Brevet FR3089836A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Electrolyte pour l'usinage électrochimique de superalliages bases nickel type y-y', Domaine technique [0001] Cette invention concerne le domaine des électrolytes pour l'usinage électrochimique (ECM) des superalliages base nickel de type y-y". Technique antérieure [0002] L'ECM est un procède d'usinage non conventionnel. Ce procède vise principalement les matériaux conducteurs électriques. Le principe de l'ECM est basé sur la dissolution anodique d'une pièce (anode) a l'aide d'un outil appelé cathode en présence d'un électrolyte conducteur ionique. La distance inter-électrode (gap) est définie comme la distance entre la pièce à usiner et la cathode. Elle est de l'ordre de 0,1 à 1 mm [0003] L'usinage électrochimique de précision (PECM) repose sur le même principe d'oxydation anodique du métal. Néanmoins, il se distingue de l'ECM par l'imposition d'un courant pulsé et non continu. Le courant est synchronisé à une oscillation de la cathode. Cette oscillation est accompagnée d'un mouvement de translation rectiligne, mais également par un plus faible gap (10 à 200 gm). Le procédé devient ainsi sensible à la formation des bulles d'hydrogène qui se forment à la cathode et perturbent l'efficacité du procédé. [0004] Dans les pratiques d'aujourd'hui, l'usinage des superalliages base nickel de type y- y" est réalisé dans une solution d'électrolyte à base de NaNO3 à des concentrations comprises entre 8 % et 20 % en poids par rapport au poids total de la solution. [0005] Lors de la réalisation de l'ECM, ainsi que ses dérivés (ECM de précision PECM, dépôt électrochimique ECD, polissage électrochimique ECG) en milieu NaNO3, la dissolution anodique des superalliages y-y" génère des produits de dissolution solubles mais également des produits insolubles qui forment une boue dont une grande partie reste collée sur les surfaces usinées électro-chimiquement. Cette dernière est principalement constituée d'oxydes et d'hydroxydes qui s'opposent à la réaction optimale de la dissolution. De plus certaines phases constituant ces superalliages tels que les phases y", les carbures et. les nitro-carbures, sont insolubles et lors de l'usinage et se déchaussent sous l'action du flux d'électrolyte ce qui forme une surface rugueuse. L'ensemble de ces conséquences entraîne une diminution du rendement ainsi que des opérations supplémentaires de reconditionnement des surfaces usinées (décapage chimique, polissage par abrasion). [0006] Cette dissolution est également. accompagnée par la formation de dihydroeène à la surface de la cathode ce qui entraîne une fluctuation et une perturbation du procédé. 2 Ces bulles de gaz formées entraînent une perturbation du procédé en raison de la faible distance entre la cathode et la pièce à usiner (eap compris entre 10 prn et 200 jarn pour l'usinage électrochimique de précision (PECM) ce qui diminue le rendement. [0007] Un électrolyte pour l'usinage électrochimique de certains métaux (Fe, Cu, Ni, Al, Sn, Cr et Zn) ainsi que leurs alliages est connu. Cet électrolyte se base principalement sur l'ajout d'agents complexants pouvant être l'EDTA, HEDTA. NTA ou de l'acide citrique avec un mélange de sel inorganique à base de NaNO3, NaCl, NaCI04, Na2SO4, KNO3, KCI, KCI04, KSO4, LiNO3, LiCI, LiC104, et Li2SO4pour un intervalle de concentration allant de 100 g/L à 500 g/L. L'électrolyte renferme aussi un agent réducteur tel que l'acide ascorbique. Toutefois les agents complexants ne permettent pas la complexation du Nb, l'élément majeur des inclusions y", d'autant plus que la NTA a été utilisée dans une plage de pH de 2 à 7 qui ne permet pas une bonne action de complexation. [0008] Il existe donc un besoin de trouver un nouvel électrolyte destiné à l'usinage électro- chimique des superalliages base nickel de type y-y" et ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur. Exposé de l'invention [0009] Les inventeurs ont ainsi découvert de façon surprenante qu'un électrolyte à base de NaNO3 et présentant une composition particulière était parfaitement adapté à l'usinage électrochimique des superalliages base nickel de type y-y" sans présenter les inconvénients de Fart antérieur et en particulier que cet électrolyte permet de diminuer la surtension de l'hydrogène produit à la surface de la cathode, d'augmenter le rendement de dissolution et produit un effet meilleur sur la diminution de la rugosité. [0010] La présente invention concerne donc un électrolyte pour l'usinage électrochimique de superalliage base nickel y-y" comprenant, avantageusement constitué essentiellement de, en particulier constitué de : - du NaNO' en une teneur comprise entre 10 et 30% en poids par rapport au poids total de l'électrolyte ; - un complexant choisi parmi l'acide sulfosalicylique à un pH compris entre 3 et 10, avantageusement à un pH de 6, et l'acide Nitrilotriacétique (NTA) à un pH compris entre 7 et 14, avantageusement à un pH de 10, le complexant étant présent en une teneur comprise entre 1 et 5%, avantageusement entre 2 et 3%, en poids par rapport au poids total de l'électrolyte ; -éventuellement un surfactant anionique en une teneur comprise entre 1 et 5% en poids par rapport au poids total de l'électrolyte ; - éventuellement du NaOH afin d'obtenir le pH désiré (en fonction du complexant choisi) ; 3 - un solvant aqueux, avantageusement l'eau. [0011] Les superalliages base nickel y-y" sont par exemple l'Inconel 718® commercialisé par la société alloy wirc international. Il s'agit d'un alliage de nickel-fer-chrome durcissablc par précipitation et présentant une grande résistance à la rupture par fluage à haute température d'environ 700 °C, ayant avantageusement la composition suivante, en % en poids : Ni 50-55, Cr 17-21, Mo 2,8-3,3, Nb 4,75-5,5, Ti 0,65-1,15, Al 0,2-0,8, C