Brevet FR2763603A1 — publié le 19981127

LAME COMPOSITE UTILISABLE NOTAMMENT DANS L'INDUSTRIE PAPETIERE La présente invention concerne une lame composite utilisable notamment dans l'industrie papetière, en particulier comme une racle en contact glissant avec une matière de couchage en mouvement relatif par rapport à ladite lame. De telles racles qu'il s'agisse de lames désignées sous le terme anglais de "doctor blade" ou de lames en contact direct avec la surface externe et dure d'un cylindre, sont connues et décrites par exemple dans GB 2 295 400, GB 2 128 551, EP 0 430 618, US 5 292 382 et FR2534609. Les lames de l'art antérieur comprennent un substrat conférant à la lame ses propriétés mécaniques, notamment la tenue mécanique, la souplesse, etc..., et un revêtement d'interfaçage qui est déposé sur ledit substrat à l'aide de diverses techniques telles que la projection thermique appelée également projection plasma. Dans une demande de brevet, non encore publiée, le déposant décrit des perfectionnements aux lames antérieures, lesquels consistent principalement à réaliser le revêtement d'interfaçage sous une épaisseur au moins égale à 60 pm et comprenant en majorité une base complexe cohésive comprenant plusieurs composants inertes et un agent de modification, la caractéristique d'interfaçage pouvant être réglée en faisant varier un ou plusieurs des paramètres liés à la porosité et/ou coefficient de frottement du revêtement d'interfaçage, à la mouillabilité de la surface externe dudit revêtement ou encore à la dureté de ce même revêtement. Les travaux effectués sur ce dernier type de lame perfectionnée ont montré que le choix des particules métalliques projetées sur le substrat ainsi que leur teneur pondérale dans le mélange avaient leur importance. De même, la structure du revêtement pouvait conduire à des propriétés différentes en fonction de la destination de la lame. En effet, lorsque le revêtement est effectué en plusieurs passes sur le substrat, la réactivité des particules avec l'air modifie substantiellement les propriétés dudit revêtement, notamment son pouvoir d'accrochage ou sa mouillabilité. La présente invention a pour objet une lame composite comprenant un substrat conférant à ladite lame l'essentiel des propriétés mécaniques, un revêtement d'interfaçage déposé sur au moins une partie d'au moins une des faces dudit substrat, ledit revêtement s'étendant longitudinalement suivant la direction de ladite lame et transversalement à partir d'au moins un bord de contact longitudinal et sur une épaisseur donnée, ledit revêtement étant constitué par un matériau de contact comprenant un mélange d'une base complexe cohésive comprenant plusieurs composants inertes et d'un agent de modification de ladite base complexe, caractérisée en ce que le matériau de contact comprend, du côté du substrat, une épaisseur d'au moins 5 zm de composants non oxydés et, du côté du bord de contact, d'au moins une épaisseur de 5 ,um de composants oxydés. De cette manière, on réalise un bon accrochage direct du revêtement sur le substrat et on confere au revêtement, du côté du bord de contact une bonne mouillabilité nécessaire dans l'application en tant que racle de contact glissant sur une matière de couchage. En tant que composants inertes on choisit des tensio-actifs sélectionnés dans le groupe comprenant notamment le B, Si, Al, Mn, Ti, Ag, Mo, pouvant être complétés par des métaux tels que Fe, Cr, Ni. Les teneurs pondérales peuvent varier entre certaines limites, ramenées au poids total du revêtement déposé sur le substrat. C'est ainsi que les teneurs dans le mélange de la base cohésive peuvent être B de 0,5 à 6 % Si de 0,2 à 10 % Ai de 1 à 20 % Mn de 0,6 à 3 % Ti de 1 à 85 % Agde0,2à3 % Mode 1 à20 % Fede0,5à4 % Crde4à 17 % Ni en complément à 100 % Les composants qui assurent une bonne dureté au revêtement sont choisis, de préférence, parmi le B, Si, Mn, Ti, Mo et Fe, alors que la mouillabilité est conférée par les oxydes de ces mêmes composants, dans une proportion assez importante et/ou par les oxydes d'Al, Cr, Ni. On améliore également la dureté du revêtement en incorporant du carbone en tant qu'agent de modification, par exemple dans une teneur en poids comprise entre 0,5 et 30 % Un revêtement selon l'invention et réalisé avec du titane pur a procuré d'excellents résultats quant à l'accrochage sur un substrat en acier et à la mouillabilité conférée par les oxydo nitrures de titane qui se sont formés avec l'azote de l'air lors de la projection plasma des particules de titane dans les dernières passes du chalumeau plasma. Dans l'application particulière de la lame selon l'invention, en tant que racle de contact glissant avec une matière de couchage, il est préférable de réaliser un revêtement présentant une porosité inférieure à 4 % en volume, la taille surfacique des pores n'excédant pas 20 llm2. De préférence, au moins 80 % de la porosité est constituée de pores dont la taille surfacique est inférieure à 10 clam2. La porosité préconisée a permis de constater qu'on évitait les problèmes rhéologiques lors du couchage, les meilleurs résultats ayant été obtenus lorsque 90 % de la porosité était constituée par des pores dont la taille surfacique était inférieure à 10 Hum2. Pour obtenir un revêtement d'interfaçage tel que défini précédemment, on utilise, de préférence aux autres techniques de dépôt telles que dépôt en phase vapeur sous vide, galvanoplastie, etc... qui peuvent convenir également, une projection plasma, sur le substrat, de particules d'un ou plusieurs composants métalliques indiqués ci-dessus, dans un flux gazeux à haute température et à très grande vitesse (supersonique). Diverses techniques de projection thermique sont disponibles comme, par exemple, la technique dite HVOF ("high velocity oxy fuel") mise en oeuvre par exemple dans le dispositif CDS fabriqué par SULZER METCO. Suivant un premier mode de réalisation, on projette les particules métalliques directement sur le substrat, chaque passage au passe du chalumeau plasma étant effectué longitudinalement suivant la direction de ladite lame et transversalement à partir d'au moins le bord de contact longitudinal de ladite lame, et de telle sorte que le temps de séjour entre le point d'impact de la particule en fusion sur le substrat et son point de refroidissement soit le plus court possible, ce qui permet d'éviter la formation d'oxydes qui seraient préjudiciables à un bon accrochage desdites particules sur le substrat. Ce temps de séjour réduit est maintenu à chaque passage du chalumeau plasma jusqu'à ce qu'au moins une épaisseur de 5 pm de revêtement ait été formée. Puis on dépose la majeure partie du revêtement en augmentant, si on le souhaite, le temps de refroidissement des particules en fusion déposées sur le substrat. De toutes les manières, pour au moins les cinq derniers microns du revêtement, on refroidit plus lentement de manière à former des oxydes. Suivant un autre mode de réalisation, on peut déposer une souscouche sur le substrat avant de procéder à la projection plasma des particules, l'épaisseur de la sous-couche qui est de préférence une souscouche de Ni-Cr ou de Ni-Al est faible par rapport à l'épaisseur du revêtement proprement dit qui est de l'ordre du millimètre. I1 est également possible selon l'invention d'utiliser les tensio-actifs avec une matrice céramique du type alumine, zircone et autre. De même, les tensio-actifs sont utilisés à l'état pur ou à l'état partiellement ou totalement oxydé, nitruré ou carburé, les compléments pouvant être des métaux ou des céramiques. La lame composite selon l'invention comprend un matériau de contact comportant au moins 80 % de titane pur et environ 15 à 20 % d'oxynitrure de titane en surface. REVENDICATIONS 1. Lame composite comprenant un substrat conférant à ladite lame l'essentiel des propriétés mécaniques, un revêtement d'interfaçage déposé sur au moins une partie d'au moins une des faces dudit substrat, ledit revêtement s'étendant longitudinalement suivant la direction de ladite lame et transversalement à partir d'au moins un bord de contact longitudinal et sur une épaisseur donnée, ledit revêtement étant constitué par un matériau de contact comprenant un mélange d'une base complexe cohésive comportant plusieurs composants inertes et d'un agent de modification de ladite base complexe, caractérisée en ce que le matériau de contact comprend, du côté du substrat, une épaisseur d'au moins 5 llm de composants non oxydés et, du côté du bord de contact, d'au moins une épaisseur de 5 pm de composants oxydés. 2. Lame composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que les composants sont des tensio-actifs choisis parmi le groupe comprenant le B, Si, Al, Mn, Ti, Ag, Cu, Mo, et pouvant être complétés par des métaux tels que Fe, Cr, Ni dont les teneurs dans le mélange sont: Bde0,5à6 % Si de 0,2à 10 % Aide 1 à 20 % Mn de 0,6 à 3 % Ti de 1 à 85 % Ag de 0,2 à 3 % Mo de 1 à 20 % Fede0,5à4 % Cr de 4 à 17 % Ni en complément à 100 % 3. Lame composite selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les tensio-actifs sont utilisés à l'état pur ou à l'état partiellement ou totalement oxydé, nitruré ou carburé, les compléments pouvant être des métaux ou des céramiques. 4. Lame composite selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les tensio-actifs sont utilisés avec une matrice céramique, par exemple une matrice d'alumine ou de zircone. 5. Lame composite selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau de contact présente en surface et à l'échelle d'une observation micrographique une porosité dont la taille surfacique des pores n'excède pas 20 clam2. 6. Lame composite selon la revendication 5, caractérisée en ce que 90 % de la porosité est constituée par des pores dont la taille surfacique est inférieure à 10 pm2. 7. Lame composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'agent de modification est le carbone dont la teneur dans le mélange est comprise entre 0,5 et 30 % . . 8. Lame composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement d'interfaçage est lié au substrat par une couche intermédiaire. 9. Lame composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau de contact comprend au moins 80 % de titane pur et environ 15 à 20 % d'oxynitrure de titane en surface.