Revêtement pour parties frottantes par rotation d'une pièce en acier martensitique

Abstract

 Revêtement (6) de surface sur un martensitique pour parties frottantes par rotation caractérisé en ce qu'il comporte une matrice NiMo (9) dans laquelle sont noyés des grains de Cr₃C₂ dont 90% en poids sont constitués de grains (8) de 10 à 30 µm.
Revêtement avec faible coefficient de frottement et bonne adhérence.

Description

[0001] La présente invention concerne un revêtement de surface sur acier martensitique pour parties frottantes par rotation.

[0002] Les aciers martensitiques et particulièrement ceux qui contiennent 9 à 18% de chrome ont une grande sensibilité au grippage. Des essais comparatifs ont mis en évidence une telle différence de comportement au frottement de ces aciers par rapport aux aciers ferritiques qu'un traitement de surface s'avère nécessaire particulièrement lorsque la pièce mécanique concernée est en rotation et repose sur des coussinets ou s'appuie sur une butée. Le moindre défaut de lubrification peut en effet entrainer une détérioration presque instantanée des soies porteuses.

[0003] Dans le cas d'un rotor de turbine en acier martensitique, ce traitement est impérieux et préviendra tout risque de grippage.

[0004] Il est déjà connu de revêtir les surfaces frottantes de chrome mais le dépôt de ce revêtement est relativement onéreux et nécessite une installation spéciale.

[0005] Le revêtement selon l'invention présentant un faible coefficient de frottement et une bonne adhérence et facile à déposer est caractérisé en ce qu'il comporte une matrice NiMo dans laquelle sont noyés des grains de Cr₃C₂. Il est important que la matrice ne comporte pas de chrome car cela fragilise la matrice.

[0006] Le grain de Cr₃C₂ servent à donner de la dureté à la matrice ductile NiMo.

[0007] De préférence la composition en poids du revêtement est la suivante:

Cr₃C₂

: 15 à 25%

Mo

:15 à 25%

Ni

: 55 à 65%

[0008] La granulométrie de la matrice MoNi est de 20 à 90 µm.

[0009] Selon un perfectionnement intéressant de l'invention le Cr₃C₂ comporte 2% en poids de grains submicroniques. Ces grains se retrouvent en majeure partie au voisinage de la surface et jouent un rôle protecteur assurant une forme de graissage sec.

[0010] L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à un mode de réalisation particulier cité à titre d'exemple non limitatif et représenté par les dessins annexés.

[0011] La figure 1 représente le schéma d'un dispositif pour déposer le revêtement selon l'invention.

[0012] La figure 2 représente le revêtement selon l'invention.

[0013] La torche 1 représentée à la figure 1 comportant une chambre de combustion 2 alimentée en un mélange gazeux comportant du propane de l'oxygène de l'hydrogène et de l'azote et un tube central 3 alimenté en mélange de poudres.

[0014] Le mélange gazeux passe de la chambre 2 dans un conduit 4 entourant le tube 3.

[0015] L'extrémité du conduit 4 et l'extrémité du tube 3 débouchent à l'extérieur ou se produit une flamme 5. La poudre traverse la flamme et est projetée à grande vitesse par le gaz porteur.

[0016] La pièce a revêtir (non représentée) est disposée à faible distance (200-400mm) de la torche et celle-ci se déplace devant la pièce par un système automatique d'avance.

[0017] Dans l'application à un rotor de turbine, celui-ci est monté sur un tour horizontal, et est entraîné à une faible vitesse de rotation.

[0018] La préparation des surfaces à revêtir est connue de l'homme de l'art: dégraissage suivi de flambage, sablage en vue de favoriser l'accrochage mécanique du revêtement.

[0019] La projection thermique de la poudre est réalisée selon un mode dynamique: rotor en rotation, torche se déplaçant horizontalement pour les soies du rotor, ou verticalement pour les faces de la butée. L'épaisseur optimale du revêtement est comprise entre 30 et 60 µm.

[0020] La poudre est un alliage spécifique, particulièrement adapté à une application pour des rotors de turbine.

[0021] Les proportions au mélange de poudres sont les suivants (en % du poids).

Cr₃C₂

: 20% ± 5%

Ni

: 60% ± 5%

Mo

: 20% ± 5%

[0022] La granulométrie de la poudre doit être choisie pour qu'au moins 90% en poids du carbure de chrome utilisé soit obtenu à partir d'un Cr₃C₂ submicronique et sphérique puis aggloméré et fritté à une taille de 10 à 30 µm.

[0023] La granulométrie du mélange NiMo sera de 20 µm à 90 µm.

[0024] Le revêtement 6 de la pièce 7 (voir figure 2) comporte des gros grains frittés 8 de Cr₃C₂ qui assurent la dureté du revêtement. La matrice 9 de NiMo constitués de grains de 20µm à 90µm est ductile si bien que s'il y a un incident de graissage le revêtement réduira le frottement. De plus selon une réalisation préférentielle de l'invention le revêtement comporte des grains submicroniques 10 de Cr₃C₂ de préférence 2% en poids du Cr₃C₂.

[0025] Ces grains 10 jouent un rôle protecteur assurant une forme de graissage "sec" au voisinage des surfaces de contacts en rotation (arbre-coussinet).

Revendications

1/ Revêtement de surface sur acier martensitique pour parties frottantes par rotation caractérisé en ce qu'il comporte une matrice NiMo (9) dans laquelle sont noyés des grains de Cr₃C₂ dont 90% en poids sont constitués de grains de 10 à 30 µm.

2/ Revêtement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il a la composition suivante en poids:

Cr₃C₂   : 15 à 25%

Mo   : 15 à 25%

Ni   : 55 à 65%

3/ Revêtement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la granulométrie de la matrice NiMo (9) est de 20 à 90 µm.

4/ Revêtement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'environ 2% en poids du Cr₃C₂ est constitué de grains submicroniques (10) dont la majeure partie est voisine de la surface du revêtement (6).

Dessins