BE698155A

BE698155A -

Info

Publication number: BE698155A
Authority: BE
Priority date: 1966-05-10
Filing date: 1967-05-08
Publication date: 1967-11-08

Description

Perfectionnements aux revêtements pour alliages de niobium.

La présente invention se rapporte à des revêtements pour protéger les alliages de niobium contre l'oxydation. Le ter- me "alliages de niobium" tel qu'utilisa dans le présent mémoire comprend aussi le niobium pratiquement pur.

Les alliages de niobium sont résistants aux températu- res élevées et sont dès lors intéressants pour des applications telles que les aubes de turbines, par exemple. Cependant, ils

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s'a>,yéeai rapidement aux'togçpéra%ureµ 41e.vfos àùns l'air et bien que certains constituants de 411:Lage, r4u 1 sent la:vltesse d'c.'â d.;tiu:, cetGe vitesse est,même dans ce cas, désavantageusement éli;v fle. bzz Un revêtement résistant à l'oxydation qui a été proposé
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>.>;i:. ill:Lages de niabium couprend une sous-couche de titane "t. , ..4:càc supérieure dlune glaçure siliceuse.

Cependant, t1,1.; -u ce revêtement polt satisfaisant à des températures de 1><J=-,;:,>, de 11t0 C, i1 ne"s'avére pas satisfaisant à des tempé- ra t. plus élevées, telles que 12000C,4 cause de la diffusion du pitame dans la glaçure à ces températures plus élevées.

Un but de 7.'invention est dès lors de fournir un revê-
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tement résistant à l'oxydation amélioré pour les alliages de niobium.

Suivant 3.'invention, un revêtement résistant à l'oxy-
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±xtt,J.i les alliages de niobium.est caractérisé en ce qu'il cojr<j'- .::;: couche d'une glaçure siliceuse pratiquement imper- m±,à.;L 1, .s ",ygène sans couche intermédiaire riche en titane.

De préférence, le revêtement résistant à l'oxydation co#;,x.#a-i une couche intermédiaire qui.n'ést pas riche en. Lv'-turieentre l'alliage de niobium et la couche de glaçure siliceuse, La couche intermédiaire peut être riche en hafnium et/ou en zirconium et peut également comprendre une certaine quantité de titane et/ou de niobium,
De préférence également, le revêtement résistant à comprend aussi une couche d'alumine poreuse immé-
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àictei; 4; en dessous de la couche de glaçure siliceuJo,inàé- p4:a.:a.;,;:nt de la présence ou de l'absence de la couche interaé" diire.. :

L'invention consiste également en .un procédé d'appl,- ,

cation d'une couche,de glaçure siliceuse sur 1.'alliage, sans cou- che intermédiaire riche en titane.

Suivant un exemple de l'invention, on utilise un échantillon d'alliage de niobium ayant comme composition 11 % de tungstène, 3% de molybdène, 2% de hafnium, le reste étant du niobium. L'échantillon se présente sous la forme d'une tôle et est préparé pour le revêtement en arrondissant tout d'abord les bords et les coins par limage à la main suivi par un traite- ment dans un tambour de finissage rotatif. L'échantillon est 'ensuite nettoyé et ses surfaces sont rendues rugueuses par projection d'un mélange d'air, d'eau et de poudre d'alumine grossière.

Pour munir l'échantillon d'une couche intermédiaire de hafnium, une poudre de l'alliage hafnium 0 à 30% en poids niobium de moins de 30 microns de diamètre est revêtue de nickel par pacage sans électrode en utilisant environ 1% en poids de nickel. La poudre revêtue est ensuite appliquée sous la forme d'un magma sur l'échantillon qui est cuit dans le vide à 1300 C.

Le nickel forme une phase liquide avec le hafnium à ces tempé- ratures et facilite le frittage et l'adhérence du revêtement.

De cette manière, on obtient un revêtement riche en hafnium d'une épaisseur de 0,001 - 0,003 pouce (0,025 - 0,075 mm).

On pulvérise ensuite sur l'échantillon revêtu de haf- nium une suspension d'une poudre de glaçure dans un mélange d'eau! et d'acétone et ensuite on le cuit sous vide ou dans une atmosphère inerte pendant environ5 minutes à 1350 C pour obtenir une couche de glaçure siliceuse, Ona seconde couche de glaçure est ensuite appliquée de la même manière..

L'échantillon revêtu S'avère être très résistant au chocs mécaniques et thermiques et protège le niobium de l'oxy- dation pendant 100 heures à l'air à 1200 C.

Pour améliorer l'écoulement et l'adhérence de la gla- çure, la couche riche en hafnium peut être pré-oxydée pendant environ 1/2 heure à l'air à environ 1700 C.

Suivant un autre exemple de l'invention, un échantil- lon similaire à celui décrit dans l'exemple ci-dessus est pré- paré et traité pratiquement de la même manière, sauf que la glaçure est appliquée directement sur l'alliage de niobium sans couche intermédiaire de hafnium . L'échantillon est également protégé contre l'oxydation parce que la glaçure est pratiquement imperméable à l'oxygène mais seulement dans une certaine mesure à cause de la fragilisation finale par l'oxygène de l'alliage de niobium.

Par contre, un échantillonanalogue revêtu de hafnium seulement ne protège le niobium de l'oxydation que pendant 60 heu- resà l'air à 1200 C.

Le revêtement résistant à l'oxydation peut également comprendre une' couche d'alumine poreuse pulvérisée directement sur l'alliage de niobium,lorsqu'on n'utilise pas de couche intermédiaire ou sur la couche intermédiaire, cette pulvérisation étant suivie de la glaçure. La couche d'alumine poreuse aide également à fixer la glaçure en place. La glaçure colle extrême- ment bien à l'alumine poreuse et en scelle les pores.

Sans, que cela puisse limiteren rien la présente de-' mande de brevet, on estime que la couche ou les couches de gla- çure fournissent la plus grande partie du degré de protection apporté au niobium en agissant comme barrière primaire contre l'oxygène pour arrêter la plus grande partie de la pénétration d'oxygène. Le hafnium facilite l'adhérence de la glaçure à l'ob- jet en alliage de niobium envisagé, participe à la protection s'il y a ou s'il se produit une défectuosité dans la glaçure et

agit comme barrière secondaire contre 1'oxygène.

La couche intermédiaire riche en hafnium peut être remplacée par une couche intermédiaire de zirconium ou alliée à du zirconium et/ou à du titane, mais une couche riche en titane ne doit pas être utilisée si l'on désire obtenir les avantages de la présente invention.

Outre ces éléments constitutifs on peut égale- ment modifier la nature de la couche intermédiaire. Il peut s'agir d'une couche qui a presque complètement diffusé.dans la surface de l'alliage de niobium du moment qu'au moins 50% de la surface soient constitués par le hafnium ou le zirconium ou le hafnium allié à du zirconium et/ou à d.u titane de la couche intermédiaire ou il peut s'agir d'une couche presque séparée de l'alliage de nio- bium. On exemple de forme diffusée est donné par la couche super- ficielle riche en hafnium décrite dans le premier exemple ci-dessus de ! l'invention et dans ce cas, environ 60 à 80% de la surface sont constitués par du hafnium, suivant la teneur en niobium de la poudre utilisée,

tandis que la concentration de hafnium est d'en- viron 10% à environ 0,025 filin 'de la surface. La forme presque séparée de couche intermédiaire peut être obtenue par électroly- se à partir de sels fondus cu par placage par vapeur en utili- sant un transfert d'iodure.

En variante, pour munir l'échantillon d'une couche de revêtement intermédiaire de hafnium par cémentation à "enrobage" sous vide, l'échantillon peut être enrobé d'une poudre de hafnium grossière et chauffé dans une nacelle de tantale sous vide pen- dant 4 heures à environ 1650 C. Ceci peut produire une couche superficielle riche en hafnium de.0,0125 à 0,025 mm d'épaisseur.

Claims

REVENDICATIONS. EMI6.1 ----------- ----------------- 1.- Revêtement résistant à l'oxydation pour les alliages de niobium, caractérisé en ce qu'il comprend une couche d'une EMI6.2 glaçure siliceuse pratiquocnt ïmperm6able à l'oxygéne,sans cou- che intermédiaire riche en titane.

2.- Revêtement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également une couche intermédiaire qui n'est pas riche en titane entre l'alliage de niobium et la cou- che de glaçure siliceuse.

3.- Revêtement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la couche intermédiaire est riche en hafnium et/ou en zirconium.

4.- Revêtement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la couche intermédiaire comprend également du titane et/ou du niobium.

5.- Revêtement résistant à 1-'oxydation pour alliages do niobium, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cou- che de glaçure siliceuse pratiquement imperméable à l'oxygène et une couche intermédiaire riche en hafnium et/ou en zirconium entre l'alliage de niobium et la couche de glaçure siliceuse.

6.- Revêtement suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également une couche d'alumine poreuse immédiatement sous la couche de glaçure siliceuse.

7. - Procédé d'obtention d'un revêtement résistant à l'oxydation sur un objet en alliage de niobium, caractérisé en ce qu'on applique une couche de glaçure siliceuse sur cet objet, sans couche intermédiaire riche en titane.

8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en <Desc/Clms Page number 7> applique une couche intermédiaire qui n'est pas riche titane avant d'appliquer la couche de glaçure siliceuse.

9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé n ce que la couche intermédiaire est riche en hafnium et/ou en zirconium.

10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la couche intermédiaire comprend également du titane et/ou du niobium.

11.- Procédé de formation d'en revêtement résistant à l'oxydation sur un objet en alliage de niobium, caractérisé en ce qu'on nettoie et on rend rugueuse la surface de l'objet, on obtient une couche intermédiaire riche en hafnium en procédant par application d'un magma ou par cémentation sous vide de l'objet enrobé, on applique sur l'objet revêtu de hafnium une suspension de poudre de glaçure et on cuit sous vide ou dans une atmosphère inerte puur fournir une couche de glaçure siliceuse.

12.- Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend la pré-oxydation do la couche de hafnium es avant Inapplication de la suspension de poudre de glaçure.

13.- Procédé suivant la revendication 11 ou 12, ca- ractérisé en ce que la couche intermédiaire riche en hafnium obtenue par le procédé d'application d'un magma on appliquant sur l'objet un magma de poudre de l'alliage hafnium 0-30% en poids de niobium puis en cuisant sous vide à environ 1300 C.

14.- Revêtement résistantà l'oxydation suivant la revendication 1 et en substance comme d6crit ci-dessus.

15.- Procédé d'obtention d'un revêtement résistant à sur un objet en alliage de niobium suivant la rcven- dication 7 et en substance comme décrit ci-dessus.

16.- Objet en alliage de niobium muni d'un revêtement <Desc/Clms Page number 8> EMI8.1 '¯ : - k .'¯ . :. -Â;.;w wan suivant l'une ou l'autre des revendica- i ...;... .

'. ' ,.;..:t. en alliage de niobium muni d'un revêtement . ,>' J . ¯,.1 :cn obtenu par le procédé suivant l'une ou , ":i '..icc.ons 7 à 13 et 15