Brevet FR3152734A1 — publié le 20250314

Ce procédé de réparation en alliage à base nickel d’aube (3, 3’, 4) de turbomachine d’aéronef comprend des étapes successives de : - décalaminage , - nickelage , et - post-traitement de lissage de surface. Figure pour l’abrégé : [Fig 1] Procédé de réparation d’aube de turbomachine d’aéronef La présente invention concerne la réparation et le renforcement à la corrosion d’aubes de turbomachine d’aéronef. Techniques antérieures La fiabilité et la robustesse des turbomachines d’aéronef ainsi que la maximisation du temps d’exploitation sont des enjeux majeurs de l’industrie aéronautique, en particulier avec l’augmentation des contrats à l’heure de vol. Au cours des phases d’opération, les aubes des turbomachines d’aéronef peuvent développer des dégradations liées à l’oxydation, à la corrosion et/ou à la pollution (érosion due à la présence de sable, interaction avec des particules fines, etc.). Ces dégradations affaiblissent la tenue mécanique et réduisent considérablement la durée de vie des pièces, pouvant ainsi générer des déposes anticipées par rapport à une durée de vie prévue. Classiquement, pour répondre à ces problématiques on procède périodiquement à un démontage des turbomachines à l’état de pièces, afin de nettoyer et réparer les aubes présentant des défauts. Des bains chimiques sont généralement utilisés pour décrocher les impuretés présentes en surface et dans la matière des aubes présentant des défauts. Cependant, ces bains chimiques sont difficiles à maîtriser, car ils constituent des processus exothermiques qui peuvent générer des décapages plus importants avec l’augmentation de la température. Généralement, les bains chimiques sont suivis par un sablage dont l’intensité peut varier, de manière à obtenir une surface lisse, c’est-à-dire en limitant la valeur de la rugosité de la surface de l’aube en-dessous d’une valeur maximale acceptable. Toutefois, le cumul de bains chimiques et du sablage peut conduire à retirer du métal de base des aubes, réduisant ainsi la section portante, parfois de manière inacceptable. Il reste possible de combler ces retraits de matière d’origine par un rechargement avec de la matière nouvelle qui est brasée et diffusée sur la surface de l’aube, afin de restaurer l’aube à ses dimensions nominales. Cependant, les caractéristiques mécaniques d’une matière brasée et diffusée ne permettent pas d’obtenir des sections portantes aptes à tenir les sollicitations mécaniques de manière efficace et suffisante. Au vu de ce qui précède, le but de l’invention est de proposer un procédé de réparation des aubes permettant de restaurer leurs dimensions nominales avec une bonne tenue mécanique. L’invention a pour objet un procédé de réparation en alliage à base nickel d’aube de turbomachine d’aéronef. Le procédé comprend des étapes successives de : décalaminage , nickelage , et post-traitement de lissage de surface. De préférence, le procédé comprend une étape de désoxydation réalisée avant l’étape de décalaminage. Selon une caractéristique avantageuse, le procédé comprend une étape de déstabilisation des oxydes suivie d’une étape de blanchiment réalisées après l’étape de décalaminage et avant l’étape de nickelage. Par exemple, l’étape de nickelage est réalisée par un bain chimique. Par exemple, l’étape de nickelage est réalisée par électrolyse en bain. Selon une caractéristique, le bain chimique est composé d’une solution aqueuse comprenant des ions nickel et un agent réducteur. Selon une autre caractéristique, le bain chimique comprend en outre un apport d’au moins un matériau résistant à la corrosion de manière à renforcer la tenue à la corrosion de l’aube. Par exemple, l’utilisation du chrome ou du platine donne d’excellents résultats contre la corrosion. Par exemple, le bain chimique comprend en outre un métal d’apport choisi parmi du hafnium, du tantale, du molybdène ou du zirconium. Selon une autre caractéristique, l’étape de post-traitement de lissage de surface comprend un sablage ou un toilage. Selon un autre aspect, l’invention a pour objet une aube réparée par la mise en œuvre d’un procédé de réparation tel que décrit ci-dessus. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d’une turbine à basse pression d’une turbomachine d’aéronef ; et FIG. 2 illustre un organigramme d’un procédé de réparation d’aube selon l’invention. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation La FIG. 1 représente partiellement en coupe longitudinale une turbine 1 à basse pression d’une turbomachine d’aéronef, représentative des architectures de turbine comprenant des aubes mobiles ou rotors, et des aubes fixes ou distributeurs. Le procédé selon l’invention propose une réparation en alliage à base nickel de la surface des aubes en restaurant leur section portante ainsi qu’un renforcement de la tenue à la corrosion des aubes. Il est entendu que la présente invention s’applique à tout autre ensemble de turbomachine d’aéronef munie d’aubes mobiles et/ou fixes. La FIG. 1 représente plus précisément cinq étages d’une turbine 1 à basse pression. Concernant l’orientation par rapport au sens général d’écoulement des gaz à travers la turbine, le premier étage de la turbine est situé à l’amont et le dernier étage de la turbine est situé à l’aval. Le premier étage comporte une roue mobile formée d’un disque de rotor 2 sur lequel est montée radialement une pluralité d’aubes mobiles 3. Les autres étages comprennent chacun un distributeur formé d’une pluralité d’aubes fixes 4 et d’une roue mobile placée derrière le distributeur et formée d’un disque de rotor 2’ sur lequel est montée radialement une pluralité d’aubes mobiles 3’. Les disques 2, 2’ sont fixés l’un à l’autre au moyen de liaisons boulonnées 5, rendant tous les disques solidaires en rotation autour de l’axe longitudinal X-X de la turbomachine. Chaque disque 2, 2’ comporte au moins une bride annulaire 6 qui s’étend vers les disques 2, 2’ des étages adjacents. On va maintenant décrire en référence à la FIG. 2 un procédé de réparation en alliage à base nickel d’aube de turbomachine d’aéronef, selon l’invention. Le procédé commence par une étape 7 de désoxydation destinée à enlever de l’huile cokéfiée et des oxydes de fer tels que de la rouille ou du Fe(OH 3 )). L’étape 7 de désoxydation est un traitement de surface chimique acide permettant d’éliminer les oxydes sans attaque du métal de base ou en limitant cette attaque (présence d’un inhibiteur de corrosion dans l’acide). L’étape 7 peut être réalisée à froid ou à chaud. Si elle est réalisée à chaud, l’opération est notablement accélérée. L’acide attaque non seulement l’oxyde adhérent, mais aussi le métal ce qui dégage de l’hydrogène dont une partie est absorbée par le métal. Pour remédier à ce problème, le bain est additionné d’un limiteur de décapage qui retarde l’action de l’acide sur le métal sans gêner la dissolution des oxydes. Le procédé se poursuit par une étape 8 de décalaminage qui favorise l’attaque de certains oxydes persistants tels que des colorations ou des oxydes de surface. L’étape 8 de décalaminage vise principalement à éliminer les oxydes formés lors de la combustion de graisses et huiles, dans les pièces de moteurs thermiques. L’opération de décalaminage permet la rénovation de pièces mécaniques sans altération de la qualité métallographique du métal et des dimensions de la pièce et s’effectue en général en milieu fortement alcalin et à haute température. Lors de l’étape 9 suivante, on déstabilise des oxydes très stables tels que Cr 2 O 3 , NiO, NiAl 2 O 4 , en modifiant leur degré de valence. Ensuite, on procède à une étape 10 de blanchiment dans laquelle on décroche les oxydes déstabilisés et on enlève les résidus persistants. L’étape 10 de blanchiment permet de révéler l’existence de défauts présents en surface dans le métal de base de l’aube, par exemple des criques sous-jacentes. L’étape 10 de blanchiment constitue une attaque alcaline qui permet de retirer une fine couche de matière, généralement entre 5 et 10 µm, ainsi que les oxydes persistants. Le procédé se poursuit par une étape 11 de nickelage. De préférence, l’étape de nickelage est réalisée par un bain chimique, par exemple, en trempant la pièce dans un bain liquide à l’origine d’un dépôt métallique apporté par procédé chimique autocatalytique. Le bain de nickelage chimique est composé d’une solution aqueuse comprenant des ions de nickel et un agent réducteur. Une couche de nickel se forme alors sur la surface de l’aube qui joue le rôle de catalyseur à l’origine de la réaction chimique. Par exemple, l’agent réducteur est l’hypophosphite ou un composé du bore. Dans le cas de bains à l’hypophosphite, on utilise un milieu basique, une température allant de 70°C à 100°C et des concentrations de sels allant de 10 à 25 g/L. Dans le cas de bains utilisant des composés du bore, on utilise soit des borohydrures en milieu alcalin, soit de la diméthylamine-borane en milieu neutre ou légèrement acide, avec une température allant de 70°C à 100°C. De préférence, le bain chimique comprend en outre un apport d’au moins un matériau résistant à la corrosion de manière à renforcer la tenue à la corrosion de l’aube. Par exemple, cet apport peut être du chrome ou du platine. En fonction des caractéristiques mécaniques requises de l’aube, le bain chimique peut comprendre en outre un métal d’apport tel que du hafnium, du tantale, du molybdène ou du zirconium. Un tel métal d’apport permet d’améliorer les caractéristiques mécaniques de la pièce. Par exemple, un tel métal d’apport se loge dans les dislocations de la pièce traitée et permet de retarder la propagation des fissures. En variante, il reste possible que l’étape de nickelage soit réalisée par électrolyse en bain. Par exemple, on peut utiliser des bains au sulfate de nickel ou bains de Watts, des bains au chlorure de nickel ou des bains au sulfamate de nickel. Dans le cas de bains au sulfate, la concentration en sulfate de nickel va de 225 g/L à 400 g/L et la concentration en chlorure de nickel va de 30 g/L à 60 g/L, pour une température entre 45°C et 55°C et une densité de courant de l’ordre de 1 A/dm². Le rendement varie entre 93%, valeur correspondant à un pH égal à 2, et 99%, valeur correspondant à un pH égal à 5. Dans le cas des bains au chlorure, on peut utiliser un bain tout chlorure ou, de préférence, un bain de prénickelage au chlorure dit bain de Wood. Par exemple, dans un bain de prénickelage, la concentration en chlorure de nickel va de 30 g/L à 250 g/L, pour une température entre 20°C et 30°C et une densité de courant entre 1 et 2 A/dm². Le rendement varie entre 99%, valeur correspondant à un pH égal à 2, et 99,5%, valeur correspondant à un pH égal à 5. Dans le cas des bains au sulfamate, la concentration en sulfamate de nickel est de l’ordre de 650 g/L, pour une température entre 40°C et 60°C et une densité de courant entre 1 et 20 A/dm². Le rendement varie entre 95,5%, valeur correspondant à un pH égal à 2,5, et 99,5%, valeur correspondant à un pH égal à 4. Il est à noter que le pH et la température du bain utilisé influencent le rendement du procédé. Pour un bain électrolytique, il est possible d’abaisser la valeur du pH en utilisant de l’acide borique. Pour un bain chimique, il est possible de relever la valeur du pH en utilisant de la soude. Le procédé prend fin avec une étape 12 de post-traitement de lissage de surface de manière à obtenir une surface d’aube ayant une rugosité maximale prédéterminée. Par exemple, le post-traitement de lissage de surface est mécanique, comprenant un sablage ou un toilage. Par exemple, la rugosité maximale prédéterminée est de l’ordre de 3,2 µm. En variante, le procédé peut comprendre uniquement des étapes successives de décalaminage, de nickelage et de post-traitement de surface. En variante, il reste possible de ne pas effectuer d’étape de post-traitement de surface. Procédé de réparation en alliage à base nickel d’aube (3, 3’, 4) de turbomachine d’aéronef caractérisé en ce qu’il comprend des étapes successives de : décalaminage , nickelage , et post-traitement de lissage de surface. Procédé selon la revendication 1 comprenant une étape de désoxydation réalisée avant l’étape de décalaminage. Procédé selon la revendication 1 ou 2 comprenant une étape de déstabilisation des oxydes suivie d’une étape de blanchiment réalisées après l’étape de décalaminage et avant l’étape de nickelage. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape de nickelage est réalisée par un bain chimique. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape de nickelage est réalisée par électrolyse en bain. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le bain chimique est composé d’une solution aqueuse comprenant des ions nickel et un agent réducteur. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le bain chimique comprend en outre un apport d’au moins un matériau résistant à la corrosion de manière à renforcer la tenue à la corrosion de l’aube (3, 3’, 4). Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le bain chimique comprend en outre un métal d’apport choisi parmi du hafnium, du tantale, du molybdène ou du zirconium. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’étape de post-traitement de lissage de surface comprend un sablage ou un toilage. Aube (3, 3’, 4) réparée par la mise en œuvre d’un procédé de réparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.