Brevet FR2683813A1 — publié le 19930521

Procédez pour réduire La porosité d'un revêtement en matériau coranique teL qu'un revêtement d'atunine. La présente invention a pour objet un procédé pour réduire la porosité de revêtements en matériau céramique à base d'oxyde, tel que L'alumine et/ou L'oxyde de magnésium. Elle concerne plus précisément les revêtements réalisés par projection au moyen de chalumeaux à flamme ou à plasma, qui présentent géneralement une porosité ouverte allant de 5 à 20x. En raison de cette porosité, ces revêtements ne peuvent être utilisés tels queLs à chaud, dans un milieu agressif, car ils auraient une résistance insuffisante à la corrosion. Aussi, en vue de telles applications, on doit traiter ces revêtements pour supprimer la porosité ouverte et ceci peut être effectué, par exemple, par compression isostatique à chaud en appliquant une pression gazeuse sur une enveloppe recouvrant le revêtement, comme il est decrit dans Ceram. Bull., 65, n09 (1986) p. 1306. Cependant, ce traitement presente L'inconve- nient d'être tres onéreux et de ne pas convenir dans le cas ou le revêtement est déposé sur un support fusible ou ductile à faible température. par exemple sur un support en aluminium. La présente invention a precisement pour objet un procédé pour réduire la porosité ouverte d'un revêtement en matériau céramique à base d'oxyde qui présente L'avantage d'être moins onéreux et de pouvoir être utilisé avec des supports fusibles ou ductiles à faible température comme des supports en aluminium. SeLon l'invention, Le procédé pour redire la porosité ouverte d'un revêtement en matériau céramique à base d'oxyde déposé sur un support, consiste à imprégner d'acide orthophosphorique le revêtement en matériau céramique et à soumettre le revêtement imprégné à un traitement thermique pour former "in situ" dans les pores du revêtement un phosphate amorphe d'un élément du matériau céramique. Dans ce procédé, la première étape d'imprégnation par l'acide orthophosphorique conduit à la formation d'un phosphate acide d'un élément entrant dans la composition du revêtement. Ainsi, dans le cas de matériaux céramiques à base d'alumine, on forme un phosphate acide d'aluminium répondant par exemple à la formule : Al(H2P04)3 Cette étape d'imprégnation peut être réalisée à la température ambiante et à la pression atmosphérique par des procédés classiques, par exemple au trempé, au tampon ou par pulvérisation d'une solution d'acide phosphorique, jusqu'à saturation de la porosité du revêtement. A titre d'exemple, on peut utiliser de L'acide phosphorique H3P04 à 85%, ou une solution aqueuse à 61,6% de P205. Après saturation du revêtement par L'acide orthophosphorique, on soumet l'ensemble à un traitement thermique pour former in situ dans les pores du revêtement, un phosphate amorphe d'un élément du matériau céramique. Pour ce traitement thermique, on peut effectuer une montée en température rapide, qui peut atteindre par exemple 10000 C/h. La température et la durée du traitement thermique sont choisies en fonction du phosphate amorphe à former. Ainsi, dans le cas ou le revêtement est à base d'alumine, on peut former un phosphate d'aluminium de formule ALP04 par traitement thermique à une température de 25U C à 4500C pendant de 15 à 6U min. Dans le cas où le revêtement est à base de MgO, on peut former du phosphate de magnésium de formule Mg(P03)2 par traitement thermique à une température de 5000C à 10000C, pendant 15 à 60 min Le procédé de L'invention est donc facile à mettre en oeuvre et il convient pour traiter des revêtements céramiques déposés sur des supports très variés. Ainsi, ce procédé est très intéressant pour la réalisation de pièces en alliages d'aluminium faiblement alliés qui présentent une bonne formabilité à froid et une bonne conductibilité thermique, et dont la résistance aux chocs et aux rayures par des outils métalliques est améliorée, d'une façon économique, sur le plan industriel, par projection de poudres céramiques au moyen d'un chalumeau flamme oxyacétylénique. Généralement, les revêtements obtenus sont très poreux (10 à 20% de porosité ouverte à L'état brut de projection) ; aussi, pour une utilisation à des températures de 20 à 15000C en atmosphère corrosive, le procédé de l'invention est très intéressant pour rendre étanches ces revêtements. Les revêtements de matériaux céramiques susceptibles d'être traités par le procédé de l'invention sont généralement à base d'oxydes tels que Ail203, MgO, Al203-TiO2 ayant des teneurs variables en TiO2, par exemple de 3 à 20% en poids,... etc. Généralement, ces revêtements de matériaux céramiques ont des épaisseurs allant de 10 à 200um, de préférence de 10 à 50pu. En effet, L'épaisseur du revêtement doit être optimisée pour maîtriser les contraintes relatives du support, slil est métallique, et du revêtement céramique au cours du cycLe thermique mis en oeuvre dans le procédé de L'invention. Ainsi, la planéité d'une tôle d'aluminium de îmm d'épaisseur, revêtue d'un dépôt d'alumine ayant une porosité de 15% environ, ne pourra être conservée après le traitement de l'invention que si L'épaisseur du revêtement d'alumine est au plus égale à 50ri. lorsque le matériau de revêtement a une épaisseur plus élevée, il peut être difficile de conserver la forme du support dans le cas où celui-ci est en matériau sensible à la chaleur, par exemple en aluminium. On décrit, ci-après, un exemple de mise en oeuvre du procédé de L'invention. Dans cet exemple, on traite une tôle d'aluminium sur Laquelle a été déposé un revêtement de couleur sombre obtenu par projection à la flamme d'un composé céramique constitué de Alz03-TiO2 ayant une teneur en TiO2 de 3% en poids. L'épaisseur du revêtement est de 50 à 150 pm et sa porosité est de 10 à 20% après projection. Conformément à l'invention, on traite alors ce revêtement en l'imprégnant pendant Smin au trempé, à 200 C, à la pression atmosphérique, par de L'acide orthophosphorique à 85%, puis on le soumet à un traitement thermique à 4000C pendant 30min pour former dans la porosité du revêtement un composé insoluble dans l'eau et amorphe, constitué par du phosphate d'aluminium Ale04. Après ce traitement, on vérifie L'étanchéité du revêtement en déposant une goutte d'eau et une goutte d'huile sur ce dernier et en observant la surface de ce revêtement après 15min de contact avec les gouttes d'eau et d'huile. L'absence d'auréoles formées par capillarité autour des gouttes d'eau et d'huile indique que le revêtement présente une bonne étanchéité. On répète ce traitement sur des revêtements à base de Al203-TiOz ayant des teneurs en TiO2 plus élevées allant jusqu'à 20% en poids. Dans tous les cas, on obtient une étanchéité satisfaisante caractérisée par L'absence d'auréoles formées par capillarité, après 1Smin de contact, autour des gouttes d'eau et d'huile déposées sur la surface du revêtement. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réduire la porosité ouverte d'un revêtement en matériau céramique à base d'oxyde déposé sur un support, caractérisé en ce que l'on imprègne d'acide orthophosphorique le revêtement en matériau céramique et en ce que l'on soumet le revêtement imprégné à un traitement thermique pour former "in situ" dans les pores du revêtement un phosphate amorphe d'un élément du matériau céramique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau céramique de revêtement comprend de L'alumine et en ce que l'on forme in situ du phosphate d'aluminium de formule Ale04. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement est en A1203- TiO2 et comprend de 3 à 20% en poids de TiO2. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on effectue le traitement thermique à une température de 250 à 4500 C, pendant 15 à 6U min. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau céramique de revêtement est à base de MgO et en ce que l'on forme "in situ" du phosphate amorphe de magnésium. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on effectue le traitement thermique à une température de 500 à 10000C, pendant 15 à 60 min. 7. Procédé selon L'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement est de 10 à 200um. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le support est en aluminium.