FR3133861A1 - Core-shell particle with dual anti-corrosion and anti-CMAS function - Google Patents
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Abstract
Particule cœur-écorce à fonction duale anti-corrosion et anti-CMAS L’invention concerne une particule (1) cœur-écorce destinée à la formation d’une barrière environnementale, comprenant un cœur (3) en un matériau de protection contre la corrosion comprenant un disilicate d’au moins une terre rare, et une écorce en un matériau de protection contre les aluminosilicates de calcium et de magnésium entourant le cœur et définissant au moins une région (5) de surface qui comprend un monosilicate de ladite au moins une terre rare ou un oxyde de ladite au moins une terre rare. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.Core-shell particle with dual anti-corrosion and anti-CMAS function The invention relates to a core-shell particle (1) intended for the formation of an environmental barrier, comprising a core (3) made of a corrosion protection material comprising a disilicate of at least one rare earth, and a shell made of a protective material against calcium and magnesium aluminosilicates surrounding the core and defining at least one surface region (5) which comprises a monosilicate of said at least one rare earth or an oxide of said at least one rare earth. Figure for abstract: Fig. 1.
Description
L’invention concerne la protection de substrat par une barrière environnementale, et notamment des particules assurant une fonction duale de protection contre les aluminosilicates de calcium et de magnésium (CMAS) et contre la corrosion pour la fabrication d’une telle barrière environnementale. L’invention trouve une application particulière pour la protection de pièces en matériau composite à matrice céramique (CMC) formant des parties chaudes de turbines à gaz, telles que des parois de chambre de combustion, ou des anneaux de turbine, des distributeurs de turbine ou des aubes de turbines, pour des moteurs aéronautiques ou des turbines industrielles.The invention relates to the protection of a substrate by an environmental barrier, and in particular particles providing a dual function of protection against calcium and magnesium aluminosilicates (CMAS) and against corrosion for the manufacture of such an environmental barrier. The invention finds particular application for the protection of parts made of ceramic matrix composite (CMC) material forming hot parts of gas turbines, such as combustion chamber walls, or turbine rings, turbine distributors or turbine blades, for aeronautical engines or industrial turbines.
L’amélioration du rendement des turbines à gaz et la réduction des émissions polluantes conduit à envisager des températures toujours plus élevées dans les chambres de combustion. Il peut être envisagé de remplacer les matériaux métalliques par des matériaux CMC. En effet, les matériaux CMC sont connus pour posséder à la fois de bonnes propriétés mécaniques permettant leur utilisation pour des éléments de structure et la capacité de conserver ces propriétés à des températures élevées. De par leur meilleure résistance aux hautes températures, les matériaux CMC nécessitent moins de refroidissement. Ce refroidissement étant traditionnellement issu d’un prélèvement dans le compresseur qui impacte le rendement de la turbomachine, les matériaux CMC permettent donc d’améliorer le rendement moteur ce qui réduit la consommation de carburant. Par ailleurs, leur utilisation contribue à optimiser les performances des turbomachines notamment par la baisse de la masse globale de la turbomachine qui contribue encore à une diminution de la consommation carburant et donc à la réduction significative des émissions polluantes.Improving the efficiency of gas turbines and reducing polluting emissions leads to ever higher temperatures in the combustion chambers. It may be considered to replace metallic materials with CMC materials. Indeed, CMC materials are known to possess both good mechanical properties allowing their use for structural elements and the ability to maintain these properties at high temperatures. Due to their better resistance to high temperatures, CMC materials require less cooling. This cooling traditionally comes from a sample in the compressor which impacts the efficiency of the turbomachine, CMC materials therefore make it possible to improve engine efficiency which reduces fuel consumption. Furthermore, their use contributes to optimizing the performance of turbomachines, in particular by reducing the overall mass of the turbomachine, which further contributes to a reduction in fuel consumption and therefore to a significant reduction in polluting emissions.
Les matériaux CMC comportent un renfort fibreux en fibres réfractaires, typiquement en carbone ou en céramique, qui est densifié par une matrice céramique, par exemple en carbure de silicium (SiC).CMC materials include a fibrous reinforcement made of refractory fibers, typically carbon or ceramic, which is densified by a ceramic matrix, for example silicon carbide (SiC).
Dans les conditions de fonctionnement des turbines aéronautiques, c’est-à-dire à haute température sous atmosphère oxydante et humide, les matériaux CMC sont sensibles au phénomène de corrosion. La corrosion du CMC résulte de l’oxydation du SiC en silice qui, en présence de vapeur d’eau, se volatilise sous forme d’hydroxydes de silicium Si(OH)4. Les phénomènes de corrosion entraînent une récession du CMC et affectent la durée de vie de ce dernier. Afin de limiter cette dégradation en fonctionnement, il a été envisagé de former à la surface des matériaux CMC des barrières environnementales. Ces barrières peuvent comporter une couche de liaison en silicium ainsi qu’une couche de silicate de terre rare positionnée sur la couche de liaison. La couche de liaison permet, d’une part, d’améliorer l’accroche de la couche de silicate de terre rare et, d’autre part, de former une couche de silice protectrice, dont la faible perméabilité à l’oxygène participe à la protection du CMC contre l’oxydation. La couche de silicate de terre rare apporte une protection contre la corrosion en limitant la diffusion de la vapeur d’eau vers la couche de silice formée par oxydation du silicium et par conséquent de limiter la récession de celle-ci. Pour améliorer la protection on peut disposer une deuxième couche de protection contre les CMAS à base d’un monosilicate de terre rare sur la couche de disilicate de terre rare. Différentes méthodes peuvent être employées pour former ces barrières environnementales. On peut en particulier utiliser une technique de dépôt par électrophorèse qui présente l’avantage d’être bien adaptée au dépôt sur des formes complexes. En revanche cette technique présente l’inconvénient d’être limitée en termes d’épaisseur obtenue pour le revêtement du fait d’une diminution de la conductivité électrique au fur et à mesure du dépôt de la barrière. Ce phénomène peut être limitant pour les barrières environnementales multicouches précitées. Il est donc souhaitable de fournir une solution qui s’affranchisse de cet inconvénient.In the operating conditions of aeronautical turbines, that is to say at high temperature in an oxidizing and humid atmosphere, CMC materials are sensitive to the phenomenon of corrosion. Corrosion of CMC results from the oxidation of SiC to silica which, in the presence of water vapor, volatilizes in the form of silicon hydroxides Si(OH)4. Corrosion phenomena cause a recession of the CMC and affect its lifespan. In order to limit this degradation in operation, it was envisaged to form environmental barriers on the surface of the CMC materials. These barriers may include a silicon bond layer as well as a rare earth silicate layer positioned on the bond layer. The bonding layer makes it possible, on the one hand, to improve the adhesion of the rare earth silicate layer and, on the other hand, to form a protective silica layer, whose low permeability to oxygen contributes to protection of the CMC against oxidation. The rare earth silicate layer provides protection against corrosion by limiting the diffusion of water vapor towards the silica layer formed by oxidation of the silicon and consequently limiting its recession. To improve protection, a second layer of protection against CMAS based on a rare earth monosilicate can be placed on the rare earth disilicate layer. Different methods can be used to form these environmental barriers. In particular, it is possible to use an electrophoresis deposition technique which has the advantage of being well suited to deposition on complex shapes. On the other hand, this technique has the disadvantage of being limited in terms of thickness obtained for the coating due to a reduction in electrical conductivity as the barrier is deposited. This phenomenon can be limiting for the aforementioned multilayer environmental barriers. It is therefore desirable to provide a solution which overcomes this drawback.
L’invention concerne une particule cœur-écorce (« core-shell » ou encore cœur-coquille) destinée à la formation d’une barrière environnementale, comprenant un cœur en un matériau de protection contre la corrosion comprenant un disilicate d’au moins une terre rare, et une écorce en un matériau de protection contre les aluminosilicates de calcium et de magnésium entourant le cœur et définissant au moins une région de surface qui comprend un monosilicate de ladite au moins une terre rare ou un oxyde de ladite au moins une terre rare.The invention relates to a core-shell particle intended for the formation of an environmental barrier, comprising a core made of a corrosion protection material comprising a disilicate of at least one rare earth, and a shell made of a protective material against calcium and magnesium aluminosilicates surrounding the core and defining at least one surface region which comprises a monosilicate of said at least one rare earth or an oxide of said at least one earth rare.
L’invention repose sur l’emploi de particules cœur-écorce fonctionnalisées dont l’écorce apporte une protection contre les CMAS et le cœur une protection contre la corrosion. Ces particules sont destinées à former une barrière environnementale à fonction duale, s’affranchissant de la limitation rencontrée pour le dépôt de barrières multicouches par électrophorèse en permettant la formation d’une barrière environnementale monocouche ayant l’efficacité souhaitée. En outre, l’invention permet d’éviter la présence d’une interface entre couches distinctes, qui peut source de faiblesses mécaniques en fonctionnement, et donc d’améliorer la protection conférée.The invention is based on the use of functionalized core-shell particles whose shell provides protection against CMAS and the core provides protection against corrosion. These particles are intended to form an environmental barrier with a dual function, overcoming the limitation encountered for the deposition of multilayer barriers by electrophoresis by allowing the formation of a single-layer environmental barrier having the desired effectiveness. In addition, the invention makes it possible to avoid the presence of an interface between distinct layers, which can be a source of mechanical weaknesses in operation, and therefore to improve the protection provided.
Dans un exemple de réalisation, la particule présente un coefficient de dilatation thermique inférieur ou égal à 7 * 10-6K-1.In an exemplary embodiment, the particle has a coefficient of thermal expansion less than or equal to 7 * 10 -6 K -1 .
Une telle caractéristique permet avantageusement d’obtenir une compatibilité thermomécanique optimale de la barrière environnementale avec un substrat à matrice de carbure de silicium. Néanmoins et comme il sera indiqué plus bas l’invention n’est pas limitée à la protection de ce type de substrat, l’invention pouvant également concerner la protection de pièces en superalliage.Such a characteristic advantageously makes it possible to obtain optimal thermomechanical compatibility of the environmental barrier with a silicon carbide matrix substrate. However, and as will be indicated below, the invention is not limited to the protection of this type of substrate, the invention may also relate to the protection of superalloy parts.
Sauf mention contraire, le coefficient de dilatation thermique de la particule est égal à la moyenne des coefficients de dilatation thermique de chacun des matériaux constituant la particule en pondérant la contribution de chacun par leur fraction volumique. En d’autres termes, le coefficient de dilatation thermique de la particule, noté CDT(P), est obtenu par la formule suivante :Unless otherwise stated, the thermal expansion coefficient of the particle is equal to the average of the thermal expansion coefficients of each of the materials constituting the particle by weighting the contribution of each by their volume fraction. In other words, the thermal expansion coefficient of the particle, denoted CDT(P), is obtained by the following formula:
formule dans laquelle CDT(Mi) désigne le coefficient de dilatation thermique du matériau i présent dans la particule, et xi sa fraction volumique dans la particule.formula in which CDT(Mi) designates the coefficient of thermal expansion of the material i present in the particle, and xi its volume fraction in the particle.
Sauf mention contraire, les coefficients de dilatation thermique des matériaux sont pris à 1300°C. Ces coefficients correspondent à des valeurs tabulées.Unless otherwise stated, the thermal expansion coefficients of the materials are taken at 1300°C. These coefficients correspond to tabulated values.
Comme il sera décrit plus bas, selon les conditions mises en œuvre durant la fabrication de la particule, celle-ci peut être bi-matière ou formée de plus de deux matériaux.As will be described below, depending on the conditions implemented during the manufacture of the particle, it can be bi-material or formed of more than two materials.
Dans un exemple de réalisation, la région de surface comprend l’oxyde de ladite au moins une terre rare et l’écorce définit en outre une région intermédiaire située entre la région de surface et le cœur et comprenant un monosilicate de ladite au moins une terre rare.In an exemplary embodiment, the surface region comprises the oxide of said at least one rare earth and the shell further defines an intermediate region located between the surface region and the core and comprising a monosilicate of said at least one earth rare.
Une telle structure correspond à une composition mixte oxyde et monosilicate autour du cœur mais on ne sort pas du cadre de l’invention lorsque la particule est dépourvue de région intermédiaire, comme il sera décrit dans la suite.Such a structure corresponds to a mixed oxide and monosilicate composition around the core but we do not depart from the scope of the invention when the particle does not have an intermediate region, as will be described below.
Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une terre rare est choisie parmi : le lutécium, l’ytterbium, l’yttrium ou une combinaison de ces éléments.In an exemplary embodiment, said at least one rare earth is chosen from: lutetium, ytterbium, yttrium or a combination of these elements.
Dans un exemple de réalisation, la particule a une taille inférieure ou égale à 5 µm, notamment inférieure ou égale à 1 µm.In an exemplary embodiment, the particle has a size less than or equal to 5 µm, in particular less than or equal to 1 µm.
De telles tailles de particules permettent avantageusement de favoriser la formation de la barrière environnementale.Such particle sizes advantageously make it possible to promote the formation of the environmental barrier.
L’invention vise également un procédé de protection d’un substrat, comprenant la formation d’une barrière environnementale sur le substrat à partir d’une pluralité de particules cœur-écorce telles que décrites plus haut.The invention also relates to a method of protecting a substrate, comprising the formation of an environmental barrier on the substrate from a plurality of core-shell particles as described above.
Dans un exemple de réalisation, la formation de la barrière environnementale comprend le dépôt des particules sur le substrat par voie liquide, et le frittage des particules ainsi déposées.In an exemplary embodiment, the formation of the environmental barrier comprises the deposition of the particles on the substrate by liquid means, and the sintering of the particles thus deposited.
Une telle caractéristique est particulièrement adaptée à la formation d’une barrière environnementale de fine épaisseur, recherchée notamment pour des zones où le caractère aérodynamique doit être préservé.Such a characteristic is particularly suited to the formation of a thin environmental barrier, sought in particular for areas where the aerodynamic character must be preserved.
En particulier, le dépôt des particules peut être réalisé par électrophorèse.In particular, the deposition of the particles can be carried out by electrophoresis.
Une telle méthode est particulièrement adaptée à la réalisation d’un dépôt de forme complexe.Such a method is particularly suitable for producing a deposit of complex shape.
Selon une variante, la formation de la barrière environnementale comprend la projection thermique des particules, éventuellement suivie d’un traitement thermique de cristallisation. Cette méthode peut être privilégiée pour la fabrication de barrières environnementales relativement épaisses, d’épaisseur typiquement supérieure à 100 µm.According to one variant, the formation of the environmental barrier comprises the thermal projection of the particles, possibly followed by a crystallization thermal treatment. This method can be favored for the manufacture of relatively thick environmental barriers, typically thicker than 100 µm.
Dans un exemple de réalisation, le substrat est un matériau composite à matrice de carbure de silicium. En variante, le substrat est un superalliage, par exemple superalliage de nickel ou de cobalt.In an exemplary embodiment, the substrate is a composite material with a silicon carbide matrix. Alternatively, the substrate is a superalloy, for example nickel or cobalt superalloy.
Dans un exemple de réalisation, le substrat est une pièce de turbomachine. Le substrat peut par exemple être une aube de turbine. Dans ce cas, la barrière environnementale peut être formée au moins sur le bord d’attaque et/ou le bord de fuite avec une épaisseur d’au plus 100 µm afin de ne pas perturber les propriétés aérodynamiques.In an exemplary embodiment, the substrate is a turbomachine part. The substrate can for example be a turbine blade. In this case, the environmental barrier can be formed at least on the leading edge and/or the trailing edge with a thickness of at most 100 µm so as not to disrupt the aerodynamic properties.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une particule telle que décrite plus haut, comprenant une corrosion d’un grain du matériau de protection contre la corrosion. La corrosion peut être réalisée en lit fluidisé.The invention also relates to a method of manufacturing a particle as described above, comprising corrosion of a grain of the corrosion protection material. Corrosion can be carried out in a fluidized bed.
La
La composition de l’écorce est contrôlée lors de la fabrication de la particule 1, 10 comme cela va être détaillé dans la suite.The composition of the bark is controlled during the manufacture of particle 1, 10 as will be detailed below.
La particule 1, 10 peut être obtenue par corrosion d’un grain en disilicate. La corrosion peut être réalisée en présence de vapeur d’eau à une température supérieure ou égale à 1200°C, par exemple comprise entre 1200°C et 1400°C. On peut privilégier une corrosion en lit fluidisé de sorte à augmenter la surface d’échange avec l’atmosphère corrosive et obtenir une région 5, et éventuellement 7, plus homogène. Durant la corrosion, on peut imposer une pression totale de 100 kPa avec une pression partielle en vapeur d’eau comprise entre 50 kPa et 100 kPa, par exemple de 90kPa. La durée de traitement permet de moduler l’épaisseur de la région 5 ainsi que sa composition. Au fur et à mesure de la corrosion, le disilicate va être successivement transformé en monosilicate (perte d’un SiO2), puis en oxyde (perte d’un autre SiO2). Ainsi, une durée de corrosion croissante tend à favoriser l’oxyde par rapport au monosilicate. La maîtrise de la composition de la région 5 permet de maîtriser le coefficient de dilatation thermique global de la particule 1, afin d’optimiser la compatibilité thermomécanique de la barrière environnementale avec le substrat sous-jacent lorsqu’il s’agit d’un matériau CMC.Particle 1, 10 can be obtained by corrosion of a disilicate grain. Corrosion can be carried out in the presence of water vapor at a temperature greater than or equal to 1200°C, for example between 1200°C and 1400°C. We can favor corrosion in a fluidized bed so as to increase the exchange surface with the corrosive atmosphere and obtain a more homogeneous region 5, and possibly 7. During corrosion, a total pressure of 100 kPa can be imposed with a partial water vapor pressure of between 50 kPa and 100 kPa, for example 90 kPa. The treatment duration makes it possible to modulate the thickness of region 5 as well as its composition. As corrosion progresses, the disilicate will be successively transformed into monosilicate (loss of one SiO 2 ), then into oxide (loss of another SiO 2 ). Thus, an increasing corrosion duration tends to favor the oxide over the monosilicate. Controlling the composition of region 5 makes it possible to control the overall thermal expansion coefficient of particle 1, in order to optimize the thermomechanical compatibility of the environmental barrier with the underlying substrate when it is a material CMC.
Dans l’exemple relatif à un grain en disilicate d’ytterbium, les coefficients de dilatation thermiques des composés associés, pris à 1300°C, sont les suivants : coefficient de dilatation thermique du disilicate d’ytterbium = 4,7 * 10-6K-1, coefficient de dilatation thermique du monosilicate d’ytterbium = 8 * 10-6K-1, et coefficient de dilatation thermique de l’oxyde d’ytterbium = 9 * 10-6K-1. Lorsque la protection d’un CMC à matrice de carbure de silicium est recherchée, il peut être avantageux de limiter le coefficient de dilatation thermique de la particule 1 à une valeur inférieure ou égale à 7 * 10-6K-1, comme indiqué plus haut. Ainsi dans le cas d’une région 5 en oxyde d’ytterbium, qui présente le coefficient de dilatation thermique le plus élevé, la particule doit au minimum contenir 50% en volume de disilicate d’ytterbium pour satisfaire au critère précité. Le diamètre de la région 5 ne devra alors pas excéder 20% du diamètre total du grain. Dans l’exemple d’un grain de 5 µm, le grain pourra être composé d’un cœur 3 de 4 µm, et d’une région 5 de Yb2O3de 500 nm. Dans des conditions sévères de corrosion (1300°C -50 kPa de H2O – vitesse de gaz inférieure à 100 cm/s similaire à ce que l’on retrouve classiquement dans les fours de corrosion), la transformation de 50 nm de disilicate d’ytterbium en monosilicate d’ytterbium puis en oxyde d’ytterbium est obtenue après environ 5 heures de corrosion. Dans un autre cas relatif à une région 5 en monosilicate d’ytterbium, la particule doit au minimum contenir 30% en volume de disilicate d’ytterbium pour avoir un coefficient de dilatation thermique inférieur ou égal à 7 * 10-6K-1. Le diamètre de la région 5 ne devra alors pas excéder 32% du diamètre total du grain. Pour un grain de 5 µm, le diamètre de la région 5 sera donc au maximum de 1,6 µm.In the example relating to a ytterbium disilicate grain, the thermal expansion coefficients of the associated compounds, taken at 1300°C, are as follows: thermal expansion coefficient of ytterbium disilicate = 4.7 * 10-6K-1, thermal expansion coefficient of ytterbium monosilicate = 8 * 10-6K-1, and thermal expansion coefficient of ytterbium oxide = 9 * 10-6K-1. When the protection of a CMC with a silicon carbide matrix is sought, it may be advantageous to limit the thermal expansion coefficient of particle 1 to a value less than or equal to 7 * 10-6K-1, as indicated above. Thus in the case of a region 5 in ytterbium oxide, which has the highest coefficient of thermal expansion, the particle must contain at least 50% by volume of ytterbium disilicate to satisfy the aforementioned criterion. The diameter of region 5 must then not exceed 20% of the total diameter of the grain. In the example of a 5 µm grain, the grain could be composed of a core 3 of 4 µm, and a region 5 of Yb2O3of 500 nm. Under severe corrosion conditions (1300°C -50 kPa of H2O – gas speed less than 100 cm/s similar to what is classically found in corrosion furnaces), the transformation of 50 nm of ytterbium disilicate into ytterbium monosilicate then into ytterbium oxide is obtained after approximately 5 hours of corrosion. In another case relating to a region 5 in ytterbium monosilicate, the particle must contain at least 30% by volume of ytterbium disilicate to have a coefficient of thermal expansion less than or equal to 7 * 10-6K-1. The diameter of region 5 must then not exceed 32% of the total diameter of the grain. For a grain of 5 µm, the diameter of region 5 will therefore be a maximum of 1.6 µm.
On vient de décrire différentes structures possibles pour les particules 1 ainsi que des détails relatifs à leur fabrication. La suite s’attache à décrire la formation de la barrière environnementale sur le substrat à partir de ces particules 1.We have just described different possible structures for particles 1 as well as details relating to their manufacture. The following focuses on describing the formation of the environmental barrier on the substrate from these particles 1.
Sur les figures, on a représenté en 3A un substrat 11 revêtu d’une pluralité de particules 1 telles que décrites plus haut. Le substrat 11 peut être en matériau CMC, par exemple à matrice de carbure de silicium. Le substrat 11 peut comprendre un renfort fibreux en fibres de carbone ou en fibres céramiques, par exemple en carbure de silicium. Le renfort fibreux peut par exemple être obtenu par tissage, par exemple par tissage tridimensionnel, de manière connue en soi. Le substrat 11 peut être densifié par une matrice formée en tout ou partie par du carbure de silicium mais l’homme du métier reconnaîtra que l’invention n’est pas limitée à l’emploi des matériaux précités pour former le substrat 11. Le substrat peut selon une variante être en superalliage, par exemple en superalliage de nickel ou de cobalt. Dans le cas d’un CMC, une surface S du substrat 11 peut être revêtue par une couche d’accrochage 12 qui comprend du silicium et peut par exemple être en silicium ou en mullite (3Al2O3.2SiO2). La couche d’accrochage 12 peut de manière connue en soi former une couche protectrice passivante de silice en fonctionnement (« Thermally Grown Oxide »). Le substrat 11 peut être une pièce de turbomachine, par exemple de turbomachine aéronautique. Le substrat 11 peut en particulier être une aube ou former une partie au moins d’un distributeur.In the figures, there is shown in 3A a substrate 11 coated with a plurality of particles 1 as described above. The substrate 11 can be made of CMC material, for example with a silicon carbide matrix. The substrate 11 may comprise a fibrous reinforcement made of carbon fibers or ceramic fibers, for example silicon carbide. The fibrous reinforcement can for example be obtained by weaving, for example by three-dimensional weaving, in a manner known per se. The substrate 11 can be densified by a matrix formed entirely or in part by silicon carbide but those skilled in the art will recognize that the invention is not limited to the use of the aforementioned materials to form the substrate 11. The substrate can, according to one variant, be made of superalloy, for example of nickel or cobalt superalloy. In the case of a CMC, a surface S of the substrate 11 can be coated with a bonding layer 12 which comprises silicon and can for example be made of silicon or mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ). The bonding layer 12 can, in a manner known per se, form a protective passivating layer of silica in operation (“Thermally Grown Oxide”). The substrate 11 can be a part of a turbomachine, for example an aeronautical turbomachine. The substrate 11 can in particular be a blade or form at least part of a distributor.
Comme illustré en 3A, les particules 1 peuvent être déposées sur le substrat 11, et en particulier sur la couche d’accrochage 12 éventuellement présente et au contact de celle-ci. Le dépôt des particules peut être effectué par voie liquide, notamment par électrophorèse. Selon cette technique, les particules sont mises en suspension puis un courant électrique est appliqué pour les déposer sur le substrat. Préférentiellement, la tension appliquée par le générateur peut être comprise entre 5V et 200V. La durée du dépôt par électrophorèse peut être comprise entre 30 secondes et 10 minutes. Les particules peuvent être déposées en une seule fois sans interrompre l’électrophorèse ou en plusieurs fois, séparées d’un séchage à l’air libre, ou éventuellement en étuve. On peut obtenir une épaisseur e14 pour le dépôt 14 de particules 1 qui est inférieure ou égale à 100 µm, par exemple comprise entre 5 µm et 50 µm, de préférence entre 15 µm et 25 µm. Le dépôt 14 obtenu peut ensuite être séché puis fritté en imposant une température suffisante. D’autres techniques de dépose peuvent être utilisées comme l’enduction par trempage (« dip-coating ») ou le revêtement par pulvérisation (« spray-coating »). On obtient ainsi une barrière environnementale 20 présentant une fonction duale de protection contre la corrosion et les CMAS du fait de l’emploi de particules fonctionnalisées (voir 3B). La barrière environnementale 20 est avantageusement monocouche et d’épaisseur e20 fine comprise entre 20 µm et 100 µm et confère la protection duale souhaitée.As illustrated in 3A, the particles 1 can be deposited on the substrate 11, and in particular on the bonding layer 12 possibly present and in contact with it. The deposition of the particles can be carried out by liquid means, in particular by electrophoresis. According to this technique, the particles are suspended and then an electric current is applied to deposit them on the substrate. Preferably, the voltage applied by the generator can be between 5V and 200V. The duration of electrophoresis deposition can be between 30 seconds and 10 minutes. The particles can be deposited in one go without interrupting the electrophoresis or in several stages, separated by drying in the open air, or possibly in an oven. A thickness e14 can be obtained for the deposit 14 of particles 1 which is less than or equal to 100 µm, for example between 5 µm and 50 µm, preferably between 15 µm and 25 µm. The deposit 14 obtained can then be dried and then sintered by imposing a sufficient temperature. Other deposition techniques can be used such as dip-coating or spray-coating. We thus obtain an environmental barrier 20 having a dual function of protection against corrosion and CMAS due to the use of functionalized particles (see 3B). The environmental barrier 20 is advantageously single-layer and has a thin e20 thickness of between 20 µm and 100 µm and provides the desired dual protection.
On a décrit la formation de la barrière environnementale 20 par dépôt des particules 1 en voie liquide suivi d’un frittage. Cette méthode est particulièrement bien adaptée à la formation de barrières fines. Néanmoins pour des barrières plus épaisses, d’autres méthodes peuvent être utilisées comme une projection thermique des particules 1 suivie d’un traitement de cristallisation.The formation of the environmental barrier 20 has been described by liquid deposition of particles 1 followed by sintering. This method is particularly well suited to the formation of fine barriers. However, for thicker barriers, other methods can be used such as thermal projection of particles 1 followed by a crystallization treatment.
L’expression « comprise entre … et … » doit se comprendre comme incluant les bornes.The expression “between… and…” must be understood as including the limits.
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2022
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