Brevet FR2979074A1 — publié le 20130222

La présente invention concerne un procédé de protection d'une pièce en composite. Les pièces en composite susceptibles d'être soumises en service à une érosion et/ou des impacts doivent être protégées par un revêtement de surface, afin de prolonger leur durée de vie. Dans la présente demande, on entend par pièce en composite une pièce constituée partiellement ou entièrement d'un ou plusieurs matériaux composites, et dont une partie au moins de la surface est une surface en matériau composite. Un matériau composite est défini comme un matériau constitué d'au moins deux phases distinctes, chaque phase étant en un matériau distinct : une matrice, et un renforcement noyé dans cette matrice. Ce renforcement est en général une préforme fibreuse, constituée de fibres longues tissées, tressées, ou superposées en couches. Ce renforcement peut également être constitué de fibres courtes, ou de particules. La matrice est par exemple une céramique, un alliage métallique, ou un polymère, et le renforcement un alliage métallique, un polymère, ou une céramique. Les pièces en composite soumises en service à une érosion et/ou des impacts sont notamment des pièces dans une turbine aéronautique (moteurs d'avion), par exemple des aubes de soufflantes. Ainsi, de telles pièces en composite, lorsqu'elles ne sont pas protégées, sont susceptibles de subir en fonctionnement des dégradations très importantes dues à l'érosion et aux impacts d'objets extérieurs tels que des gravillons, grêlons. Le revêtement utilisé pour la protection d'une aube doit en outre épouser la surface de l'aube de façon à lui conserver son profil aérodynamique, et pouvoir être retiré et redéposé à volonté afin de permettre la réparation de l'aube. Une solution existante pour protéger une telle pièce 1 en composite est illustrée en figure 3. La figure 3 est une coupe de la pièce 1. On colle sur une portion 15 de la surface 10 de la pièce 1 un film polyuréthane 110 d'une épaisseur d'environ 500 pm (microns), puis on revêt ce film 110 d'une peinture 120 comprenant une couche de primaire puis une couche de finition. C'est le film polyuréthane 110 qui présente une bonne résistance à l'érosion et aux impacts. Cependant, cette solution est coûteuse car l'utilisation d'un film polyuréthane d'une part génère des coûts supplémentaires (matière, adhésif pour le collage, étuve, outillages de positionnement du film), d'autre part impose un cycle de fabrication plus long, et des contraintes lors de la certification de la pièce après revêtement (qualification de la tenue du film sur la pièce et de la tenue de la peinture sur le film). La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention vise à proposer un procédé de revêtement d'une pièce en composite qui permette de manière économique de protéger efficacement cette pièce contre l'érosion et les impacts. Ce but est atteint grâce au fait que ce procédé comprend les étapes suivantes (a) On fournit une pièce solide en composite dont une portion de la surface en composite présente une rugosité avec un écart moyen arithmétique Ra supérieur à 0,6 pm et est sensiblement absente de produits externes, (b) On dépose une couche de peinture directement sur la portion de surface, sans dépôt préalable de couche d'accroche sur cette portion, (c) On polymérise la couche de peinture. Grâce à ces dispositions, le procédé de protection de la surface de la pièce est simplifié, car il n'est plus nécessaire d'y déposer un film. Ce procédé est donc moins couteux. De plus, le coût de ce procédé est encore réduit du fait que le dépôt d'une couche d'accroche (appelée primaire) n'est pas nécessaire. En effet, la rugosité de la surface de la pièce est telle qu'elle permet de s'affranchir du dépôt d'une couche d'accroche sur la surface préalablement au dépôt de la couche de peinture. Le procédé dans son ensemble est ainsi simplifié et prend moins de temps. Avantageusement avant l'étape (a), on effectue un sablage de cette portion de surface de façon à lui conférer cette rugosité. Cette opération de sablage n'est pas nécessaire si la portion de surface de la pièce fournie présente déjà la rugosité désirée. Dans le cas contraire, cette opération de sablage permet d'obtenir la rugosité désirée de façon efficace et pratique, et s'insère aisément dans la gamme de finition d'une pièce 2 9 79074 3 L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : 5 - la figure 1 est une vue en coupe d'une portion de la surface d'une pièce en composite ayant subi le procédé de protection selon l'invention, la figure 2 est une représentation schématique de la rugosité d'une partie de la surface d'une pièce, qui montre les quantités 10 utilisées dans la définition des paramètres Ra et Rt qualifiant cette rugosité, la figure 3 est une vue en coupe d'une portion de la surface d'une pièce en composite ayant subi le procédé de protection selon l'art antérieur. 15 On fournit une pièce 1 en composite (étape (a) du procédé selon l'invention). Ainsi, la pièce 1 est constituée partiellement ou entièrement d'un ou plusieurs matériaux composites (un matériau composite étant tel que défini ci-dessus), et une partie ou la totalité de la surface de cette pièce 1 20 est une surface 10 en composite (c'est-à-dire que la surface 10 est la surface d'un matériau composite de la pièce 1). On considère une portion 15 de la surface 10 en composite de la pièce 1, cette portion 15 présentant une rugosité avec un écart moyen arithmétique Ra supérieur à 0,6 pm (voir ci-dessous) et étant sensiblement absente de produits 25 externes. Selon l'invention, on dépose une couche de peinture 20 sur la portion 15 de la surface 10 (étape (b) du procédé). La peinture est déposée après réalisation de la pièce 1 formant le substrat. Cette pièce 1 (et sa surface 10) est donc à l'état solide au 30 moment de l'application de la couche 20. Puis on polymérise la couche de peinture 20 (étape (c)). Dans le procédé selon l'invention, il n'est pas utilisé de couche d'accroche, c'est-à-dire que la couche de peinture 20 est déposée directement sur la portion 15 de la surface 10 de la pièce 1. 35 L'écart moyen arithmétique de la rugosité sur une région donnée est le paramètre Ra défini par : Ra = S if iz(x,y)I - dxdy où S est la superficie de la région, P est le plan moyen de la rugosité sur cette région, où la hauteur z(x,y) est la distance entre le point M de la surface de la cette région et le point N projection du point M dans le plan P selon une perpendiculaire au plan P, et où x et y caractérisent la position du point N dans un repère du plan P (voir figure 2). La notation I z désigne la valeur absolue de z. Selon l'invention, l'écart moyen arithmétique de rugosité Ra sur la portion 15 est supérieur à 0,6 pm. Ainsi, la rugosité de la portion 15 est suffisamment élevée pour permettre une bonne accroche de la couche de peinture 20 sur la portion 15. Cette accroche s'effectue grâce aux cavités débouchantes que constituent les creux de la portion 15, et grâce à une surface de contact entre la peinture et la portion 15 qui est plus importante. Par exemple, l'écart moyen arithmétique de rugosité Ra est supérieur à 1,5 pm, ce qui permet une encore meilleure accroche de la couche de peinture 20 sur la portion 15. Avantageusement, la valeur maximale Rt de la hauteur z(x,y) des rugosités sur la portion 15 est inférieure à 50 pm. Ainsi, on évite que l'épaisseur de la couche de peinture 20 au droit des pics les plus grands de la surface 10 (c'est-à-dire la distance entre un des sommets de ces pics et la surface libre de la couche 20) soit sensiblement diminuée, voire que les pics les plus hauts de la surface 10 transpercent la couche de peinture 20. Pour obtenir une rugosité possédant les caractéristiques ci-dessus, on peut effectuer un sablage de la portion 15 de surface 10. Selon l'invention la portion 15 de surface 10 est sensiblement absente de produits externes, c'est-à-dire qu'elle est suffisamment propre. Pour obtenir une telle propreté, on peut effectuer un nettoyage de la portion 15 de surface 10. Avantageusement, la peinture utilisée est une peinture à base polyuréthane, car une telle peinture présente une résistance à l'érosion supérieure à celle d'autres peintures. Avantageusement, l'épaisseur de la couche de peinture 20 sur la portion 15 de la surface 10 en tout point de cette portion 15 est au moins égale à 200 pm. L'épaisseur de la couche de peinture 20 est mesurée perpendiculairement à sa surface libre, et est la distance entre cette surface libre et la surface 10 de la pièce 1. Les essais effectués par les inventeurs sur des pièces munies d'un revêtement de protection déposé selon le procédé de l'invention montrent que la couche de peinture est alors suffisamment épaisse pour protéger de façon durable la pièce 1. Avantageusement, l'épaisseur de la couche de peinture 20 sur la portion 15 de la surface 10 en tout point de cette portion 15 est au moins 10 égale à 500 pm. La protection de la pièce 1 est alors encore plus efficace. Avantageusement, la couche de peinture 20 déposée sur la portion 15 de la surface 10 comprend une première sous-couche 21 et une deuxième sous-couche 22 de couleur différente de la couleur de la 15 première sous-couche 21, et, à l'étape (b), on dépose la couche de peinture 20 selon les sous-étapes suivantes : (b1) On dépose la première sous-couche de peinture 21, (b2) On sèche ladite première sous-couche de peinture 21, (b3) On dépose ladite deuxième sous-couche de peinture 22, 20 (b4) On sèche ladite deuxième sous-couche de peinture 22. Lorsque l'usure de la deuxième sous-couche de peinture 22 est devenue suffisamment importante pour révéler la première sous-couche de peinture 21 située en dessous de cette deuxième sous-couche 22, cette situation est aisément identifiable visuellement grâce à la différence de 25 couleur entre ces deux sous-couches. Ainsi, on peut sans attendre réparer la couche 20 en redéposant localement une deuxième sous-couche de peinture 22, avant que l'usure de la première sous-couche de peinture 21 atteigne la surface 10 de la pièce 1. 30 L'invention concerne également une pièce en composite ayant subi le procédé selon l'invention tel que décrit ci-dessus, en particulier une pièce de turbomachine aéronautique. REVENDICATIONS1. Procédé de protection d'une pièce en composite, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : (a) On fournit une pièce (1) solide en composite dont une portion (15) de la surface (10) en composite présente une rugosité avec un écart moyen arithmétique Ra supérieur à 0,6 pm et est sensiblement absente de produits externes, (b) On dépose une couche de peinture (20) directement sur ladite portion (15) de surface, sans dépôt préalable de couche d'accroche sur ladite portion (15), (c) On polymérise ladite couche de peinture (20). 2. Procédé de protection d'une pièce en composite selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite couche de peinture (20) a une épaisseur au moins égale à 200 pm. 3. Procédé de protection d'une pièce en composite selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que, avant l'étape (a), on effectue un sablage de ladite portion (15) de surface (10) de façon à lui conférer ladite rugosité. 4. Procédé de protection d'une pièce en composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'à l'étape (a), on effectue un nettoyage de ladite portion (15) de surface (10) de façon à la nettoyer de produits externes. 5. Procédé de protection d'une pièce en composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce ladite couche de peinture (20) est à base polyuréthane. 6. Procédé de protection d'une pièce en composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ladite portion (15) de la surface (10) en composite présente une rugosité avec un écart moyen arithmétique de rugosité Ra supérieur à 1,5 pm. 7. Procédé de protection d'une pièce en composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la valeur maximale Rt de la hauteur des rugosités sur ladite portion (15) est inférieure à 50 pm. 8. Procédé de protection d'une pièce en composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'à l'étape (b)ladite couche de peinture (20) comprend une première sous-couche (21) et une deuxième sous-couche (22) de couleur différente de la couleur de ladite première sous-couche (21), et en ce qu'on dépose ladite couche de peinture (20) selon les sous-étapes suivantes : (b1) On dépose ladite première sous-couche (21) de peinture, (b2) On sèche ladite première sous-couche (21) de peinture, (b3) On dépose ladite deuxième sous-couche (22) de peinture, (b4) On sèche ladite deuxième sous-couche (22) de peinture. 9. Pièce en composite (1) ayant subi un procédé de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes.