Brevet FR3032976A1 — publié le 20160826

DOMAINE DE L'INVENTION Le présent exposé concerne un procédé de dépôt local de métal précieux sur un substrat afin de le protéger de certaines agressions, et tout particulièrement de la corrosion. Un tel procédé peut être utilisé pour doter une pièce aéronautique d'un revêtement anticorrosion à chaud par exemple ou pour retoucher localement un tel revêtement qui aurait été abimé. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les aubages des turbines haute-pression de turbomachines aéronautiques sont soumises à des températures très élevées causées par la circulation des gaz brûlés issus de la chambre de combustion de la turbomachine située juste en amont. Ces aubages sont dès lors très sensibles à certains phénomènes de corrosion à chaud. Ainsi, pour protéger ces aubages, il est connu de les munir d'un revêtement de protection incluant très fréquemment du platine ou d'autres métaux précieux : on connait en particulier le revêtement NiPtAI qui est particulièrement performant. Ces revêtements de métaux précieux, généralement obtenus par 20 déposition électrolytique, sont toutefois fragiles et peuvent être endommagés lors d'un impact ou d'un choc accidentel au cours de la fabrication de la pièce, par exemple lors des manipulations ayant lieu durant les opérations par voie thermochimique comme l'aluminisation. Or, à ce jour, aucune méthode satisfaisante n'est connue pour 25 retoucher le défaut ainsi crée. En effet, habituellement, un nouveau dépôt complet est réalisé sur l'ensemble de la pièce pour couvrir de tels défauts. Dans d'autres cas, lorsque les défauts observés sont trop importants, le revêtement est intégralement retiré et un nouveau dépôt de métal précieux est réalisé sur la pièce. On comprend donc naturellement que de 30 telles corrections sont longues, fastidieuses, et surtout couteuses en raison du temps perdu et des métaux précieux ainsi gaspillés. Dès lors, certaines solutions de retouche locales ont été imaginées mais ne sont pas satisfaisantes. L'une d'entre elles vise à appliquer localement une peinture organométallique ; toutefois, les épaisseurs de 35 couches obtenues sont alors beaucoup trop faibles, ce qui nécessite de 3032976 2 répéter le dépôt de nombreuses fois avec, à chaque fois, une étape de cuisson intermédiaire, ce qui bien sûr n'est pas réaliste industriellement. Il existe donc un réel besoin pour un procédé de dépôt local de métal précieux sur un substrat qui soit dépourvu, au moins en partie, des 5 inconvénients inhérents aux méthodes connues précitées. PRESENTATION DE L'INVENTION Le présent exposé concerne un procédé de dépôt local de métal précieux sur un substrat, comprenant les étapes suivantes : fabrication 10 d'une feuille vecteur comprenant une feuille support portant un revêtement pâteux contenant un métal précieux et un liant organique, transfert du revêtement pâteux depuis la feuille support sur le substrat, traitement thermique de consolidation réalisé à une température comprise entre 300 et 800°C. 15 Dans le présent exposé, on entend par « métal précieux » le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium, le platine, l'or, un alliage d'un nombre quelconque de ces derniers ou encore un alliage d'un nombre quelconque de ces derniers avec un ou plusieurs autres métaux moins nobles, comme le nickel, le cobalt, l'argent ou l'aluminium pour ne citer que ces exemples, dont la proportion ne dépasse pas 30% en masse au moment du dépôt (des traitements thermiques ultérieurs pouvant altérer la composition du matériau par diffusion). De tels métaux précieux possèdent une grande résistance à l'oxydation à chaud et agissent ainsi comme éléments dopant pour des revêtements anti oxydo-corrosion, soit en formant une couche superficielle protectrice, soit en formant des combinaisons complexes avec la surface du substrat, soit encore en diffusant légèrement dans la surface du substrat. Un tel procédé permet alors un dépôt local d'un tel métal précieux pour retoucher par exemple un revêtement existant qui aurait été abîmé. De cette manière, seule la zone du substrat qui le nécessite fait l'objet du dépôt, ce qui permet d'économiser ledit métal précieux. La retouche est également facilitée et permet un gain de temps par rapport à la reprise complète de la pièce. Un tel procédé peut également permettre de doter d'un revêtement de protection une pièce dont la géométrie est complexe et se prête difficilement à l'électro-déposition classique. 3032976 3 De plus, le caractère pâteux du revêtement, assuré par le liant organique, facilite la mise en forme du revêtement de telle sorte que l'on peut facilement accorder sa géométrie avec celle de la pièce à revêtir ou du défaut à retoucher. Le liant organique renforce également la cohésion 5 du revêtement pâteux et réduit sa fragilité au moment de son transfert et de son positionnement sur le substrat. Il permet également une meilleure accroche sur le substrat, en particulier lorsque celui possède des rugosités de surface. Le traitement thermique de consolidation permet l'évaporation de la 10 phase organique et donc la consolidation de la phase métallique du revêtement sur le substrat. Dans certains modes de réalisation, le métal précieux est contenu dans le revêtement pâteux sous la forme d'une poudre mélangée au liant organique. La finesse de cette poudre peut notamment être inférieure à 1 15 dam ou encore inférieure à 0,1 pm. Dans certains modes de réalisation, le liant organique est contenu dans le revêtement pâteux à hauteur de 0,5 à 5% en masse. Dans certains modes de réalisation, le liant organique comprend un composé gélifiant. 20 Dans certains modes de réalisation, le revêtement pâteux possède une épaisseur inférieure ou égale à 7 pm, de préférence inférieure ou égale à 1 pm. Cette gamme d'épaisseurs assure une bonne protection du substrat. En outre, plus le revêtement est fin, plus il s'adaptera facilement à la géométrie du substrat. Le cas échéant, plusieurs couches de 25 revêtement peuvent être superposées. Dans certains modes de réalisation, l'étape de fabrication de la feuille vecteur comprend la réalisation d'une feuille de dessin dans laquelle est découpé un motif, la mise en place d'une pâte comprenant ledit métal précieux et ledit liant organique au niveau de la découpe de la feuille de 30 dessin posée sur la feuille support , la compression de l'ensemble formé par la feuille support, la pâte et la feuille de dessin de manière à obtenir le revêtement pâteux dans l'espace délimité par la découpe de la feuille de dessin, et le retrait de la feuille de dessin. Un tel procédé permet de régler facilement la géométrie du revêtement, l'épaisseur et la forme du 35 revêtement étant défini par l'épaisseur de la feuille de dessin et le motif de sa découpe : en effet, en comprimant l'ensemble ainsi formé, la pâte 3032976 4 se répand régulièrement dans l'espace découpé de la feuille de dessin de telle sorte que la géométrie du revêtement pâteux corresponde au motif en creux de la feuille de dessin. Dans certains modes de réalisation, le substrat est une pièce en 5 métal, en alliage métallique ou en superalliage. Il s'agit de préférence d'un superalliage à base nickel, cobalt, fer, ou d'acier allié. Dans certains modes de réalisation, le substrat est une pièce aéronautique soumise à un environnement chaud. Dans le présent exposé, on entend par « environnement chaud », par opposition à 10 « environnement froid », un environnement soumis aux hautes températures des gaz brulés d'une turbomachine : il peut donc s'agir notamment d'une pièce de chambre de combustion ou de turbine. Cette pièce peut notamment être soumise à des températures supérieures à 1000°C ou encore supérieures à 1150°C. 15 Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, avant l'étape de transfert, une étape de sablage et/ou de dégraissage du substrat. Ceci permet de préparer la surface du substrat pour améliorer l'adhérence du revêtement. En particulier, l'étape de sablage induit des rugosités de surface sur le substrat facilitant l'accroche du revêtement. 20 Dans certains modes de réalisation, la feuille vecteur peut être découpée avant l'étape de transfert pour corriger la géométrie du revêtement pâteux. Dans certains modes de réalisation, la feuille support est une feuille gélatinée sèche. La feuille support est ainsi rigide lorsqu'elle est sèche et 25 flexible lorsqu'elle est humidifiée en raison de l'hydratation de la gélatine. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, avant l'étape de transfert, une étape d'humidification de la feuille vecteur. Ceci facilite le décollement du revêtement pâteux de la feuille support (et ceci quelle que soit la nature de cette dernière) et permet de manipuler 30 facilement le revêtement pâteux et éventuellement de corriger sa position sur le substrat. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, après l'étape de transfert, une étape d'assèchement du revêtement pâteux. Une telle étape permet de bloquer la position du revêtement 35 pâteux sur le substrat. 3032 9 76 5 Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, après l'étape de transfert, une étape de compression du revêtement pâteux sur le substrat. Ceci permet de faire pénétrer le revêtement pâteux dans la rugosité de surface du substrat et d'éliminer le cas échéant un 5 excès d'eau encore présent dans le revêtement. Dans certains modes de réalisation, la durée du traitement thermique de consolidation est comprise entre 5 à 60 minutes. La durée préférée peut varier en fonction de la nature du liant, du substrat et de la température du traitement thermique notamment. 10 Dans certains modes de réalisation, l'étape de traitement thermique de consolidation est réalisée sous air ou sous gaz neutre, par exemple de l'argon. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, après l'étape de traitement thermique de consolidation, un traitement 15 thermique de diffusion réalisé à une température comprise entre 700 et 1200°C, de préférence entre 850 et 1100°C. Un tel traitement permet d'assurer une accroche chimique du revêtement déposé par diffusion. Cette diffusion peut s'effectuer en profondeur vers le substrat et, dans une moindre mesure, latéralement vers un éventuel revêtement déjà en place 20 autour de la zone. Dans certains modes de réalisation, le traitement thermique de diffusion est réalisé sous air. Dans d'autres modes de réalisation, il est réalisé sous vide (on entend ici un vide meilleur que 10-1 mbar) 25 Dans certains modes de réalisation, la durée du traitement thermique de diffusion est comprise entre 1 et 3 heures. Dans certains modes de réalisation, le dépôt local est une retouche d'un revêtement endommagé ou incomplet du substrat. Le présent exposé concerne également une pièce aéronautique 30 munie d'un revêtement dont au moins une portion est obtenue à l'aide du procédé de dépôt selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents. Le présent exposé concerne également une turbomachine comprenant une pièce aéronautique de ce type. 35 Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'exemples de 3032976 6 réalisation du procédé proposé. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 5 Les dessins annexés sont schématiques et visent avant tout à illustrer les principes de l'invention. Sur ces dessins, d'une figure (FIG) à l'autre, des éléments (ou parties d'élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de référence. 10 La FIG 1 est une vue en coupe d'un substrat muni d'un revêtement présentant un défaut. La FIG 2 est une vue en plan d'une feuille de dessin. La FIG 3 est une vue en coupe d'un ensemble formé par la feuille de dessin, une pâte de métal précieux et une feuille support avant 15 étalement de la pâte. La FIG 4 est une vue en coupe du même ensemble après étalement de la pâte. La FIG 5 est une vue en coupe d'une feuille vecteur. La FIG 6 est une vue en coupe d'un substrat et de son revêtement 20 retouché. Les FIG 7A et 7B sont des graphes comparatifs illustrant les résultats d'une spectroscopie par dispersion de rayon X d'une pièce test avant et après dépôt d'un revêtement selon l'invention. 25 DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLE(S) DE REALISATION Afin de rendre plus concrète l'invention, un exemple de procédé est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Il est rappelé que l'invention ne se limite pas à cet exemple. Ce procédé vise à combler localement une lacune L dans un 30 revêtement anticorrosion 11 déposé préalablement sur une pièce de turbine 10. Dans cet exemple, représenté à la FIG 1, le revêtement 11 comprend essentiellement un alliage d'or et de palladium. Pour schématiser, la lacune à retoucher L possède ici une forme triangulaire ; naturellement, ce procédé peut s'adapter à n'importe quelle géométrie de 35 retouche ou de substrat. 3032 9 76 7 On prépare tout d'abord une feuille dite de dessin 20, représentée à la FIG 2, en découpant dans une feuille en papier imprégné de cellulose l'épaisseur correspond à l'épaisseur du revêtement souhaité, ici 1 pm, un motif 21 prenant la forme de la retouche souhaitée, en l'espèce une forme 5 triangulaire. Il peut également s'agir d'un feuille en plastique semi-rigide ou tout autre support étanche à l'eau et suffisamment souple. On prépare en parallèle une pâte de métal précieux 32 contenant au moins 90% en masse d'une poudre d'alliage Au-Pd mélangée à au plus 10%_en masse d'un liant organique du type gélifiant. Le gélifiant, de 10 préférence d'origine végétale, peut notamment être une gomme adragante, arabique, de caroube, agar agar etc. Au sein de cette pâte 32, la poudre métallique possède une finesse de 0,03 pm. Comme cela est visible aux FIG 3 et 4, on dispose alors au sein d'une machine d'impression du type presse une feuille dite de support 31 15 en papier préalablement gélatinée, la feuille de dessin 20 et la pâte de métal précieux 32. On comprime alors les deux plateaux 39 de la presse afin que la pâte 32 s'étale et se répande dans tout l'espace du motif 21 de la feuille de dessin. Une fois cet étalement terminé, on retire la feuille de dessin 20, qui 20 pourra être réutilisée, et on obtient ainsi une feuille vecteur 30 comprenant la feuille support gélatinée 31 portant un revêtement pâteux 33 dont la forme et l'épaisseur correspondent à la lacune L du revêtement abimé 11 de la pièce 10. Cette feuille vecteur 30 est représentée à la FIG 5. 25 En cas de besoin, on peut éventuellement redécouper la feuille vecteur 30 pour corriger la géométrie du revêtement pâteux 33. La pièce 10 est alors préparée en vue de la retouche : elle est dégraissée et la zone de la lacune L est de préférence sablée. Dans le cas d'une retouche locale, on veillera à choisir une méthode de sablage 30 adaptée, par exemple du micro-sablage pour ne pas dégrader les zones saines. On hydrate ensuite la feuille vecteur 30 en la plongeant quelques secondes dans l'eau. Ceci réhydrate la gélatine, ce qui assouplit la feuille support 31 et permet le décollement du revêtement pâteux 33. 35 La feuille vecteur 30 est alors approchée de la pièce 10 et le revêtement pâteux 33 est transféré manuellement, à l'aide d'une pince, 3032976 8 d'un couteau ou d'un pinceau notamment, sur la pièce 10 au niveau de la lacune L du revêtement 11. Tant que le revêtement pâteux 33 reste humide, il est possible de corriger son positionnement sur la pièce 10. Une fois le revêtement pâteux 33 correctement positionné, il est 5 asséché à l'aide d'un tampon absorbant puis comprimé sur la surface de la pièce 10 afin de le faire pénétrer dans les rugosités de surface du substrat, renforçant ainsi son accroche, ainsi que pour continuer l'extraction de l'eau éventuellement encore présente dans le revêtement pâteux 33. 10 La pièce ainsi obtenue est alors soumise à un premier traitement thermique, dit de consolidation, à 300°C sous air durant 1h. Ce premier traitement permet d'extraire complètement l'eau résiduelle et de décomposer le liant organique afin de ne laisser que le revêtement métallique 34 souhaité, en l'occurrence l'alliage Au-Pd. Dans le cas 15 d'alliages réfractaires, une température supérieure pouvant aller jusqu'à 800°C serait préférée. Enfin, la pièce est soumise à un deuxième traitement thermique, dit de diffusion, à 900° sous air durant 2h. Ce deuxième traitement permet de garantir une bonne adhésion du revêtement 34 en favorisant la 20 diffusion de ce dernier dans le substrat 10 dans et le revêtement initial 11 présent tout autour. Un refroidissement de la pièce peut avoir lieu entre les premier et deuxième traitements thermiques, notamment pour contrôler le bon déroulement des opérations et la bonne adhérence du revêtement. Un tel refroidissement peut s'effectuer sous air porte du four 25 ouverte ou sous air à vitesse contrôlée en fonction du type de pièce. A l'issue de ce procédé, comme cela est représenté à la FIG 6, on obtient une pièce 10 retouchée munie d'un revêtement continu 11, 34, de composition identique, assurant la protection de la pièce 10 contre la corrosion à chaud provoquée notamment par les gaz brulés circulant dans 30 la turbine. A des fins de tests, afin de vérifier qu'un tel procédé donnait des résultats satisfaisant, le même dépôt a été réalisé en laboratoire par les inventeurs sur une pièce témoin en acier inoxydable dépourvu de revêtement préalable. Les étapes décrites ci-dessus ont été réalisée de 35 manière identique sur cette pièce témoin afin de déposer un rectangle de revêtement Au-Pd sur la surface de la pièce témoin. 3032976 9 Une spectroscopie par dispersion de rayon X (technique EDX : « Energy Dispersive X rays spectroscopy ») a alors été réalisée dans la zone du revêtement et en dehors de cette zone à des fins comparatives. Les résultats de ces analyses sont présentés sur les FIG 7A, pour la 5 surface témoin non traitée, et 7B pour la surface revêtue à l'aide du procédé. Comme on peut le constater, la FIG 7A de la surface témoin révèle des pics représentatifs de la présence de fer et de chrome, caractéristiques de l'acier inoxydable de la pièce témoin. En revanche, 10 dans la FIG 7B de la surface revêtue, ces pics sont beaucoup moins intenses voire non distinguables tandis qu'apparaissent principalement des pics représentatifs de la présence d'or et de palladium. Ceci confirme que la surface en acier de la pièce est masquée de manière effective par le revêtement Au-Pd. 15 Les modes ou exemples de réalisation décrits dans le présent exposé sont donnés à titre illustratif et non limitatif, une personne du métier pouvant facilement, au vu de cet exposé, modifier ces modes ou exemples de réalisation, ou en envisager d'autres, tout en restant dans la portée de l'invention. 20 De plus, les différentes caractéristiques de ces modes ou exemples de réalisation peuvent être utilisées seules ou être combinées entre elles. Lorsqu'elles sont combinées, ces caractéristiques peuvent l'être comme décrit ci-dessus ou différemment, l'invention ne se limitant pas aux combinaisons spécifiques décrites dans le présent exposé. En particulier, 25 sauf précision contraire, une caractéristique décrite en relation avec un mode ou exemple de réalisation peut être appliquée de manière analogue à un autre mode ou exemple de réalisation. REVENDICATIONS1. Procédé de dépôt local de métal précieux sur un substrat, comprenant les étapes suivantes : fabrication d'une feuille vecteur (30) comprenant une feuille support (31) portant un revêtement pâteux (33) contenant un métal précieux et un liant organique, transfert du revêtement pâteux (33) depuis la feuille support (31) sur le substrat (10), et traitement thermique de consolidation réalisé à une température comprise entre 300 et 800°C. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le métal précieux est contenu dans le revêtement pâteux (33) sous la forme d'une poudre mélangée au liant organique, et dans lequel le liant organique est contenu dans le revêtement pâteux (33) à hauteur de 0,5 à 5% en masse. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le liant organique comprend un composé gélifiant. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape de fabrication de la feuille vecteur (30) comprend la réalisation d'une feuille de dessin (20) dans laquelle est découpé un motif (21), la mise en place d'une pâte (32) comprenant ledit métal précieux et ledit liant organique au niveau de la découpe (21) de la feuille de dessin (20) posée sur la feuille support (31), la compression de l'ensemble formé par la feuille support (31), la pâte (32) et la feuille de dessin (20) de manière à obtenir le revêtement pâteux (33) dans l'espace délimité par la découpe (21) de la feuille de dessin (20), et le retrait de la feuille de dessin (20). 3032976 11 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le substrat (10) est une pièce en métal, en alliage métallique ou en superalliage, de préférence en superalliage à base nickel, cobalt, fer, ou d'acier allié. 5 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le substrat (10) est une pièce aéronautique soumise à un environnement chaud, de préférence supérieur à 1000°C. 10 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la feuille support (31) est une feuille gélatinée sèche, et comprenant en outre, avant l'étape de transfert, une étape d'humidification de la feuille vecteur (30). 15 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la durée du traitement thermique de consolidation est comprise entre 5 et 60 minutes. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 20 comprenant en outre, après l'étape de traitement thermique de consolidation, un traitement thermique de diffusion réalisé à une température comprise entre 700 et 1200°C, de préférence entre 850 et 1100°C. 25 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la durée du traitement thermique de diffusion est comprise entre 1 et 3 heures. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le dépôt local est une retouche d'un revêtement endommagé (11) 30 ou incomplet du substrat (10). 12. Pièce aéronautique munie d'un revêtement dont au moins une portion (34) est obtenue à l'aide du procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications précédentes. 35 13. Turbomachine comprenant une pièce aéronautique (10) selon la revendication 12.