air comprimé. Ici, l’outil 2 présente l’avantage de maintenir l’aube 1 en place lors des étapes 320 à 410 de dépôt. L’outil de distribution 2 peut, en outre, comprendre un passage tournant, afin de maintenir le passage de l’air comprimé lors d’une rotation de l’aube 1 ou des voies 20 de distribution.The compressed air distribution tool 2 comprises a compressed air network 22 (comprising in particular a pressure source) and a pressure adapter 21 adjusting the pressure to less than 10 Bar, for example between 1 and 10 Bar. The tool of FIG. 6 comprises, downstream of this adapter 21, a single compressed air distribution path dividing, in the vicinity of an external interface of the tool 2, into three air distribution paths 20 tablet overlooking the outside interface. The blade root can be arranged on this interface, so as to align the channels 10 for which it is desired that there is blowing of compressed air out of the vents with the outputs of the channels 20 of compressed air distribution. Here, tool 2 has the advantage of keeping the blade 1 in place during deposit steps 320 to 410. The distribution tool 2 may also include a rotary passage, in order to maintain the passage of the compressed air during a rotation of the vane 1 or the distribution paths 20.

Le système de la figure 7 est légèrement différent pour s’adapter au cas d’une pièce à revêtir de forme non plate. Ici, la pièce 1 multi-perforée est en effet un élément de chambre de combustion, de forme par exemple cylindrique vide. Le fonctionnement de l’outil de distribution d’air comprimé est similaire à celui de l’outil de la figure 6. Ici, l’outil comprend une partie droite 23, et une partie 24 périphérique adaptée pour enserrer la pièce à revêtir. Tout ou partie de la longueur de la pièce peut être englobée par la partie 24. Les évents 10 de la pièce peuvent ainsi expulser de l’air comprimé en simultané, tandis qu’un outil peut être inséré au niveau de l’axe longitudinal de la pièce, pour réaliser le dépôt par projection thermique dans un sens inverse à celui du soufflage, sur tout ou partie de la surface interne de la pièce de chambre de combustion. Par ailleurs, l’outil de distribution peut, également ici, comprendre un passage tournant pour maintenir le passage de l’air comprimé en rotation.The system of FIG. 7 is slightly different to adapt to the case of a part to be coated in a non-flat shape. Here, the multi-perforated part 1 is in fact a combustion chamber element, for example of empty cylindrical shape. The operation of the compressed air distribution tool is similar to that of the tool in FIG. 6. Here, the tool comprises a straight part 23, and a peripheral part 24 adapted to grip the part to be coated. All or part of the length of the part can be encompassed by the part 24. The vents 10 of the part can thus expel compressed air simultaneously, while a tool can be inserted at the longitudinal axis of the part, to carry out the deposition by thermal spraying in a direction opposite to that of the blowing, on all or part of the internal surface of the combustion chamber part. Furthermore, the distribution tool can, also here, include a rotary passage to keep the passage of compressed air in rotation.

Sur la figure 8, plusieurs configurations possibles d’évent 11 d’un canal de refroidissement interne 10 sont envisagées. Les évents 11 présentent un diamètre compris entre 0,1 et 1 millimètre, préférentiellement entre 0,25 et 0,6 millimètres. Par ailleurs, l’angle que définit un évent avec la surface de la pièce est de mesure préférentiellement comprise entre 50° et 130°, préférentiellement entre 70° et 110°. L’angle ainsi défini (décrit par l’axe longitudinal du canal de refroidissement par rapport à la surface de la pièce) peut ainsi être aigu, droit ou obtus.In FIG. 8, several possible vent configurations 11 of an internal cooling channel 10 are envisaged. The vents 11 have a diameter between 0.1 and 1 millimeter, preferably between 0.25 and 0.6 millimeters. Furthermore, the angle defined by a vent with the surface of the part is preferably between 50 ° and 130 °, preferably between 70 ° and 110 °. The angle thus defined (described by the longitudinal axis of the cooling channel with respect to the surface of the part) can thus be acute, straight or obtuse.

Plusieurs configurations possibles obtenues à l’issue de l’application d’un procédé comme illustré en figure 5, à la surface d’une pièce multi-perforée, sont reprises sur les figures 9 à 12.Several possible configurations obtained at the end of the application of a process as illustrated in FIG. 5, on the surface of a multi-perforated part, are shown in FIGS. 9 to 12.

En figure 9, la pièce 1 est en superalliage, par exemple à base de nickel ou de cobalt, comme un superalliage AM 1, MC-NG, CMSX4 et dérivés, ou René et dérivés. A la surface de cette pièce, comprenant avant dépôt de revêtement un évent 11, une couche de revêtement 4 formant barrière thermique a été déposée tandis que l’évent 11 a été soufflé. Cela a permis la préservation de l’intégrité du canal de refroidissement 10, malgré l’application de la couche 4 : le canal de refroidissement suit la trajectoire dessinée par le flux expulsé d’air comprimé lors du dépôt de revêtement, et se prolonge au-delà de l’orifice 11 formant auparavant l’évent, vers un orifice 11’ de la surface de la couche 4, formant un nouvel évent du canal 10. Ici, il n’y a pas eu application de couche de liaison ou de couche fonctionnelle en surplus du revêtement 4, le revêtement 4 formant un système barrière thermique multifonctionnel complet mis en œuvre intégralement par projection thermique.In FIG. 9, the part 1 is made of superalloy, for example based on nickel or cobalt, like a superalloy AM 1, MC-NG, CMSX4 and derivatives, or René and derivatives. On the surface of this part, comprising before venting a vent 11, a coating layer 4 forming a thermal barrier has been deposited while the vent 11 has been blown. This allowed the integrity of the cooling channel 10 to be preserved, despite the application of layer 4: the cooling channel follows the path drawn by the flow of compressed air expelled during the deposition of the coating, and extends to the beyond the orifice 11 previously forming the vent, towards an orifice 11 ′ on the surface of the layer 4, forming a new vent in the channel 10. Here, there was no application of a bonding layer or functional layer in addition to the coating 4, the coating 4 forming a complete multifunctional thermal barrier system implemented entirely by thermal spraying.

Dans l’exemple de réalisation illustré en figure 10, la pièce 1 est également en superalliage métallique, et est revêtue d’une couche de liaison 3 avant le dépôt par projection thermique d’une couche 4 de céramique barrière thermique. Sur la forme du canal de refroidissement 10 à l’issue du procédé de traitement de la surface de la pièce 1, le résultat est similaire, à savoir qu’un évent 11’ est obtenu dans le prolongement du précédent évent 11.In the embodiment illustrated in FIG. 10, the part 1 is also made of metal superalloy, and is coated with a bonding layer 3 before the deposition by thermal spraying of a layer 4 of thermal barrier ceramic. On the shape of the cooling channel 10 at the end of the process for treating the surface of the part 1, the result is similar, namely that a vent 11 ’is obtained in the extension of the previous vent 11.

Sur le système illustré en figure 11, une couche fonctionnelle 5 supplémentaire a été mise en œuvre en complément de la couche de liaison 3 et de la couche de revêtement 4, la pièce 1 étant toujours en superalliage métallique. De nouveau, un canal 10 débouchant sur un évent 11’ dans le prolongement du précédent évent 11 est obtenu.On the system illustrated in FIG. 11, an additional functional layer 5 has been implemented in addition to the bonding layer 3 and the coating layer 4, the part 1 always being made of metallic superalloy. Again, a channel 10 leading to a vent 11 ’in the extension of the previous vent 11 is obtained.

La pièce 1 illustrée en figure 12 est principalement constituée de CMC - composé matrice céramique. Cette pièce est revêtue d’une couche de revêtement 4 formant système barrière environnementale complet, propre à protéger le matériau constitutif de la pièce 1. Là encore, le procédé de traitement de surface exposé ci-avant en relation à la figure 5 permet de préserver la forme du canal 10 après dépôt de revêtement par projection thermique, un évent 11’ étant obtenu dans le prolongement d précédent évent 11.The part 1 illustrated in FIG. 12 mainly consists of CMC - ceramic matrix compound. This part is coated with a coating layer 4 forming a complete environmental barrier system, capable of protecting the material constituting the part 1. Here again, the surface treatment process described above in relation to FIG. 5 makes it possible to preserve the shape of the channel 10 after depositing the coating by thermal spraying, a vent 11 ′ being obtained in the extension of the previous vent 11.

Au surplus de la garantie, comme indiqué ci-avant, que l’intégrité et la fonctionnalité des canaux de refroidissement interne et des évents de la pièce multi-perforée revêtue sont conservées, l’étape de nettoyage 700 du procédé illustré en figure 5 permet l’élimination des particules fines infondues engendrées par la projection thermique. De plus, la pièce multi-perforée revêtue est refroidie, en cours de projection, par le débit d’air comprimé circulant dans les canaux de refroidissement.In addition to the guarantee, as indicated above, that the integrity and functionality of the internal cooling channels and the vents of the coated multi-perforated part are preserved, the cleaning step 700 of the process illustrated in FIG. 5 allows the elimination of unfounded fine particles generated by thermal spraying. In addition, the coated multi-perforated part is cooled, during projection, by the compressed air flow circulating in the cooling channels.

Des étapes ultérieures coûteuses de perçage des pièces au niveau des évents, ou bien de masquage des évents lors de l’application du revêtement, ne sont plus nécessaires, ce qui simplifie la chaîne de fabrication des composants multi-perforés.Expensive subsequent steps of drilling parts at the vents, or masking the vents during the application of the coating, are no longer necessary, which simplifies the production line of multi-perforated components.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'une pièce (1) de moteur d'aéronef par application de revêtement, la pièce comprenant, au sein de son volume interne, des canaux de refroidissement interne (10) dans lesquels peut circuler un gaz, chaque canal de refroidissement débouchant sur une surface de la pièce au niveau d'un évent (11), le procédé étant caractérisé en ce que lors d'une étape (400) de dépôt par projection thermique d'au moins une couche de revêtement (4) à la surface de la pièce, le gaz est soufflé par l'action d'un outil (2) de distribution à travers chaque canal d'une pluralité de canaux de refroidissement interne (10) de la pièce, le gaz étant expulsé au travers des évents (11).1. Method for treating a part (1) of an aircraft engine by applying a coating, the part comprising, within its internal volume, internal cooling channels (10) in which a gas can flow, each channel cooling system leading to a surface of the part at a vent (11), the method being characterized in that during a step (400) of deposition by thermal spraying of at least one coating layer (4) on the surface of the part, the gas is blown by the action of a tool (2) for distribution through each channel of a plurality of internal cooling channels (10) of the part, the gas being expelled through vents (11). 2. Procédé de traitement par revêtement selon la revendication 1, dans lequel durant l'étape (400) de dépôt par projection thermique, le gaz est expulsé au travers des évents à contre-courant du sens de dépôt de particules de revêtement à la surface de la pièce.2. The coating treatment method according to claim 1, in which during the step (400) of deposition by thermal spraying, the gas is expelled through the vents against the current of the direction of deposition of coating particles on the surface. of the room. 3. Procédé de traitement par revêtement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le gaz expulsé au travers des évents est de l'air comprimé, ou de l'argon.3. A coating treatment method according to one of the preceding claims, in which the gas expelled through the vents is compressed air, or argon. 4. Procédé de traitement par revêtement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (400) de dépôt de revêtement (4) par projection thermique est réalisée selon un protocole pris parmi le High Velocity Oxi-Fuel, la projection plasma de poudres à pression atmosphérique APS, le Suspension Plasma 4. Coating treatment method according to one of the preceding claims, in which the step (400) of coating deposition (4) by thermal spraying is carried out according to a protocol taken from High Velocity Oxi-Fuel, plasma spraying of APS atmospheric pressure powders, the Plasma Suspension Spraying, le Solution Precursor Plasma Spraying, le High Velocity Suspension Flame Spray, la projection plasma sous atmosphère inerte IPS.Spraying, the Precursor Plasma Spraying Solution, the High Velocity Suspension Flame Spray, plasma spraying under an inert IPS atmosphere. 5. Procédé de traitement par revêtement selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape préliminaire de nettoyage chimique (101) et/ou de texturation (102) de la surface de la pièce pour améliorer l'accroche de la-couche de revêtement à l'issue du procédé.5. A coating treatment method according to claim 1, comprising a preliminary step of chemical cleaning (101) and / or texturing (102) of the surface of the part to improve the grip of the coating layer. at the end of the process. 6. Procédé de traitement par revêtement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche de revêtement (4) forme une barrière thermique, et comprend de la zircone yttriée ou tout autre composition reconnue pour ses propriétés barrière thermique.6. A coating treatment method according to one of the preceding claims, in which the coating layer (4) forms a thermal barrier, and comprises yttria zirconia or any other composition recognized for its thermal barrier properties. 7. Procédé de traitement par revêtement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche de revêtement déposé (4) forme une barrière environnementale, comprenant un matériau pris parmi le MoSÎ2, te BSAS (BaOi-x-SrOx-Al2O3-2SiO2), la Mutlite (3 AI2O3-2 S1O2), les mono- et di-silicates de terres rares, les zircones totalement ou partiellement stabilisées, voire dopées, ou tout autre composition reconnue pour ses propriétés barrière environnementale.7. Coating treatment method according to one of the preceding claims, in which the deposited coating layer (4) forms an environmental barrier, comprising a material taken from MoSÎ2, te BSAS (BaOi-x-SrO x -Al2O3- 2SiO2), Mutlite (3 AI2O3-2 S1O2), mono- and di-silicates of rare earths, zirconia totally or partially stabilized, even doped, or any other composition recognized for its environmental barrier properties. 8. Procédé de traitement par revêtement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur de l'ensemble des couches déposées superposées est comprise entre 10 pm et 1 000 pm, de préférence entre 20 pm et 500 pm.8. A method of treatment by coating according to one of the preceding claims, in which the thickness of all of the superposed deposited layers is between 10 μm and 1000 μm, preferably between 20 μm and 500 μm. 9. Procédé de traitement par revêtement selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de dépôt d'une couche de barrière thermique par une technique ne relevant pas de la projection thermique, par exemple l'évaporation sous faisceau d'électrons EB-PVD ou un procédé solutiongélification, sans obstruction des évents.9. A coating treatment method according to claim 1, further comprising a step of depositing a thermal barrier layer by a technique not related to thermal spraying, for example evaporation under an electron beam. EB-PVD or a solution-gelling process, without blocking the vents. 10. Pièce mécanique (1) de moteur d'aéronef multi-perforée revêtue par projection thermique selon un procédé de traitement par revêtement de l'une des revendications précédentes, la pièce mécanique étant parcourue en son volume Interne d'une pluralité de canaux de refroidissement interne (10), lesdits canaux débouchant en surface de la pièce sur des évents (11).10. Mechanical part (1) of a multi-perforated aircraft engine coated by thermal spraying according to a coating treatment method of one of the preceding claims, the mechanical part being traversed in its internal volume by a plurality of channels of internal cooling (10), said channels opening onto the surface of the part on vents (11). 11. Pièce mécanique de moteur d'aéronef selon la revendication 10, le matériau de la pièce étant un matériau composite à matrice céramique (CMC), ou étant un superalliage à base de Ni ou de Co, par exemple un superalliage AMI, MC-NG, CMSX4, René.11. Mechanical part of an aircraft engine according to claim 10, the material of the part being a ceramic matrix composite material (CMC), or being a superalloy based on Ni or Co, for example a superalloy AMI, MC- NG, CMSX4, René. 12. Pièce mécanique de moteur d'aéronef selon l'une des revendications 10 ou 11, prise parmi une aube de turbine haute pression, un distributeur de turbine haute pression, un anneau de turbine, un élément de chambre de combustion.12. Mechanical part of an aircraft engine according to one of claims 10 or 11, taken from a high pressure turbine blade, a high pressure turbine distributor, a turbine ring, a combustion chamber element.
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