Brevet FR2404050A1 — publié le 19790420

La présente invention concerne des compositions de revêtements pour supports métalliqus, en particulier des alliages de résistance mécanique élevée. l'invention concerne plus précisément ces matériaux qui communiquent une résistance a l'usure-et a la corrosion a ces alliages. Les articles en alliages tels que des aubes de turbines qui sont soumis a des contraintes mécaniques prolongées a température élevée doivent également avoir une bonne résistance a la corrosion et au fluage. Les alliages fréquemment employés dans ce but sont des alliages de nickel, de cobalt ou contiennent Ni + Cu et contiennent également Mo, Cu, Ti, Al, Fe, C et W etc. De tés alliages sont fréquemment appelés"superalliages". Dans le cas des superalliages de nickel, la résistance mécanique élevée a chaud est obtenue partiellement par un durcissement de la solution solide en utilisant les éléments tels que le tungstène et le molybdène et partiellement par viefnissement. Bien que ces alliages puissent avoir la résistance nécessaire, ils ont néanmoins besoin d'autant de protection que possible contre la corrosion et l'usure. I1 est un but de la présente invention de réaliser un matériau de revêtement métallurgique communiquant la résistance a la corrosion et a l'usure améliorée. De tels revêtements doivent avoir une stabilité a température élevée, de préférence une température de fusion ou de décomposition supérieure a 1400 C est nécessaire. Selon un but de la présente invention un matériau de revêtement pour la surface dtun support formée en un alliage de résistance mécanique élevée, comprend un ou plusieurs composés intermétalliques de la formule générale AxBy où Aest Be, Al, Sc, Y, l'un des lanthanides, Si, Ti, Zr, Hf, Th, V, Nu ou Ta et B est Ru, Rh, Pd, Ir ou Pt et - x et y sont des nombres entiers > l et de préférence 4 5. De nombreux composés du type AxBy sont miscibles l'un avec l'autre et le matériau de revêtement peut contenir un mélange de deux ou plusieurs de ces composes. Une liste de composés intermétalliques donnant les points de fusion ou les températures de dissociation est indiquée dans le tableau 1. On profère utiliser les phases intermédiaires nominales AB des éléments Nb et Ta avec Rh et Ir. Dans toutes combinaisons (cIueLes que soient les valeurs de x et y) on a trouvé que ces composés étaient les modes de réalisation les plus conve nables pour les matériaux de revêtements courants disponibles. Ils sont inhabituellement ductiles. Des détails sont donnés dans le tableau 2. Ces quatres combinaisons ne sont pas les seules préférées dans tous les cas cependant. D'autres sont AlPt3, APd et RuZr. Une liste plus complète est comme suit: Composés de Ir HfIr3 HfIr Hf5Ir3 Hf2Ir TaIr3 TaIr NbIr3 Nb3Ir NbIr TiIr TiIr3 Ti3Ir VIr3 V3Ir VIr Composés de Ru W3Ru2 PrRu2 TiRu CeRu2 ZrRu LaRu2 Composés de Pd TaPd TaPd3 TaPd2 HoPd HoPd Ho4Pd5 3 DyPd3 DyPd Dy4Pd5 ErPd3 ErPd Er4Pd5 YPd3 YPd Y4Pd5 ZrPd3 ZrPd ZrPd2 Nb2Pd NbPd3 GdPd3 AlPd AlPd2 SmPd3 TiPd3 TiPd4 MnPd ThPd3 ThPd BePd YbPd Yb3Pd4 CePd3 EuPd3 Si4Pdg SiPd Composés de Rhodium TaRh3 TaRh NbRh3 NbRh NdRh3 NdRh2 Nd4Rh3 Composés de platine HfPt5 HfPt3 ZrPt3 ZrPt Zr2Pt TiPt3 TiPt V3Pt VPt YPt YPt5 AlPt3 AlPt A13Pt2 A13Pt5 A12Pt L'invention concerne également un article tel qu'une aube de turbine réalisée en un alliage de résistance mécanique élevée, sur une partie de la surface de laquelle on a appliqué un matériau de revêtement selon l'invention. De préférence, le revêtement de composé intermétallique sur la surface de l'article est sous forme d'un mince film ayant une épaisseur de 2 microns à 15 microns. Un certain nombre de procédés différents peut être mis en oeuvre pour produire ce mince film de revêtements de composés intermétalliques sur la surface du support métallique. Dans un but illustratif, de l'aluminium peut être déposé sur la surface des-articles (des toiles métalliques, des monolithes métalliques et d'autres formes de support catalytique) par un procédé a'aluminiage en masse. Dans ce procédé, les articles sont entassés dans un conteneur résistant à la chaleur dans un mélange convenable de composés chimiques de sorte que l'aluminium est transféré via une phase vapeur sur la surface de l'article. A la température d'aluminiage , typiquement de 800 à 10000C, il se produit une interaction entre le platine et l'aluminium pour donner le composé intermétalique nécessaire. Selon une autre possibilité, le dépôt de phase vapeur de ZrCl4 peut être mis en oeuvre pour former une couche de ZrPt3 où le dépôt or électrolyse peut être réalisé soit à partir d'un sel d'une solution aqueuse ou un sel en fusion pour donner le composé nécessaire. Quelle que soit la méthode adoptée, le but est de former une couche, de préférence adhérant fermement, de composé intermétàîlique sur le superalliage , l'alliage de résistance métallique élevée ou autre support Selon une autre technique, les métaux formant le composé intermétallique sont préparés dans une solution convenable dans l'eau ou dans un solvant organique. On fait déposer le composé sur le support métallique par addition d'un agent réducteur. Le support métallique est disposé dans la solution alors que la précipitation se produit et est revêtu d'une couche microcristalline uniforme de composé intermétallique . Lorsque la pulvérisation cathodique ou le placage sont mis en oeuvre pour déposer le revêtement, ceci est de préférence réalisé par une technique de diffusion spécifique. Dans la demande de brevet du Royaume-Uni No. 39577/77 on décrit et revendique des électrodes, en particulier dans le dispositif d'allumage pour la moteurs à combustion interne, les moteurs à turbine à gaz et les moteurs a réaction dont au moins une partie de la surface comprend un ou plusieurs des composés intermétalliques indiqués ci-dessus. TABLEAU 1 Composés intermétalliques (AxPGM)y) classés dans l'ordre decros- sant de leur température de fusion ou de dissociation. Composé TF( C) Composé TF( C) Compose TF( C) Composé TF( C) HfIr3 2470 TaRh( 1) 1860 TiPd3 1550 NdRh2 1420 TaIr3 2450 *VIr 1850 ErPd 1540 Nd4Rh3 1420 HfIr 2440 TiPt 1833 CeRu2 1539. Yb3Pd4 1415 NbIr3 2435 V3Pt(#) 1800 A13Pt2 1521 ThPd 1412 W3Ru2 2300 HoPd3 1730 Ti3Ir(#) 1520 Y4Pd5 1410 TaPd 2200 Zr2Pt 1727 MnPd 1500 AlPd2 1410 HfPt5 2175 Hf2Ir 1720 ThIr's > 1500 Al2Pt 1406 ZrPt3 2154 DyPd3 1710 ThPt's > 1500 Dy4Pd5 1400 TiRu 2150 ErPd3 1710 ThPd3 > 1500 Si4Pdg 1400 TiIr 2140 YPd3 1700 VPt 1500 SiPd 1400 HfPt3 2130 PrRu2 1681 ZrPd2 1480 Nb3Ir 2125 ZrPd3 1670 HoPd 1480 TaIr(dl) 2120 TaPd2 1670 BePd 1465 Ir3Ti( 2115 Nb2Pd 1650 A13Pt5 1465 ZrPt 2104 GdPd3 1630 YbPd 1460 ZrRu 2100 AlPd 1630 TiPd4 1452 i -VIr3 2100 SmPd3 1620 YPd 1450 TaRh3(#1) 2100 NdRh3 1600 Er4Pd5 1450 NbIr(&alpha;2) 1985 ZrPd 1600 DyPd 1450 TiPt3 1953 NbPd3 1600 CePd3 1437 NbRh3 1950 YPt 1595 LaRu2 1431 Hf5Ir3 1930 YPt5 1595 NbRh(&alpha;3) 1430 i-V3Ir 1930 AlPt3 1556 Ho4Pd5 1430 TaPd3 1920 AlPt 1554 EuPd3 1425 TABLEAU 2 Détails des phases résistantes mais ductiles trouvéoedans les systèmes Ta-Rh, Ta-Ir, Nb-Rh et Nb-Ir. Système Phase Structure cristal- Domaine de Com- Décomposition ~~~~~~~ ductile line position stable ~~~~~~~~~~~~~~ Ta-Rh Al orthorhombique ou 53,5-61% at.de Péritectoïde hexagonal? Rh à 13000C ~1860 C Ra-Ir &alpha;1 orthorhombique 50,4% at. Ir Péritectique -19500C et 61% -v21200C at. Ir à 21200C Nb-Rh &alpha;2 Tetragonal 51,5 à 52,5% at. Péritectoïde L1G AuCu Rh à 12000C ~ 1360 C Orthorhombique ~54,0 a 55,0% Péritectoïde 9t (Ta-Rh) at. Rh à 12000C ~1430 C 4 4 Orthorhombique N56 a 58,5% at. Péritectoïde B19 AuCd a 14000C ~ 16000C Eutectoïde ~ 1340 C Nb-Ir &alpha;2 Orthorhombique 54,5 à 59,5% at. Péritectique cil (Ta-Rh) Ir à 1700oC 1985 0C Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux matériaux qui viennent d'être décrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Revendications: 1. Matériau de revêtement pour surface de support métallique caractérisé en ce qutil comprend un ou plusieurs composés intermétalliques de la formule générale AxBy où A est Be, Al, Sc, Y, l'un des lanthanides, Si, Ti, Zr, Hf, Th, V, Nb ou Ta et B est Ru, Rh, Pd, Ir ou Pt et x et.y sont des nombres entiers b 1 2. Matériau selon la revendication l,caractérisé en ce que x et y sont 4 5. 3. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange de deux ou plusieurs de ces composés intermétalliques. 4. Matériau selon l'une quelconque des revendcations 1 à 3, caractérisé en ce qu'it est sous forme d1un mince film ayant une épaisseur de 2 à 15 microns. 5. Utilisation du-matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 comme revêtement de surface d'un support métallique et comprenant un ou plusieurs de ces composés intermétalliques. 6. Article dont au moins une partie de la surface est revêtu d'un matériau selon l'une quelconque des revendications là 4. 7. Article selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est une aube de turbine réalisée en un alliage de résistance mécanique élevée.