Brevet FR3008715A1 — publié le 20150123

L'invention est relative à un procédé de protection d'un substrat métallique revêtu par procédé HVOF. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Depuis quelques années, et notamment dans le secteur aéronautique, les revêtements par dépôt de chrome dur sont progressivement remplacés par des dépôts d'un mélange pulvérulent WC-Co-Cr (le mélange pulvérulent contient du Carbure de tungstène, du Cobalt et du Chrome) par procédé HVOF (pour high velocity oxy-fuel). Par HVOF on entend un procédé de projection utilisant une combustion d'un combustible à l'aide d'un comburant afin de générer des gaz, ces gaz permettant d'éjecter le mélange pulvérulent sur un substrat à des vitesses et températures suffisamment élevées pour que le mélange pulvérulent projeté s'accroche sur ce substrat et y forme une couche de revêtement. En général, les couches de revêtement ainsi déposées sont réputées très denses, et il est usuel 20 d'améliorer les qualités de frottement d'une pièce mécanique ainsi revêtue par graissage. La graisse est appliquée par exemple lors de l'insertion de la pièce dans le mécanisme dans lequel elle doit prendre place et dans lequel elle est susceptible d'entrer en contact avec 25 une autre pièce lors d'un déplacement relatif. Bien entendu, la couche de WC-Co-Cr a été préalablement usinée (par exemple par rectification) pour donner à la pièce ainsi revêtue la cote désirée. Cependant, au cours du fonctionnement du 30 mécanisme, la graisse peut disparaître du contact, et provoquer une modification brutale des conditions de frottement entre les deux pièces consécutive au frottement nu, entraînant à la fois une chute de qualités de glissement des pièces, et une usure accélérée. La 35 solution classique est un graissage à fréquence suffisante pour éviter la disparition totale de la graisse. Cependant, il peut exister des circonstances (oubli du graissage, utilisation particulièrement intense au-delà de ce qui a été prévu) qui font que la disparition du graissage n'est pas impossible. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet protéger un substrat métallique revêtu par procédé HVOF d'un revêtement, préférentiellement un revêtement de type WC-Co-Cr, pour éviter le risque de frottement nu. RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un procédé de protection d'un substrat métallique revêtu par procédé HVOF d'un revêtement préférentiellement de type WC-Co-Cr, comprenant l'application sur le revêtement d'un agent lubrifiant qui comprend de particules de lubrifiant solide incorporées dans un fluide ayant une tension superficielle suffisamment basse pour pénétrer dans des pores du revêtement et y entraîner les particules de lubrifiant solide. En effet, les inventeurs se sont aperçus que les revêtements déposés par procédé HVOF et en particulier les revêtements de type de type WC-Co-Cr, bien que très denses, présentent une porosité interconnectée importante, pouvant dépasser 15%, avec une taille de pores très petite (typiquement de l'ordre de 350 nanomètres). L'existence de tels pores est jusqu'à présent passée inaperçue, car des pores aussi petits ne sont généralement pas détectés par les méthodes de mesure de porosité par analyse d'images à des grossissements de x200 à x400 habituellement utilisées dans l'industrie. Cependant, de tels pores peuvent être mis en évidence par porosimétrie mercure, qui permet également de mettre en évidence une connectivité des pores importante. Dès lors, en choisissant un agent lubrifiant dont le fluide présente une tension superficielle suffisamment faible induisant une action capillaire suffisante pour s'infiltrer dans les porosités et fissures du revêtement, on introduit dans l'épaisseur même du revêtement le lubrifiant solide, qui se répartit dans l'épaisseur du revêtement du fait de la connectivité très élevée des pores. On crée ainsi une surface autolubrifiante dont le lubrifiant solide se libère et exerce son pouvoir lubrifiant au fur et à mesure de l'usure du revêtement, sans qu'il soit besoin de relubrifier. Idéalement, l'application de l'agent lubrifiant contenant les particules de lubrifiant est réalisée dans un environnement mis en dépression, sous vide ou mis en surpression par rapport à la pression atmosphérique. Lors de l'application de l'agent lubrifiant, on peut aussi faire varier la pression entre une pression basse, telle qu'un vide d'air et une pression haute de l'environnement. On cherche ici à faciliter la pénétration du lubrifiant dans les pores pour correctement imprégner les revêtements déposés. Idéalement, après application de l'agent lubrifiant et une fois que du lubrifiant s'est introduit dans le réseau de pores ouverts interconnectés du 25 revêtement, on réalise une opération d'obturation mécanique, au moins partielle, de pores du revêtement par usinage et/ou rectification et/ou polissage d'une portion superficielle de ce revêtement. L'opération mécanique d'usinage et/ou de rectification et/ou de polissage a 30 pour effet de déformer plastiquement certains au moins des pores situés à proximité de la surface du revêtement (c'est-à-dire dans une zone superficielle de la couche de revêtement). Cette opération permet de refermer, au moins partiellement, certains des pores situés à la surface du 35 revêtement ce qui limite le passage de libération du lubrifiant introduit dans le réseau de pores interconnectés. On crée ainsi un revêtement présentant un réseau de pores interconnecté contenant du lubrifiant et dont certains des pores placés à proximité de la surface externe du revêtement sont bouchés et d'autres sont ouverts. Ainsi le lubrifiant n'est rendu accessible depuis l'extérieur du revêtement qu'au niveau des pores ouverts débouchant vers l'extérieur du revêtement. Au fur et à mesure de l'usure du revêtement, les pores obturés ou partiellement obturés s'ouvrent et libèrent une part du lubrifiant qu'ils contiennent. Le revêtement présente ainsi à fonction lubrifiante intégrée qui libère son lubrifiant en même temps qu'il s'use. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION A titre d'exemple, on propose de revêtir par procédé HVOF des tiges coulissantes d'atterrisseurs réalisées en acier à haute résistance (en acier 300M selon la norme AMS 6257, ou en acier Aermet 100 selon la norme AMS 6532, traités thermiquement à 1900-2000 Mégapascals) avec un revêtement de type WC-10Co-4Cr avec une dimension moyenne d'agglomérats de 15-45 micromètres, obtenue à partir de carbure de tungstène élémentaire standard (de 1 à 4 micromètres). L'agent lubrifiant choisi est élaboré à partir d'un fluide hydrofuge de type WADIS24 de la société SOCOMORE FINISHING SOLUTIONS. Dans le cadre de l'invention, le fluide est enrichi en y incorporant des particules de lubrifiant solide, par exemple du graphite, du disulfure de molybdène, du disulfure de tungstène. Bien entendu, on prendra soin que les lubrifiants solides ainsi introduits aient une taille suffisamment faible pour pouvoir pénétrer des les pores du revêtement. L'agent lubrifiant est déposé au pinceau ou par pulvérisation sur le revêtement. Le fluide forme un film monomoléculaire étanche à la surface du revêtement et s'insinue dans les pores du revêtement en entraînant avec lui les particules de lubrifiant solide. On obtient ainsi une pièce avec un revêtement 5 HVOF autolubrifié dont les lubrifiants solides sont progressivement libérés lors de l'usure en service du revêtement. Le fluide préconisé est compatible avec les huiles minérales, de sorte que la pièce peut être mise 10 rapidement en contact avec un autre lubrifiant. Cependant, si ce lubrifiant venait à manquer lors de la vie de la pièce, le mécanisme d'autolubrification prendrait le relais pour protéger la pièce d'un risque de frottement nu. 15 Par ailleurs, le fluide a pour action de chasser l'eau de la surface de la tige et concourt donc à la protection de la tige contre la corrosion. Un tel traitement peut être effectué alors que le revêtement a été rectifié. Cependant, un tel traitement 20 peut se faire avant rectification, car cela augmente la pénétration du lubrifiant dans les pores ouverts préférentiellement interconnectés entre eux (la rectification a pour effet de refermer des pores situés en surface du revêtement). Dès lors le lubrifiant est 25 libéré au fur et à mesure de l'usure du revêtement et en particulier au fur et à mesure de l'usure des pores fermés ou partiellement fermés qui contiennent du lubrifiant. L'invention n'est pas limitée à ce qui vient 30 d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier, bien que l'agent lubrifiant décrit ici contienne un fluide hydrofuge WADIS24, on pourra bien sûr utiliser tout autre fluide ayant une 35 tension superficielle suffisamment basse pour favoriser sa pénétration dans les pores du revêtement, par exemple du perchloréthylène. Par exemple, on utilisera du disulfure de molybdène micrométrique, du graphite, mélangés avec un agent liant inorganique, par exemple du silicate de sodium, le tout mouillé par du perchloréthylène. REVENDICATIONS1. Procédé de protection d'un substrat métallique revêtu par procédé HVOF d'un revêtement, comprenant l'application sur le revêtement d'un agent lubrifiant qui comprend des particules de lubrifiant solide incorporées dans un fluide ayant une tension superficielle suffisamment basse pour pénétrer dans les pores du revêtement et y entraîner les particules de lubrifiant solide. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le revêtement est de type WC-Co-Cr. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les particules de lubrifiant solides sont choisies parmi le graphite, le disulfure de molybdène, le disulfure de tungstène. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel après application de l'agent lubrifiant, on réalise une opération mécanique d'obturation, au moins partielle, de pores du revêtement par usinage et/ou rectification et/ou polissage d'une portion superficielle de ce revêtement.