Procédé de dépôt électrophorétique de poudre métallique pour rechargememt de pièces par brasage-diffusion et bain utilisé

Description

[0001] L'invention concerne un procédé de dépôt électrophorétique de poudres métalliques. Ledit procédé est spécialement adapté pour la réalisation de dépôts épais utilisés pour un rechargement de pièces, notamment en superalliage à base de nickel et notamment destinées à des applications aéronautiques ou turbomachines, ledit rechargement étant obtenu en utilisant des techniques de brasage-diffusion. L'invention concerne également une composition de produit à déposer sous forme d'un mélange de dépôt dispersé dans une solution aqueuse.

[0002] Il est connu d'effectuer, soit en réparation, soit en fabrication de pièces neuves, un rechargement sur pièces en utilisant des techniques de brasage-diffusion, l'apport pouvant présenter diverses formes et notamment un mélange de poudres métalliques qui peuvent par exemple être mises en place sous forme de pâte par injection au moyen d'une seringue. Des exemples de réalisation de ces techniques sont notamment décrits par EP-A-75 497 ou par EP-A-165 104.

[0003] Le but de l'invention est de proposer une solution alternative pour la mise en place de l'apport avant d'effectuer le traitement thermique de brasage-diffusion qui est effectué selon les techniques précédemment utilisées et connues en soi, en vue d'obtenir le rechargement recherché.

[0004] On connaît par ailleurs par GB-A-1 466 204 un procédé de réalisation d'un revêtement anti-corrosion sur des pièces en superalliage comportant un dépôt électrophorétique d'un mélange de poudre d'aluminium et de poudre d'un alliage chrome-aluminium obtenu à partir d'une suspension de ces poudres dans un diélectrique organique à base d'alcool isopropylique, nitrométhane et zéine et un traitement thermique de diffusion.

[0005] FR-A-2 308 704 décrit un procédé d'enduction de surface métallique par électrophorèse à partir d'une dispersion aqueuse de poudre d'aluminium et d'une résine acrylique thermodurcissable.

[0006] Le procédé de dépôt électrophorétique d'un rechargement de pièces constituant une solution avantageuse par rapport aux techniques antérieures est caractérisé en ce que le bain électrophorétique utilisé est constitué d'une solution aqueuse comportant 7,5 à 17,5 grammes par litre d'un liant à base de gomme naturelle présentant une température de gélification de 85°C, chargée en particules métalliques à 1,75 à 2,25 Kg par litre et provenant d'un mélange deux poudres de composition connue en soi, adaptée audit rechargement, en ce que la pièce à recharger est placée en anode et les paramètres suivants sont appliqués :

• distance inter-électrodes : 10 à 80 mm,
• champ électrique continu : 5 à 30 V/cm,
• densité de courant : 0,2 à 2 A/dm²
• température de dépôt : ambiante, proche de 20°C,

pour obtenir une épaisseur de dépôt comprise entre 0,1 et 2 mm et en ce que le dépôt par électrophorèse est suivi d'un séchage à l'air.

[0007] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention.

Composition du mélange de dépôt.

[0008] Pour réaliser le dépôt électrophorétique, on prépare une solution aqueuse en incorporant dans l'eau 7,5 à 17,5 grammes par litre d'un produit liant à base de gomme naturelle, l'agar-agar. On obtient ainsi en solution aqueuse un mucilage remarquable par sa viscosité élevée. Le rôle du produit liant est :

• d'assurer une mise en suspension homogène des particules métalliques dans un milieu fortement visqueux,
• de permettre le transport de particules métalliques sous l'action d'un champ électrophorétique,
• d'assurer une résistance mécanique adéquate du dépôt cru.

Ladite solution aqueuse est ensuite chargée d'une dispersion de particules métalliques provenant d'un mélange de deux poudres. Il s'agit d'un mélange connu en soi pour obtenir des rechargements sur pièces en appliquant un traitement thermique de brasage-diffusion. Dans l'exemple d'application réalisé sur des pièces aéronautiques ou de turbomachine en superalliages à base de nickel, le mélange utilisé a une densité de 8,35 et la granulométrie des poudres est inférieure à 53 »m. On introduit dans la solution aqueuse 1,75 à 2,25 Kg par litre de poudre métallique de manière à constituer le bain électrophorétique. Le pH de ladite solution est compris entre 4,5 et 6 et la solution obtenue présente un caractère non-newtonien : sa viscosité évolue en fonction de certains paramètres physiques tels que la température ou l'agitation mécanique du bain.

EXEMPLE DE REALISATION

[0009] Dans le cas d'un dépôt électrophorétique à partir du bain décrit ci-dessus sur une surface plane de 8 cm^2, les conditions opératoires suivantes ont été appliquées.

[0010] On réalise un dépôt de type anodique en plaçant le substrat en position d'anode. On utilise une cathode en alliage inoxydable présentant le profil d'une grille.

[0011] La distance inter-électrodes est de 10 à 80 mm. Le champ électrique continu appliqué est compris entre 5 et 30 V/cm.
La densité de courant est de 0,2 à 2 A/dm²

[0012] Le dépôt est réalisé à la température ambiante, soit environ 20°C.

[0013] Aucune agitation n'est pratiquée dans le bain en cours de dépôt.

[0014] Des épaisseurs de dépôt comprises entre 0,1 et 2 mm sont ainsi obtenues en fonction du temps de dépôt et des valeurs de paramètres appliquées.

[0015] On a ainsi obtenu les résultats suivants :

• épaisseur en »m : 100 ; 800 ; 1500
• champ électrique en V/cm : 3,3 ; 10 ; 16,7
• temps en s : 5 ; 30 ; 45

[0016] Les dépôts obtenus sont parfaitement uniformes et adhérents. La composition du dépôt est celle du bain électrophorétique. Le dépôt brut d'électrophorèse est hydraté dans une proportion de 20 à 40%. Un traitement de séchage à l'air permet d'éliminer l'eau, soit au bout de 24 heures à température ambiante, soit 2 heures à 120°C.

[0017] Après séchage, la résistance mécanique des dépôts est suffisante pour permettre une manipulation et la réalisation d'un traitement thermique de brasage-diffusion qui permet d'obtenir la consolidation du dépôt et un rechargement présentant les caractéristiques mécaniques et métallurgiques recherchées.
Les conditions opératoires et les valeurs de paramètres, sont connues en soi et déterminées pour chaque application en fonction du matériau particulier de la pièce à recharger ou substrat et du matériau d'apport retenu.

[0018] Après consolidation du dépôt par traitement thermique de brasage-diffusion, on observe une structure micrographique du dépôt identique aux dépôts précédemment obtenus lorsque la mise en place de l'apport avant traitement est effectuée par d'autres moyens connus tels que par seringue sous forme de pâte comportant le mélange des poudres métalliques.

[0019] Le procédé de dépôt par électrophorèse de poudres métalliques pour rechargement de pièces par traitement thermique de brasage-diffusion peut être utilisé pour effectuer un rechargement en réparation de pièces et/ou en fabrication de pièces neuves.

[0020] Lorsque certaines zones de pièce ne doivent pas être revêtues, un masquage de ces zones en utilisant des moyens connus en soi est effectué. Les zones externes sont notamment masquées à l'aide d'un ruban adhésif adapté et pour les cavités internes, on utilise des bouchons en silicone.

[0021] Dans le cas où la pièce doit être revêtue sur deux faces, lors de la réalisation du dépôt électrophorétique, la pièce est disposée entre deux électrodes de forme situées à une égale distance, suivant les critères précédemment définis.

Revendications

1. Procédé de dépôt électrophorétique de poudre métallique pour le rechargement par traitement thermique de brasage-diffusion de pièces en superalliage caractérisé en ce que le bain électrophorétique utilisé est constitué d'une solution aqueuse comportant 7,5 à 17,5 grammes par litre d'un liant à base de gomme naturelle appelée agar-agar, chargée en particules métalliques à 1,75 à 2,25 kg par litre et provenant d'un mélange de deux poudres de composition connue en soi, adaptée audit rechargement, en ce que la pièce à recharger est placée en anode et les paramètres suivants sont appliqués :

- distance inter-électrodes : 10 à 80 mm

- champ électrique continu : 5 à 30 V/cm

- densité de courant : 0,2 à 2 A/dm²

- température de dépôt : ambiante, proche de 20°C, pour obtenir une épaisseur de dépôt comprise entre 0,1 et 2 mm et en ce que le dépôt par électrophorèse est suivi d'un séchage à l'air.

2. Bain pour dépôt électrophorétique de poudre métallique en vue du rechargement par traitement thermique de brasage-diffusion de pièces en superalliage caractérisé en ce qu'il comporte la composition suivante :

- produit liant à base de gomme naturelle, appelée agar-agar, à raison de 7,5 à 17,5 grammes par litre en solution dans de l'eau déminéralisée

- poudre métallique en dispersion dans ladite solution aqueuse à raison de 1,75 à 2,25 Kg par litre, provenant d'un mélange de deux poudres métalliques, de composition connue en soi, adaptée audit rechargement.

Claims

1. Process for the electrophoretic deposition of metal powder for the coating of superalloy workpieces by brazing/diffusion heat treatment characterized in that the electrophoretic bath used is made up of an aqueous solution containing 7.5 to 17.5 grammes per litre of a binder based on natural gum known as agar-agar, laden with metal particles at 1.75 to 2.25 kg per litre and originating from a mixture of two powders of composition known per se, suitable for the said coating, in that the workpiece to be coated is stationed as anode and the following parameters are applied:

- inter-electrode distance: 10 to 80 mm

- DC electric field: 5 to 30 V/cm

- current density: 0.2 to 2 A/dm²

- temperature of deposition: ambient, close to 20°C, to obtain a thickness of deposition of between 0.1 and 2 mm and in that the deposition by electrophoresis is followed by drying in air.

2. Bath for electrophoretic deposition of metal powder with a view to the coating of superalloy workpieces by brazing/diffusion heat treatment characterized in that it includes the following composition

- binder product based on natural gum, known as agar-agar, in a proportion of 7.5 to 17.5 grammes per litre in solution in deionized water

- metal powder in dispersion in the said aqueous solution in a proportion of 1.75 to 2.25 kg per litre, originating from a mixture of two metal powders, of composition known per se, suitable for the said coating.

Ansprüche

1. Verfahren zum elektrophoretischen Aufbringen eines Metallpulvers zur Beschichtung von Superlegierungsteilen durch eine Wärmediffusionsbehandlung,
dadurch gekennzeichnet,
daß das verwendete elektrophoretische Bad aus einer wässerigen Lösung mit 7,5 bis 17,5 g/l einer Verbindung auf Naturgummibasis gebildet wird, die Agar-Agar genannt wird, und der metallische Partikel mit 1,75 bis 2,25 kg/l hinzugegeben werden, die aus einer Mischung von zwei Pulvern einer an sich bekannten Zusammensetzung hervorgehen, die zu der Beschichtung geeignet sind, daß das zu beschichtene Teil als Anode angeordnet wird und die folgenden Parameter verwendet werden:

- Elektrodenabstand: 10 bis 80 mm,

- elektrisches Gleichfeld: 5 bis 30 V/cm,

- Stromdichte: 0,2 bis 2 A/dm²,

- Aufbringtemperatur: Umgebung, ungefähr 20°C, um eine Beschichtungsdicke zwischen 0,1 und 2 mm zu erhalten, und dadurch daß der elektrophoretischen Aufbringung eine Lufttrocknung folgt.

2. Bad zur elektrophoretischen Aufbringung eines Metallpulvers zur Beschichtung von Superlegierungsteilen durch Wärmediffusionsbehandlung,
dadurch gekennzeichnet,
daß es die folgende Zusammensetzung enthalt:

- Eine mit 7,5 bis 17,5 g/l in destilliertem Wasser gelöste Verbindung auf Naturgummibasis, die Agar-Agar genannt wird, und

- ein mit 1,75 bis 2,25 kg/l in der wässrigen Lösung dispergiertes Metallpulver, das aus einer Mischung einer an sich bekannten Zusammensetzung von zwei Metallpulvern hervorgeht, die zu der Beschichtung geeignet ist.