Brevet FR3060609A1 — publié le 20180622

TRAITEMENT DE SURFACE SUR UN SUBSTRAT EN ALLIAGE D'ALUMINIUM DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne la réalisation d'un dépôt de titane et d'un dépôt de vanadium sur un substrat en alliage d'aluminium. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les pièces en alliage d'aluminium, comme par exemple des pièces d'un aéronef, présentent des avantages économiques car elles sont relativement bon marché, par contre, elles peuvent présenter des caractéristiques structurelles insuffisantes. Pour pallier ces insuffisances, certaines pièces sont alors réalisées en un alliage d'aluminium enrichi en titane et en vanadium, tel que l'alliage dénommé TA6V. Par contre, de telles pièces présentent des coûts relativement importants. EXPOSE DE L'INVENTION Un objet de la présente invention est de proposer un traitement de surface sur un substrat en alliage d'aluminium qui permet d'allier les avantages économiques des pièces en alliage d'aluminium et les avantages structurels des pièces enrichies en titane et en vanadium de type en TA6V. A cet effet, est proposé un traitement de surface appliqué à un substrat en alliage d'aluminium et comportant : - une étape de dépôt au cours de laquelle de la poudre de titane et de la poudre de vanadium sont déposées sur une zone d'un substrat en alliage d'aluminium, - une étape de projection au cours de laquelle un faisceau lumineux, de type faisceau laser, est projeté sur ladite zone, jusqu'à fusion de la zone dudit substrat, de la poudre de titane et de la poudre de vanadium, et - une étape de refroidissement au cours de laquelle la zone ainsi portée à fusion est refroidie. Un tel traitement de surface permet ainsi de traiter localement un substrat en alliage d'aluminium afin d'obtenir à cet endroit un alliage d'aluminium enrichi en titane et en vanadium de type TA6V. 3060609 Avantageusement, le traitement de surface comporte préalablement à l'étape de dépôt, une étape de polissage au cours de laquelle le substrat en alliage d'aluminium est poli au niveau de la zone où le faisceau lumineux est projeté. Avantageusement, l'étape de dépôt consiste en une projection de la poudre de titane et de la poudre de vanadium en suspension dans un gaz porteur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints. parmi 10 lesquels : La Fig. 1 est une vue illustrant les étapes d'un traitement de surface selon l'invention, la Fig. 2 est une représentation schématique d'un traitement de surface selon un premier mode de réalisation de l'invention, et 15 la Fig. 3 est une représentation schématique d'un traitement de surface selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION Le principe de l'invention consiste à déposer de la poudre de titane et de la poudre de vanadium sur un substrat en alliage d'aluminium, à irradier ces éléments à 20 l'aide d'un faisceau lumineux, tel qu'un faisceau laser, dont l'énergie permet de faire fondre le substrat, le titane et le vanadium afin qu'ils se mélangent, puis à laisser refroidir le mélange ainsi obtenu. Un tel traitement peut être effectué localement sur la pièce qui constitue alors le substrat, ce qui peimet de réaliser la pièce en alliage d'aluminium tout en pouvant 25 obtenir une zone particulière où l'alliage d'aluminium devient un alliage d'aluminium enrichi en titane et en vanadium de type TA6V. Comme précisé ci-dessous, une couche d'épaisseur variable et de l'ordre d'une centaine de microns, du substrat en alliage d'aluminium est enrichie en titane et en vanadium. Selon les proportions des différents éléments, l'alliage d'aluminium ainsi enrichi peut prendre par exemple la forme d'un alliage de type TA6V. La Fig. 1 montre les étapes d'un traitement de surface 100 selon l'invention. Le traitement de surface 100 comporte : 3060609 - une étape de dépôt 104 au cours de laquelle de la poudre de titane et de la poudre de vanadium sont déposées sur une zone d'un substrat en alliage d'aluminium, - une étape de projection 106 au cours de laquelle un faisceau lumineux, de type faisceau laser, est projeté sur ladite zone, jusqu'à fusion de la zone dudit substrat, de la 5 poudre de titane et de la poudre de vanadium, et - une étape de refroidissement 108 au cours de laquelle la zone ainsi portée à fusion est refroidie. Un tel traitement de surface 100 permet ainsi de traiter localement une pièce en alliage d'aluminium afin d'obtenir à cet endroit un alliage d'aluminium enrichi en 10 titane et en vanadium, par exemple de type TA6V. Le dépôt de la poudre de titane et de la poudre de vanadium sur l'alliage d'aluminium permet d'assurer une meilleure absorption du faisceau lumineux. L'étape de refroidissement permet de figer la phase cristalline du mélange. Un tel traitement de surface permet d'avoir une bonne adhérence avec le t5 substrat en alliage d'aluminium, une absence de porosité et un alliage de composition homogène au niveau de la zone où le faisceau lumineux est projeté. Le faisceau lumineux projeté est produit par exemple par un laser CO2 avec une longueur d'onde de 10,6gm pour laquelle la conductivité thermique du titane est plus importante que celle de l'alliage d'aluminium et selon un angle a de l'ordre de 5' par 20 rapport à la normale de la surface du substrat. La température atteinte pour la fusion est de l'ordre de 1700°C. La durée de projection est choisie en fonction de la profondeur de la couche du substrat qui doit être mélangée à la poudre de titane et à la poudre de vanadium en fusion et des caractéristiques de balayage du faisceau lumineux. Elle est, par exemple, 25 de l'ordre de 1 à 10s. Préférentiellement, la densité de puissance à la surface de la zone traitée est inférieure à 104W.cm-2. Ainsi, l'énergie déposée à la surface du substrat en alliage d'aluminium est convertie en énergie thermique et l'interaction entre le faisceau lumineux et le substrat est liée à l'absorption de la zone. 30 Dans le cas où une couche d'alumine est présente sur l'alliage d'aluminium, le traitement de surface 100 comporte préalablement à l'étape de dépôt 104, une étape de polissage 102 au cours de laquelle le substrat en alliage d'aluminium est poli au niveau de la zone où le faisceau lumineux est projeté. 3060609 4 L'étape de polissage 102 permet en outre d'assurer une meilleure adhérence avec le substrat de la couche enrichie. Avant l'étape de refroidissement 108, la projection du faisceau lumineux est stoppée. 5 Durant l'étape de refroidissement 108, la baisse de température est obtenue par refroidissement naturel ou par refroidissement forcé en plaçant le substrat ayant subi le traitement dans un dispositif réfrigéré. La Fig. 2 montre un substrat en alliage d'aluminium 200 qui présente une zone 202 sur laquelle ont été déposées de la poudre de titane 204 et de la poudre de 10 vanadium 206. Un faisceau lumineux 208 est projeté sur la zone à traiter de manière à faire fondre le substrat en alliage d'aluminium 200 en profondeur, la poudre de titane 204 et la poudre de vanadium 206. Selon une variante, illustrée à la Fig. 3, l'étape de dépôt 104 de la poudre de 15 titane 204 et de la poudre de vanadium 206 s'effectue par projection par l'intermédiaire d'une buse 302 qui projette la poudre de titane 204 et la poudre de vanadium 206 en suspension dans un gaz porteur, comme par exemple de l'argon ou de l'azote. Pour limiter les effets de l'atmosphère et en particulier de l'oxygène, le 20 traitement de surface 100 s'effectue de préférence dans une enceinte fermée et étanche et sous une atmosphère neutre. L'invention a été particulièrement décrite dans le cadre d'un substrat en alliage d'aluminium, mais elle s'applique également dans le cas d'un substrat en aluminium pur. REVENDICATIONS1) Traitement de surface (100) appliqué à un substrat en alliage d'aluminium et comportant : - une étape de dépôt (104) au cours de laquelle de la poudre de titane et de la poudre de vanadium sont déposées sur une zone d'un substrat en alliage d'aluminium, - une étape de projection (106) au cours de laquelle un faisceau lumineux, de type faisceau laser, est projeté sur ladite zone, jusqu'à fusion de la zone dudit substrat, de la poudre de titane et de la poudre de vanadium, et - une étape de refroidissement (108) au cours de laquelle la zone ainsi portée à fusion est refroidie. 2) Traitement de surface (100) selon la revendication 1, caractérisé en cc qu'il comporte préalablement à l'étape de dépôt (104), une étape de polissage (102) au cours de laquelle le substrat en alliage d'aluminium est poli au niveau de la zone où le faisceau lumineux est projeté. 3) Traitement de surface (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de dépôt (104) consiste en une projection de la poudre de titane (204) et de la poudre de vanadium (206) en suspension dans un gaz porteur.