Brevet FR2656004A1 — publié le 19910621

PROCEDE D'APPLICATION DE REVETEMENTS DE DISPERSION RESISTANT A L'USURE. L'invention concerne un procédé d'application de revêtements de dispersion résistant à l'usure et constitués d'un métal formant matrice et de particules de matériau dur, sur des pièces de construction métalliques, au moyen d'un procédé de pulvérisation par plasma. Il est connu d'appliquer des particules de matériau dur, avec le matériau formant matrice, sur des zones de pièces de construction à protéger, à l'aide de deux procédés différents de pulvérisation par plasma. Dans un des cas, les particules de matériau dur sont introduites dans la torche à plasma avec le métal formant matrice, et projetées par le jet de plasma, sur la pièce de construction à revêtir Un inconvénient de ce procédé réside dans le fait que dans le jet de plasma chaud, les arêtes vives des particules de matériau dur peuvent être détruites par fusion locale ou périphérique de pointes, arêtes et barbes, la difficulté du dosage et de la répartition des particules de matériau dur constituant un autre inconvénient Ainsi, pour un dosage élevé, les particules de matériau dur s'entrechoquent sur la surface superficielle de la pièce de construction, sont renvoyées dans le jet de plasma et forment, lors de leur nouvel impact, des trous dans la matrice sur leur surface inférieure, ce qui conduit à un accrochage minimal, de sorte que les particules de matériau dur se désolidarisent du métal formant matrice, pour de faibles sollicitations d'usure En outre, existe la danger de la formation d'agglomérats de particules de matériau dur dans le métal formant matrice. Pour éviter une fusion périphérique des particules de matériau dur, celles-ci sont, selon un autre procédé, répandues par gravité sur la surface superficielle, dans la zone du jet de plasma du métal formant matrice Ce procédé présente l'inconvénient que les particules de matériau dur répandues ou disséminées tombent sur une surface superficielle de métal formant matrice déjà solidifiée et sont recouvertes de métal formant matrice par le jet de plasma, de sorte que les particules de matériau dur ne s'accrochent pas, avec leur face inférieure, dans le métal formant matrice, et que des pores se forment partiellement sur la face inférieure des particules de matériau dur De telles particules de matériau dur, libres d'un côté, peuvent conduire, notamment dans les zones ou se sont formés des agglomérats de particules de matériau dur répandues ou disséminées, à l'éclatement partiel ou total du revêtement de dispersion, à l'occasion d'une sollicitation centrifuge du revêtement En outre, existe le danger que des particules de matériau dur se désolidarisent prématurément du métal formant matrice, du fait qu'elles ne sont pas suffisamment accrochées avec leur face inférieure sur le métal formant matrice. Le but de l'invention consiste à fournir un procédé du type de celui mentionné en introduction, qui évite la formation de pores lors de l'insertion des particules de matériau dur dans le métal formant matrice, et qui permette d'obtenir un meilleur accrochage des particules de matériau dur Par ailleurs, le procédé doit permettre une insertion exempte d'accumulations de particules de matériau dur dans le métal formant matrice. Ce but est atteint en ce que le métal formant matrice est appliqué au moyen d'une pulvérisation par plasma, en plusieurs couches minces successives, avec une épaisseur de couche allant de la moitié jusqu'au double du diamètre de grain moyen des particules de matériau dur, et en ce que les particules de matériau dur sont projetées séparément dans le métal formant matrice encore apte à la déformation plastique, de chaque couche, une couche de métal formant matrice étant finalement pulvérisée en guise de couche de recouvrement. Cette solution présente l'avantage suivant, à savoir que les particules de matériau dur conservent leurs arêtes vives et s'accrochent avec leur face inférieure dans le métal formant matrice, de sorte que la résistance à l'abrasion de la couche de dispersion est améliorée Du fait de l'énergie cinétique élevée qui est communiquée aux particules de matériau dur par suite de leur projection à l'aide d'un appareil de projection de particules de matériau dur, ces dernières s'accrochent avec leur face inférieure, dans la couche de métal formant matrice Une incrustation intensive des particules de matériau dur est garantie par le fait que la température de la couche de métal formant matrice se trouve, lors de l'impact, dans une plage dans laquelle la couche de métal formant matrice peut subir une déformation plastique sans grande dépense d'énergie. L'impact du jet dans une zone plastique de la couche de métal formant matrice présente l'avantage de permettre une insertion et un accrochage des particules de matériau dur, sans grande énergie de déformation Grâce à une couche suivante de métal formant matrice, les particules de matériau dur sont finalement intégralement noyées dans le métal formant matrice. Une exécution préférée du procédé prévoit que l'impact du jet de particules de matériau dur se fait dans une zone de la couche de métal formant matrice o les particules de matériau dur qui sont libres ou qui rebondissent, peuvent tomber vers le bas sous l'effet de la gravité On évite ainsi en même temps une accumulation de particules de matériau dur, puisqu'il ne se forme aucune superposition de couches de particules de matériau dur Le jet de particules de matériau dur peut, dans le cas d'une application synchrone de métal formant matrice et de particules de matériau dur, succéder à faible intervalle au jet de métal formant matrice Cet intervalle est limité vers le haut par l'augmentation de la résistance et de la dureté du matériau formant matrice lors du refroidissement du bain de fusion plasma. Si le métal formant matrice et les particules de matériau dur ne sont pas appliqués de manière synchrone, mais successivement de manière cyclique, la pièce de construction avec une couche de métal formant matrice est avantageusement réchauffée, avant l'application de particules de matériau dur, à des températures pour lesquelles le matériau formant matrice peut subir facilement une déformation plastique. Une autre exécution préférée du procédé consiste en ce que la pièce de construction soit soumise successivement à l'action d'un jet de pulvérisation par plasma et d'un jet de particules de matériau dur, grâce à un mouvement d'avance de la pièce, de préférence un mouvement de rotation. Grâce à cette amenée des particules de matériau dur, séparée du jet de pulvérisation par plasma, il est possible, de manière avantageuse, de commander le débit d'insertion en particules de matériau dur Grâce au mouvement d'avance de la pièce de construction, il est possible que l'impact du jet de particules de matériau dur sur le métal formant matrice pulvérisé par plasma, se fasse quelques fractions de seconde après cette pulvérisation, le jet pénétrant ainsi dans un matériau encore facilement susceptible à la déformation plastique Dans le cas d'un mouvement d'avance rotatif, il est avantageusement possible d'appliquer selon une succession rapide, plusieurs couches de métal formant matrice et de particules de matériau dur. Les figures des dessins annexés représentent un exemple d'application de l'invention et montrent: Fig 1 une installation pour l'application d'un revêtement d'effleurement sur un disque de rotor, Fig 2 une coupe transversale du disque de rotor avec la couche d'effleurement. La figure 1 montre une installation pour l'application d'un revêtement d'effleurement ( 1) sur un disque de rotor ( 2) Pour cela, le disque de rotor ( 2) tourne autour de son axe, dans la direction de la flèche ( 3) Un jet de plasma ( 10) en métal formant matrice Ni/Co, est pulvérisé latéralement sur la surface périphérique externe ( 4) du disque de rotor ( 2), à l'aide d'une torche à plasma ( 5) 1/8 de tour plus tard, des particules de matériau dur sont insérées, à l'aide d'énergie cinétique au moyen d'un appareil de projection de particules de matériau dur ( 7), dans le métal formant matrice ( 6) pouvant encore être facilement déformé de manière plastique Les particules de matériau dur ( 8) qui rebondissent ou tombent, peuvent être recueillies par un récipient collecteur non représenté, et être renvoyées à l'appareil de projection de particules de matériau dur ( 7) Cet appareil de projection de particules de matériau dur ( 7) peut se présenter sous la forme d'un pistolet à gaz sous pression avec injection de particules de matériau dur, par exemple de la poudre de céramique, lorsque cette installation de revêtement fonctionne sous atmosphère de protection Dans le cas d'un fonctionnement en chambre sous vide, l'appareil de projection de particules de matériau dur ( 7), est réalisé par exemple sous la forme d'une roue de projection centrifuge. La figure 2 montre une coupe transversale du disque de rotor ( 2) avec sa couche de revêtement d'effleurement ( 1) Au cours du revêtement, les bandes d'épaulement ( 9) sont protégées par recouvrement, de telle sorte que seule la surface périphérique externe ( 4) soit pourvue d'un revêtement de dispersion résistant à l'usure. REVENDICATIONS. 1 Procédé d'application de revêtements de dispersion résistant à l'usure et constitués d'un métal formant matrice et de particules de matériau dur, sur des pièces de construction métalliques ( 2), au moyen d'un procédé de pulvérisation par plasma, caractérisé en ce que le métal formant matrice est appliqué au moyen d'une pulvérisation par plasma, en plusieurs couches minces successives, avec une épaisseur de couche allant de la moitié jusqu'au double du diamètre de grain moyen des particules de matériau dur, et en ce que les particules de matériau dur sont projetées séparément dans le métal formant matrice encore apte à la déformation plastique, de chaque couche, une couche de métal formant matrice étant finalement pulvérisée en guise de couche de recouvrement. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impact du jet de particules de matériau dur se fait dans une zone de la couche de métal formant matrice o les particules de matériau dur qui sont libres ou qui rebondissent ( 8), peuvent tomber vers le bas sous l'effet de la gravité. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce de construction ( 2) est soumise successivement à l'action d'un jet de pulvérisation par plasma ( 10) et d'un jet de particules de matériau dur ( 11), grâce à un mouvement d'avance de la pièce, de préférence un mouvement de rotation ( 3).