EP3794156A1 - Procede et dispositif pour deposer un revetement sur une fibre continue - Google Patents

Procede et dispositif pour deposer un revetement sur une fibre continue

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Publication number
EP3794156A1
EP3794156A1 EP19728489.6A EP19728489A EP3794156A1 EP 3794156 A1 EP3794156 A1 EP 3794156A1 EP 19728489 A EP19728489 A EP 19728489A EP 3794156 A1 EP3794156 A1 EP 3794156A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
coating
precursor
segment
reactor
Prior art date
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Pending
Application number
EP19728489.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Clément LOMONACO
Damien CAZAUBON
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Safran Ceramics SA
Original Assignee
Safran Ceramics SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran Ceramics SA filed Critical Safran Ceramics SA
Publication of EP3794156A1 publication Critical patent/EP3794156A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/38—Wires; Tubes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, e.g. by ultrasonic waves, corona discharge, irradiation, electric currents or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/005—Laser beam treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1291—Process of deposition of the inorganic material by heating of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • C23C26/02—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, e.g. by ultrasonic waves, corona discharge, irradiation, electric currents or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/04—Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/06—Inorganic compounds or elements

Definitions

  • the present invention relates to the general field of processes for depositing a coating on fibers, and more particularly on a continuous carbon or ceramic fiber from a precursor coating.
  • the invention also relates to a device adapted to the implementation of such a method.
  • Ceramic matrix composite (CMC) materials known for their good mechanical properties that make them suitable for forming structural elements and for retaining these properties at high temperatures, are a viable alternative to traditional metal parts. Their reduced mass compared to their metallic equivalent make them the best choice to answer the problems of increase of the yield and reduction of the polluting emissions of the engines in the aeronautical field.
  • the CMC material parts comprise a generally continuous fibrous reinforcement in the form of a woven fabric, which is densified by a ceramic matrix.
  • the fibrous reinforcement thus comprises continuous fibers, generally grouped together in the form of yarns or strands, the orientation of which can be adapted to the principal directions of stressing of the part during its use.
  • the preform for forming the fibrous reinforcement may be woven from the continuous fiber strands to the dimensions of the workpiece (for example by two-dimensional or three-dimensional weaving), using a suitable loom.
  • To produce a piece of CMC material which has improved mechanical properties it is known to have fibers in the fiber preform which are coated with an interphase, prior to densification of the preform.
  • the main object of the present invention is thus to overcome such drawbacks by proposing a process for depositing a coating on a continuous carbon or ceramic fiber from a precursor of the coating, the process comprising at least heating of at least one segment of the fiber in the presence of a liquid or supercritical phase of the coating precursor by a laser beam so as to bring the surface of the segment to a temperature permitting formation of the coating on the segment from the coating precursor.
  • a “fiber segment” here corresponds to a certain length of fiber, in other words, the segment extends along the length or the largest dimension of the fiber.
  • a fiber segment is thus a portion of the non-zero length fiber.
  • a fiber which may comprise a plurality of filaments a fiber segment may comprise a plurality of filaments.
  • segment area refers to the area of each filament that makes up the fiber segment, if any.
  • depositing or forming a coating on the fiber segment, depositing or forming the coating on the surface of each filament that composes the fiber segment, if any.
  • the method according to the invention is remarkable in particular by the fact that a segment of the fiber is heated directly and locally with the aid of a laser beam.
  • This local heating of the fiber makes it possible to reduce the energy consumption of the entire process compared to chemical vapor infiltration type processes in an enclosure whose walls are heated.
  • the local laser heating also makes it possible to significantly increase the reproducibility of the process, the kinetics of the formation of the coating and its homogeneity.
  • the method also makes it possible to reduce the amount of precursor required since it is only necessary for the heated fiber segment to be in the presence of the precursor in the liquid or supercritical phase.
  • the method according to the invention is advantageous in that it is possible to choose the properties or characteristics of the laser beam, in particular its shape, its wavelength or its power, in order to further improve the kinetics of deposition and the adapt to the material of the fiber and / or the precursor.
  • the shape of the beam may for example be chosen to focus the energy on a larger or smaller segment of the fiber.
  • the wavelength of the laser beam may, for example, be chosen as a function of a maximum absorption wavelength of the material of the fiber.
  • the wavelength of the laser beam may for example be chosen as a function of an activation wavelength of the precursor in the liquid or supercritical state, that is to say a wavelength where the precursor absorbs energy from the laser beam, thus facilitating the formation of the coating.
  • the laser beam can be continuous or pulsed at a certain pulse frequency.
  • the local heating by laser makes it possible to control the temperature conditions at the level of the fiber segment, and to pass for example the precursor to the supercritical state only in the vicinity of the fiber segment concerned.
  • the heating with a laser beam can be used alone or in addition to traditional heating means.
  • the method may further comprise the movement of the fiber in front of the laser beam so as to form the coating on several successive fiber segments.
  • the scrolling of the fiber can be carried out continuously or semi-continuously, depending on the deposit kinetics inherent in the variants described above as well as the precursors involved. This arrangement makes it possible to carry out the deposit continuously. which makes the process easy to implement.
  • several distinct fiber segments can be heated simultaneously by a plurality of laser beams.
  • laser beams having different characteristics, for example to favor the absorption of the beam by the fiber and / or the activation of the precursor, and this at different locations of the fiber.
  • This arrangement makes it possible to perform the deposition at several locations of the fiber simultaneously, which increases the kinetics of the deposit and can allow a faster scrolling of the fiber, if necessary. It is also possible to make temperature gradients along the fiber to control the properties of the coating as its crystallinity.
  • a segment of the fiber may be heated by a plurality of laser beams distributed angularly around said segment. This arrangement makes it possible to further improve the homogeneity and the kinetics of the deposit on the fiber by ensuring uniform and uniform heating over the entire surface of the heated fiber segment.
  • the coating may be an interphase coating.
  • the fiber coated with an interphase can then be used for the manufacture of a piece of CMC material, for example by weaving (two-dimensional or three-dimensional weaving for example) to obtain a preform which will then be densified at least partially by a ceramic matrix such as silicon carbide.
  • the interphase has a function of defragilating the composite material which favors the deflection of possible cracks reaching the interphase after having propagated in the matrix, preventing or delaying the breaking of fibers by such cracks. This interphase also makes it possible to protect the fiber of the matrix material during its formation.
  • the coating may comprise a material chosen from the following: silicon carbides (SiC), pyrocarbon (PyC), doped or non-doped boron nitrides (BN, BN (Si)), doped or non-doped silicon nitrides (SiN, Si 3 N 4 , Si x N y O z ), boron carbides (B 4 C, BC), and mixtures thereof.
  • the fiber may be silicon carbide.
  • the material of the silicon carbide fiber may have an oxygen content of less than or equal to 1% atomic percentage.
  • such a fiber may be a type Hi-Nicalon type fiber marketed by the Japanese company NGS.
  • the invention also aims, according to a second aspect, a device for implementing a method for depositing a coating on a fiber continuous from a precursor of the liquid-phase coating, the device comprising a tubular reactor having a U-shaped section for containing the fiber and the precursor of the liquid-phase coating, a laser source for generating a laser beam in the reactor for heating the surface of a segment of the fiber in the presence of the precursor of the coating in the liquid phase, and a device for scrolling the fiber inside the reactor.
  • the U-shape of the reactor section allows it to contain the coating precursor in the liquid state while ensuring good immersion of the fiber in the coating precursor.
  • the device is advantageously adapted to deposit the coating on the fiber in a continuous manner using the scroll device.
  • the scroll device may comprise a first mandrel from which the fiber is to be unwound, and a second mandrel on which the coated fiber is intended to be wound.
  • the laser source may be configured to generate at least two laser beams at two distinct locations in the reactor.
  • the device may comprise at least two laser sources configured to respectively generate at least two laser beams at two distinct locations in the reactor.
  • the device may comprise several laser sources angularly distributed around the reactor to generate laser beams interfering inside the reactor.
  • FIGS. 1 to 5 schematically illustrate alternative devices for implementing a process for depositing a coating on a continuous fiber from a precursor of the coating in the liquid phase
  • - Figure 6 schematically illustrates a device for the implementation of a method of depositing a coating on a continuous fiber from a precursor of the coating in supercritical phase.
  • Figure 1 shows a device 100 for implementing a method according to a first embodiment of the invention.
  • the device 100 makes it possible to implement a process for depositing a coating by caulking, that is to say in which the formation of the coating is carried out in the presence of a liquid phase of a precursor of the coating.
  • the device 100 comprises a tubular reactor 110, a laser source 120, and a scrolling device 130.
  • a continuous fiber 140 of ceramic or carbon, as well as a precursor 150 of the coating in the liquid state, are present in the reactor 110.
  • the tubular reactor 110 has a U-shaped section which can contain a coating precursor in the liquid state 150 while allowing the formation of the coating by a method according to the invention. More precisely, the reactor 110 comprises a lower part 112 (here straight and horizontal) and two vertical parts 113 and 114 (also right here) which extend from the lower part 112. In the example illustrated, the precursor of coating 150 is present in the lower part 112 of the reactor.
  • the reactor 110 here comprises a first opening 115 and a second opening 116 respectively at the ends of the vertical portions 113 and 114.
  • the fiber 140 passes through the entire reactor 110 between the openings 115 and 116, and is immersed in the coating precursor 150. at the bottom portion 112 of the reactor.
  • the reactor 110 may comprise means (not shown) for filling and / or purging the coating precursor 150.
  • the reactor 110 may have a circular tube section or other shapes.
  • the laser source 120 makes it possible to generate a laser beam 121 inside the reactor 110.
  • the laser source 120 is situated above the lower part 112 of the reactor 110, outside of the latter.
  • the laser beam 120 is directed towards the fiber 140 present in the reactor 110.
  • other configurations of the reactor 110 and the laser source 120 may be envisaged, as long as the laser beam 121 allows the fiber 140 to be heated in the presence of the coating precursor 150.
  • the laser beam 121 may have a variety of shapes, for example forming a spot or "spot", or a larger shape, so as to cover a larger fiber segment
  • those skilled in the art know how to determine the characteristics of the laser beam 121 necessary to ensure the formation of the coating on the fiber 140, in particular by modifying the focusing, the power of the laser source 120 or the wavelength of the laser beam 121. In particular, those skilled in the art will adapt the characteristics of the laser beam 121 as a function of the material constituting the fiber 140 and the coating precursor 150 used.
  • the reactor 110 may advantageously be made of a material transparent to the laser beam 121 generated by the laser source 120 so that the laser beam 121 can reach a location inside the reactor 110 and meet the fiber 140 in order to heat it.
  • the laser source 120 may, in an embodiment not shown, be inside the reactor 110.
  • the scroll device 130 here comprises a first mandrel 131 from which the fiber 140 can be unrolled, the first mandrel 131 can be a mandrel for storing the fiber 150 before it is coated, and a second mandrel 132 on which the fiber 150 may be rolled once coated.
  • the fiber 150 can thus circulate in the reactor 110 from the first mandrel 131 to the second mandrel 132.
  • the centering elements 133, 134 of the fiber 150 in the reactor 120 here ensure that the fiber 150 does not touch the reactor wall. 120 and that it is sufficiently tense.
  • the scroll device 130 may be controlled by control means not shown, so as to scroll the fiber 150 in the device 100 continuously or semi-continuously (that is to say step by step).
  • the scroll device 130 may for example scroll the fiber 150 in the device 100 in both directions.
  • a device 200 according to a second embodiment of the invention is shown in FIG. 2. Unless otherwise indicated, the corresponding reference signs between FIGS. 1 and 2 (100 becomes 200) designate identical characteristics.
  • the device 200 always includes a first laser source 220a for generating a beam 221a.
  • the device 200 further comprises a second laser source 220b for generating a second laser beam 221b at another location in the reactor 210. More specifically, the second laser beam 221b is used to heat a segment of the fiber 240. distinct from the fiber segment heated by the first laser beam 221a from the first laser source 220a.
  • Such a device 200 is advantageous in that it makes it possible to increase the deposition kinetics of the coating because the two laser sources 220a and 220b can operate simultaneously. It also makes it possible to use two laser beams 221a and 221b having different characteristics.
  • FIG. 3 A device 300 according to a third embodiment of the invention is shown in FIG. 3. Unless otherwise indicated, the corresponding reference signs between FIGS. 1 and 3 (100 becomes 300) designate identical characteristics.
  • the device 300 still comprises a laser source 320, placed in the same manner as the laser sources 120 and 220a with respect to the reactor 310.
  • the laser source 320 is configured to generate several laser beams 321a, 321b, 321c in the direction of the fiber 340. More precisely, the laser beams 321a-321c here make it possible to heat several distinct segments of the fiber 340 simultaneously.
  • the laser beams 321a-321c here follow different paths converging at the laser source 320.
  • Such a device 300 is advantageous in that it also increases the deposition kinetics of the coating.
  • FIG. 4 A device 400 according to a fourth embodiment of the invention is shown in FIG. 4. Unless otherwise indicated, the corresponding reference signs between FIGS. 1 and 4 (100 becomes 400) designate identical characteristics.
  • the device 400 here comprises a first laser source 420a, placed in the same way as the laser sources 120, 220a and 320 with respect to the reactor 410, and a second laser source 420b located opposite the first laser source 420a relative to 410.
  • the laser beams 421a and 421b generated by each of the laser sources 420a and 420b are intercepted at the level of the fiber 440 and the directions that carry their paths coincide.
  • the laser sources 420a and 420b (as well as the beams 421a and 421b) are angularly distributed around the reactor 410, and are thus angularly separated by 180 °. This arrangement makes it possible to heat the fiber in a uniform manner and thus to obtain a homogeneous deposit, while increasing the kinetics of the deposit.
  • a device 500 according to a fifth embodiment of the invention is shown in section in FIG. 5. Unless otherwise indicated, the corresponding reference signs between FIGS. 1 and 5 (100 becomes 500) designate identical characteristics.
  • FIG. 5 only shows a cross section of the lower part 512 of the reactor 510, on which we can see three laser sources 520a-520c for respectively generating three laser beams 521a-521c which are intercepted at the level of the fiber 540 immersed in the coating precursor 550.
  • the three laser sources 520a-520c are distributed angularly around the lower part 512 of the reactor 510, and are thus angularly separated by 120 °.
  • this arrangement makes it possible to heat the fiber more uniformly and thus to obtain a homogeneous deposit, while increasing the kinetics of deposition.
  • the devices 100, 200, 300, 400 and 500 described above make it possible to implement a process for depositing a coating on a continuous fiber made of carbon or ceramic from a precursor of the coating, in which at least one heater is heated. a segment of the fiber in the presence of a coating precursor in the liquid state (calefaction).
  • the aforementioned devices are equipped with scrolling devices which make it possible to carry out the process in a continuous manner, that is to say by successively repeating the heating step on consecutive segments of the fiber.
  • Figure 6 shows a device 600 for carrying out a similar deposition process, but in which the precursor of the coating is in the supercritical state.
  • the device 600 comprises an enclosure 601 provided with an input port 602 and an output port 603.
  • a neutral gas for example argon
  • the exit port 603 makes it possible to recover the gaseous mixture which has circulated in the enclosure 601 so as not to let it escape into the external environment.
  • a reactor 610 is present inside the enclosure 601.
  • the reactor 610 here takes the general shape of a rectilinear tube open at its ends. More specifically, the reactor 610 comprises an inlet opening 611 and an outlet opening 612 through which the continuous fiber 640 can respectively enter and exit the reactor 610.
  • a precursor of the coating consisting of a gas or gas mixture is also introduced into the reactor.
  • reactor 610 through the inlet opening 611 (arrow 611a) and discharged from the reactor through the outlet opening 612 (arrow 612a).
  • a laser source 620 is also present to generate a laser beam 621 in the reactor at a location thereof where the fiber 640 is present, similar to the devices previously described.
  • a scroll device 630 may be present in the chamber to move the fiber 640 in the reactor 610 and provide a continuous or semi-continuous deposit.
  • the scroll device may comprise a first mandrel 631 from which the fiber 640 is unwound, and a second mandrel 632 on which the coated fiber 640 is wound.
  • the characteristics of the laser beam 621 may be advantageously chosen to pass the coating precursor in the supercritical state only in the vicinity of the fiber segment 640 which is heated. by the laser beam 621, and thus ensure the formation of the coating on the heated fiber segment 640.
  • the enclosure 601 can be controlled in temperature and pressure to ensure the passage of the precursor to the supercritical state.
  • Such a method and such a device 600 can reduce the energy required to perform the deposit, while increasing the kinetics, reproducibility and homogeneity of the deposit. It will be noted that the different laser source arrangements presented for the devices in which a precursor in the liquid state is used can be applied in a similar manner to the device 600.
  • Example 1 the different laser source arrangements presented for the devices in which a precursor in the liquid state is used can be applied in a similar manner to the device 600.
  • An interphase of pyrocarbon (PyC) is deposited on a strand of silicon carbide (SiC) fibers by caulking using a device similar to the device 100 described above.
  • the coating precursor in the liquid state is ethanol.
  • the laser source is a 1000 Watts Nd: YAG laser generating a laser beam having a wavelength of the order of 1064 nm. The laser beam is focused at a point in the fiber strand that continuously travels at a rate of 120 mm / min into the reactor.
  • a pyrocarbon interphase (PyC) is deposited on a silicon carbide (SiC) fiber strand by a supercritical process using a device similar to the device 600 described above.
  • the precursor coating to be used in the supercritical state that is introduced into the reactor is methane.
  • the laser source is a 100 Watts laser diode generating a laser beam having a wavelength of the order of 808 nm. The laser beam is focused at a point in the fiber strand that continuously travels at a rate of 120 mm / min into the reactor.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre continue (140) en carbone ou en céramique à partir d'un précurseur du revêtement (150), le procédé comprenant au moins le chauffage d'au moins un segment de la fibre en présence d'une phase liquide ou supercritique du précurseur de revêtement par un faisceau laser (121) de façon à porter la surface du segment à une température permettant la formation du revêtement sur le segment à partir du précurseur de revêtement. L'invention vise aussi un dispositif (100) pour la mise en oeuvre du procédé où une phase liquide du précurseur est utilisée.

Description

Procédé et dispositif pour déposer un revêtement sur une fibre continue
Arrière-plan de rinvention
La présente invention se rapporte au domaine général des procédés de dépôt d'un revêtement sur des fibres, et plus particulièrement sur une fibre continue en carbone ou en céramique à partir d'un précurseur du revêtement. L'invention concerne aussi un dispositif adapté à la mise en œuvre d'un tel procédé.
Les matériaux composites à matrice céramique (CMC), connus pour leurs bonnes propriétés mécaniques qui les rendent aptes à constituer des éléments de structures et pour conserver ces propriétés à températures élevées, constituent une alternative viable aux traditionnelles pièces métalliques. Leur masse réduite par rapport à leur équivalent métallique en font des pièces de choix pour répondre aux problématiques d'augmentation du rendement et de réduction des émissions polluantes des moteurs dans le domaine aéronautique.
Les pièces en matériau CMC comprennent un renfort fibreux généralement continu sous la forme d'un textile tissé, qui est densifié par une matrice céramique. Le renfort fibreux comprend ainsi des fibres continues, regroupées généralement sous la forme de fils ou torons, dont l'orientation peut être adaptée aux directions principales de sollicitation de la pièce lors de son utilisation. La préforme destinée à former le renfort fibreux peut être tissée à partir des torons de fibres continues aux dimensions de la pièce (par exemple par tissage bidimensionnel ou tridimensionnel), à l'aide d'un métier à tisser adapté. Pour réaliser une pièce en matériau CMC qui présente des propriétés mécaniques améliorées, il est connu de disposer de fibres dans la préforme fibreuse qui sont revêtues d'une interphase, préalablement à la densification de la préforme.
On connaît le dépôt d'un revêtement d'interphase sur les fibres d'une préforme fibreuse déjà tissée par infiltration chimique en phase gazeuse (CVI). Cette technique est coûteuse énergétiquement notamment à cause des parois chaudes traditionnellement utilisées pour porter l'enceinte réactionnelle à une température permettant la formation de l'interphase. En outre, une grande quantité de précurseur est nécessaire pour former l'interphase car une partie de celui-ci se dépose sur les parois de l'enceinte réactionnelle et est définitivement perdue. De plus, l'interphase n'est pas formée de manière uniforme dans l'ensemble de la préforme, ce qui n'est pas souhaitable.
Il existe donc un besoin pour un procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre continue en carbone ou en céramique qui ne présente pas les inconvénients précités.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre continue en carbone ou en céramique à partir d'un précurseur du revêtement, le procédé comprenant au moins le chauffage d'au moins un segment de la fibre en présence d'une phase liquide ou supercritique du précurseur de revêtement par un faisceau laser de façon à porter la surface du segment à une température permettant la formation du revêtement sur le segment à partir du précurseur de revêtement.
Un « segment de fibre » correspond ici à une certaine longueur de fibre, en d'autres termes, le segment s'étend selon la longueur ou la plus grande dimension de la fibre. Un segment de fibre est ainsi une portion de la fibre de longueur non nulle. Une fibre pouvant comprendre plusieurs filaments, un segment de fibre peut comprendre plusieurs filaments. Dans le présent exposé, par « surface du segment », on entend la surface de chaque filament qui compose le segment de fibre, le cas échéant. De manière similaire, on entend par « déposer » ou « former » un revêtement sur le segment de fibre, le dépôt ou la formation du revêtement sur la surface de chaque filament qui compose le segment de fibre, le cas échéant. Lorsque le segment de fibre est chauffé en présence d'un précurseur à l'état liquide, on parle aussi de dépôt par caléfaction.
Le procédé selon l'invention est remarquable notamment par le fait qu'un segment de la fibre est chauffé directement et localement à l'aide d'un faisceau laser. Ce chauffage local de la fibre permet de réduire la consommation énergétique de l'ensemble du procédé par rapport à des procédés du type infiltration chimique en phase vapeur dans une enceinte dont les parois sont chauffées. Le chauffage local par laser permet en outre d'augmenter significativement la reproductibilité du procédé, la cinétique de la formation du revêtement et son homogénéité. Le procédé permet en outre de réduire la quantité de précurseur nécessaire puisqu'il faut seulement que le segment de fibre chauffé soit en présence du précurseur en phase liquide ou supercritique.
Le procédé selon l'invention est avantageux en ce qu'il est possible de choisir les propriétés ou caractéristiques du faisceau laser, notamment sa forme, sa longueur d'onde ou sa puissance, afin d'améliorer encore la cinétique de dépôt et de l'adapter au matériau de la fibre et/ou au précurseur. La forme du faisceau peut par exemple être choisie pour focaliser l'énergie sur un segment plus ou moins grand de la fibre. La longueur d'onde du faisceau laser peut par exemple être choisie en fonction d'une longueur d'onde d'absorption maximale du matériau de la fibre. La longueur d'onde du faisceau laser peut par exemple être choisie en fonction d'une longueur d'onde d'activation du précurseur à l'état liquide ou supercritique, c'est-à-dire d'une longueur d'onde où le précurseur absorbe de l'énergie du faisceau laser, facilitant ainsi la formation du revêtement. Le faisceau laser peut être continu ou pulsé à une certaine fréquence de pulsation. Dans le cas d'un dépôt à partir du précurseur en phase supercritique, le chauffage local par laser permet de contrôler les conditions de température au niveau du segment de fibre, et de faire passer par exemple le précurseur à l'état supercritique seulement à proximité du segment de fibre concerné. Le chauffage à l'aide d'un faisceau laser peut être utilisé seul ou en complément de moyens de chauffe traditionnels.
Dans un exemple de réalisation, le procédé peut comprendre en outre le défilement de la fibre devant le faisceau laser de façon à former le revêtement sur plusieurs segments de fibre successifs. Dans ce cas, le défilement de la fibre peut être effectué de façon continue ou semi- continue, en fonction des cinétiques de dépôts inhérentes aux variantes décrites précédemment ainsi qu'aux précurseurs mis en jeu. Cette disposition permet de réaliser de façon continue le dépôt, ce qui rend le procédé aisé à mettre en œuvre.
Dans un exemple de réalisation, plusieurs segments de fibre distincts peuvent être chauffés simultanément par plusieurs faisceaux lasers. Ainsi, il est possible par exemple d'utiliser des faisceaux lasers présentant des caractéristiques différentes, par exemple pour favoriser l'absorption du faisceau par la fibre et/ou l'activation du précurseur, et ce à différents emplacements de la fibre. Cette disposition permet de réaliser le dépôt à plusieurs emplacements de la fibre de façon simultanée, ce qui augmente la cinétique du dépôt et peut permettre un défilement plus rapide de la fibre, le cas échéant. Il est également possible de réaliser des gradients de température le long de la fibre afin de contrôler les propriétés du revêtement comme sa cristallinité.
Dans un exemple de réalisation, un segment de la fibre peut être chauffé par plusieurs faisceaux lasers répartis angulairement autour dudit segment. Cette disposition permet d'améliorer encore l'homogénéité et la cinétique du dépôt sur la fibre en assurant un chauffage régulier et uniforme sur toute la surface du segment de fibre chauffé.
Dans un exemple de réalisation, le revêtement peut être un revêtement d'interphase. La fibre revêtue d'une interphase peut ensuite être utilisée pour la fabrication d'une pièce en matériau CMC, par exemple en les tissant (tissage bidimensionnel ou tridimensionnel par exemple) pour obtenir une préforme qui sera ensuite densifiée au moins partiellement par une matrice céramique telle que du carbure de silicium. Dans cette situation, l'interphase a une fonction de défragilisation du matériau composite qui favorise la déviation de fissures éventuelles parvenant à l'interphase après s'être propagées dans la matrice, empêchant ou retardant la rupture de fibres par de telles fissures. Cette interphase permet également de protéger la fibre du matériau de la matrice lors de sa formation.
Dans un exemple de réalisation, le revêtement peut comprendre un matériau choisi parmi les suivants : carbures de silicium (SiC), pyrocarbone (PyC), nitrures de bore dopés ou non (BN, BN(Si)), nitrures de silicium dopés ou non (SiN, Si3N4, SixNyOz), carbures de bore (B4C, BC), et leurs mélanges.
Dans un exemple de réalisation, la fibre peut être en carbure de silicium. En particulier, le matériau de la fibre en carbure de silicium peut présenter une teneur en oxygène inférieure ou égale à 1% en pourcentage atomique. Par exemple une telle fibre peut être une fibre du type Hi-Nicalon type S commercialisées par la société japonaise NGS.
L'invention vise aussi, selon un deuxième aspect, un dispositif pour la mise en œuvre d'un procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre continue à partir d'un précurseur du revêtement en phase liquide, le dispositif comprenant un réacteur tubulaire ayant une section en forme de U pour contenir la fibre et le précurseur du revêtement en phase liquide, une source laser pour générer un faisceau laser dans le réacteur destiné à chauffer la surface d'un segment de la fibre en présence du précurseur du revêtement en phase liquide, et un dispositif de défilement de la fibre à l'intérieur du réacteur. La forme en U de la section du réacteur lui permet de contenir le précurseur de revêtement à l'état liquide tout en assurant une bonne immersion de la fibre dans le précurseur de revêtement. Le dispositif est avantageusement adapté pour déposer le revêtement sur la fibre de façon continue à l'aide du dispositif de défilement.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de défilement peut comprendre un premier mandrin à partir duquel la fibre est destinée à être déroulée, et un deuxième mandrin sur lequel la fibre revêtue est destinée à être enroulée.
Dans un exemple de réalisation, la source laser peut être configurée pour générer au moins deux faisceaux lasers au niveau de deux emplacements distincts dans le réacteur.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif peut comprendre au moins deux sources laser configurées pour générer respectivement au moins deux faisceaux lasers au niveau de deux emplacements distincts dans le réacteur.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif peut comprendre plusieurs sources lasers réparties angulairement autour du réacteur pour générer des faisceaux laser s'interceptant à l'intérieur du réacteur.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures :
- les figures 1 à 5 illustrent schématiquement des variantes de dispositifs pour la mise en œuvre d'un procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre continue à partir d'un précurseur du revêtement en phase liquide, et - la figure 6 illustre schématiquement un dispositif pour la mise en œuvre d'un procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre continue à partir d'un précurseur du revêtement en phase supercritique.
Description détaillée de l'invention
La figure 1 montre un dispositif 100 pour la mise en œuvre d'un procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le dispositif 100 permet de mettre en œuvre un procédé de dépôt d'un revêtement par caléfaction, c'est-à-dire dans lequel la formation du revêtement est réalisée en présence d'une phase liquide d'un précurseur du revêtement. Le dispositif 100 comprend un réacteur tubulaire 110, une source laser 120, et un dispositif de défilement 130. Une fibre continue 140 en céramique ou en carbone, ainsi qu'un précurseur 150 du revêtement à l'état liquide, sont présents dans le réacteur 110.
Le réacteur tubulaire 110 présente une section en forme de U pouvant contenir un précurseur de revêtement à l'état liquide 150 tout en permettant la formation du revêtement par un procédé selon l'invention. Plus précisément, le réacteur 110 comprend une partie basse 112 (ici droite et horizontale) et deux parties verticales 113 et 114 (également droite ici) qui s'étendent à partir de la partie basse 112. Dans l'exemple illustré, le précurseur de revêtement 150 est présent dans la partie basse 112 du réacteur. Le réacteur 110 comprend ici une première ouverture 115 et une deuxième ouverture 116 respectivement aux extrémités des parties verticales 113 et 114. La fibre 140 parcourt l'ensemble du réacteur 110 entre les ouvertures 115 et 116, et est immergée dans le précurseur de revêtement 150 au niveau de la partie basse 112 du réacteur. Le réacteur 110 peut comprendre des moyens (non représentés) pour assurer le remplissage et/ou la purge du précurseur de revêtement 150. Le réacteur 110 peut avoir une section de tube circulaire ou présentant d'autres formes.
La source laser 120 permet de générer un faisceau laser 121 à l'intérieur du réacteur 110. Dans cet exemple, la source laser 120 est située au-dessus de la partie basse 112 du réacteur 110, à l'extérieur de celui-ci. Le faisceau laser 120 est dirigé vers la fibre 140 présente dans le réacteur 110. Bien entendu, d'autres configurations du réacteur 110 et de la source laser 120 peuvent être envisagées, tant que le faisceau laser 121 permet de chauffer la fibre 140 en présence du précurseur de revêtement 150. Le faisceau laser 121 peut présenter des formes variées, et par exemple former un point ou « spot », ou une forme plus étendue de manière à couvrir un segment de fibre plus important
L'homme du métier sait déterminer les caractéristiques du faisceau laser 121 nécessaires pour assurer la formation du revêtement sur la fibre 140, notamment en modifiant la focalisation, la puissance de la source laser 120 ou la longueur d'onde du faisceau laser 121. En particulier, l'homme du métier adaptera les caractéristiques du faisceau laser 121 en fonction du matériau constituant la fibre 140 et du précurseur de revêtement 150 utilisé.
Le réacteur 110 peut être avantageusement en un matériau transparent au faisceau laser 121 généré par la source laser 120 de façon à ce que le faisceau laser 121 puisse atteindre un emplacement à l'intérieur du réacteur 110 et rencontrer la fibre 140 en vue de la chauffer. La source laser 120 peut, dans un exemple de réalisation non illustré, se trouver à l'intérieur du réacteur 110.
Le dispositif de défilement 130 comporte ici un premier mandrin 131 à partir duquel la fibre 140 peut être déroulée, le premier mandrin 131 peut être un mandrin de stockage de la fibre 150 avant qu'elle ne soit revêtue, et un deuxième mandrin 132 sur lequel la fibre 150 peut être enroulée une fois revêtue. La fibre 150 peut ainsi circuler dans le réacteur 110 depuis le premier mandrin 131 jusqu'au deuxième mandrin 132. Les éléments de centrage 133, 134 de la fibre 150 dans le réacteur 120 assurent ici que la fibre 150 ne touche pas la paroi du réacteur 120 et qu'elle est suffisamment tendue. Le dispositif de défilement 130 peut être commandé par des moyens de commande non représentés, de façon à faire défiler la fibre 150 dans le dispositif 100 de façon continue ou semi- continue (c'est-à-dire pas à pas). Le dispositif de défilement 130 peut par exemple faire défiler la fibre 150 dans le dispositif 100 dans les deux sens.
Un dispositif 200 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 2. Sauf mention contraire, les signes de référence correspondant entre les figures 1 et 2 (100 devient 200) désignent des caractéristiques identiques. Le dispositif 200 comprend toujours une première source laser 220a pour générer un faisceau 221a. Par rapport au dispositif 100, le dispositif 200 comprend en outre une deuxième source laser 220b pour générer un deuxième faisceau laser 221b à un autre emplacement dans le réacteur 210. Plus précisément, le deuxième faisceau laser 221b permet de chauffer un segment de la fibre 240 distinct du segment de fibre chauffé par le premier faisceau laser 221a issu de la première source laser 220a. Un tel dispositif 200 est avantageux en ce qu'il permet d'augmenter la cinétique de dépôt du revêtement car les deux sources lasers 220a et 220b peuvent fonctionner simultanément. Il permet en outre d'utiliser deux faisceaux lasers 221a et 221b présentant des caractéristiques différentes.
Un dispositif 300 selon un troisième mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 3. Sauf mention contraire, les signes de référence correspondant entre les figures 1 et 3 (100 devient 300) désignent des caractéristiques identiques.
Le dispositif 300 comprend toujours une source laser 320, placée de la même manière que les sources laser 120 et 220a par rapport au réacteur 310. Par rapport au dispositif 100, la source laser 320 est configurée pour générer plusieurs faisceaux lasers 321a, 321b, 321c en direction de la fibre 340. Plus précisément, les faisceaux lasers 321a-321c permettent ici de chauffer plusieurs segments distincts de la fibre 340 simultanément. Les faisceaux lasers 321a-321c suivent ici des trajectoires différentes convergeant au niveau de la source laser 320. Un tel dispositif 300 est avantageux en ce qu'il permet aussi d'augmenter la cinétique de dépôt du revêtement.
Un dispositif 400 selon un quatrième mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 4. Sauf mention contraire, les signes de référence correspondant entre les figures 1 et 4 (100 devient 400) désignent des caractéristiques identiques.
Le dispositif 400 comprend ici une première source laser 420a, placée de la même façon que les sources laser 120, 220a et 320 par rapport au réacteur 410, et une deuxième source laser 420b située à l'opposé de la première source laser 420a par rapport au réacteur 410. Les faisceaux laser 421a et 421b générés par chacune des sources laser 420a et 420b s'interceptent au niveau de la fibre 440 et les directions qui portent leurs trajectoires sont confondues. Dans cet exemple, les sources lasers 420a et 420b (ainsi que les faisceaux 421a et 421b) sont répartis angulairement autour du réacteur 410, et sont ainsi séparées angulairement de 180°. Cette disposition permet de chauffer la fibre de façon uniforme et ainsi d'obtenir un dépôt homogène, tout en augmentant la cinétique du dépôt.
Un dispositif 500 selon un cinquième mode de réalisation de l'invention est représenté en coupe sur la figure 5. Sauf mention contraire, les signes de référence correspondant entre les figures 1 et 5 (100 devient 500) désignent des caractéristiques identiques.
La figure 5 montre seulement une coupe transversale de la partie basse 512 du réacteur 510, sur laquelle on peut voir trois sources lasers 520a-520c pour générer respectivement trois faisceaux lasers 521a-521c qui s'interceptent au niveau de la fibre 540 immergée dans le précurseur de revêtement 550. Les trois sources lasers 520a-520c sont réparties angulairement autour de la partie basse 512 du réacteur 510, et sont ainsi séparées angulairement de 120°. Comme pour le dispositif 400, cette disposition permet de chauffer la fibre de façon plus uniforme et ainsi obtenir un dépôt homogène, tout en augmentant la cinétique de dépôt.
Les dispositifs 100, 200, 300, 400 et 500 décrits précédemment permettent de mettre en oeuvre un procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre continue en carbone ou en céramique à partir d'un précurseur du revêtement, dans lequel on chauffe au moins un segment de la fibre en présence d'un précurseur du revêtement à l'état liquide (caléfaction). Les dispositifs précités sont équipés de dispositifs de défilement qui permettent de réaliser le procédé de façon continue, c'est-à-dire en répétant successivement l'étape de chauffage sur des segments consécutifs de la fibre.
La figure 6 montre un dispositif 600 pour la mise en œuvre d'un procédé de dépôt similaire, mais dans lequel le précurseur du revêtement est à l'état supercritique. Le dispositif 600 comprend une enceinte 601 pourvue d'un port d'entrée 602 et d'un port de sortie 603. Un gaz neutre (par exemple de l'argon) peut être introduit dans l'enceinte 601 par le port d'entrée 602. Le port de sortie 603 permet de récupérer le mélange gazeux qui a circulé dans l'enceinte 601 afin de ne pas le laisser s'échapper dans l'environnement extérieur.
Un réacteur 610 est présent à l'intérieur de l'enceinte 601. Le réacteur 610 prend ici la forme générale d'un tube rectiligne ouvert à ses extrémités. Plus précisément, le réacteur 610 comprend une ouverture d'entrée 611 et une ouverture de sortie 612 par lesquelles la fibre continue 640 peut respectivement entrer et sortir du réacteur 610. Un précurseur du revêtement consistant en un gaz ou mélange gazeux est également introduit dans le réacteur 610 par l'ouverture d'entrée 611 (flèche 611a) et évacué du réacteur par l'ouverture de sortie 612 (flèche 612a). Une source laser 620 est également présente pour générer un faisceau laser 621 dans le réacteur au niveau d'un emplacement de celui- ci où la fibre 640 est présente, de manière similaire aux dispositifs décrits précédemment. Un dispositif de défilement 630 peut être présent dans l'enceinte pour assurer le déplacement de la fibre 640 dans le réacteur 610 et assurer un dépôt de façon continue ou semi-continue. Le dispositif de défilement peut comprendre un premier mandrin 631 à partir duquel la fibre 640 est déroulée, et un deuxième mandrin 632 sur lequel la fibre 640 revêtue est enroulée.
Dans le dispositif 600, les caractéristiques du faisceau laser 621 (par exemple sa puissance ou sa longueur d'onde) peuvent être avantageusement choisies pour faire passer le précurseur de revêtement à l'état supercritique seulement à proximité du segment de fibre 640 qui est chauffé par le faisceau laser 621, et assurer ainsi la formation du revêtement sur le segment de fibre 640 chauffé. L'enceinte 601 peut être contrôlée en température et en pression pour assurer le passage du précurseur à l'état supercritique. Un tel procédé et un tel dispositif 600 permettent de réduire l'énergie nécessaire pour effectuer le dépôt, tout en augmentant la cinétique, la reproductibilité et l'homogénéité du dépôt. On notera que les différentes dispositions de la source laser présentées pour les dispositifs dans lesquels on utilise un précurseur à l'état liquide peuvent s'appliquer de manière similaire au dispositif 600. Exemple 1
On dépose une interphase de pyrocarbone (PyC) sur un toron de fibres en carbure de silicium (SiC) par caléfaction en utilisant un dispositif similaire au dispositif 100 décrit ci-avant. Le précurseur de revêtement à l'état liquide est de l'éthanol. La source laser est un laser Nd:YAG de 1000 Watts générant un faisceau laser présentant une longueur d'onde de l'ordre de 1064 nm. Le faisceau laser est focalisé en un point du toron de fibres qui défile en continu à une vitesse de 120 mm/min dans le réacteur.
On a ainsi obtenu un revêtement d'interphase homogène sur le toron de fibres présentant une épaisseur de 0,3 pm.
Exemple 2
On dépose une interphase de pyrocarbone (PyC) sur un toron de fibres en carbure de silicium (SiC) par procédé supercritique en utilisant un dispositif similaire au dispositif 600 décrit ci-avant. Le précurseur de revêtement devant être utilisé à l'état supercritique qui est introduit dans le réacteur est du méthane. La source laser est une diode laser de 100 Watts générant un faisceau laser présentant une longueur d'onde de l'ordre de 808 nm. Le faisceau laser est focalisé en un point du toron de fibres qui défile en continu à une vitesse de 120 mm/min dans le réacteur.
On a ainsi obtenu un revêtement d'interphase homogène sur le toron de fibres présentant une épaisseur de 0,3 pm.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre continue (140) en carbone ou en céramique à partir d'un précurseur du revêtement (150), le procédé étant :
(i) un procédé de dépôt par caléfaction comprenant au moins : le chauffage d'au moins un segment de la fibre en présence d'une phase liquide du précurseur de revêtement par un faisceau laser (121) de façon à porter la surface du segment à une température permettant la formation du revêtement sur le segment à partir du précurseur de revêtement ; ou
(ii) un procédé comprenant au moins : le chauffage d'au moins un segment de la fibre en présence d'une phase supercritique du précurseur de revêtement par un faisceau laser (121) de façon à porter la surface du segment à une température permettant la formation du revêtement sur le segment à partir du précurseur de revêtement.
2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre le défilement de la fibre (140) devant le faisceau laser (121) de façon à former le revêtement sur plusieurs segments de fibre successifs.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel plusieurs segments de fibre distincts sont chauffés simultanément par plusieurs faisceaux lasers (220a, 220b ; 321a-321c).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel un segment de la fibre est chauffé par plusieurs faisceaux lasers (420a, 420b ; 521a-521c) répartis angulairement autour dudit segment.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le revêtement est un revêtement d'interphase.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le revêtement comprend un matériau choisi parmi les suivants : carbures de silicium, pyrocarbone, nitrures de bore dopés ou non, nitrures de silicium dopés ou non, carbures de bore, carbures de bore, et leurs mélanges.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la fibre (140) est en carbure de silicium.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le matériau de la fibre (150) présente une teneur en oxygène inférieure ou égale à 1% en pourcentage atomique.
9. Dispositif (100) pour la mise en oeuvre d'un procédé de dépôt d'un revêtement sur une fibre (140) continue à partir d'un précurseur du revêtement (150) en phase liquide, le dispositif comprenant un réacteur tubulaire (110) ayant une section en forme de U pour contenir la fibre et le précurseur du revêtement en phase liquide, une source laser (120) pour générer un faisceau laser (121) dans le réacteur destiné à chauffer la surface d'un segment de la fibre en présence du précurseur du revêtement en phase liquide, et un dispositif de défilement (130) de la fibre à l'intérieur du réacteur.
10. Dispositif (100) selon la revendication 9, dans lequel le dispositif de défilement (130) comprend un premier mandrin (131) à partir duquel la fibre est destinée à être déroulée, et un deuxième mandrin (132) sur lequel la fibre revêtue est destinée à être enroulée.
11. Dispositif (200) selon la revendication 9 ou la revendication 10, comprenant au moins deux sources laser (220a, 220b) configurées pour générer respectivement au moins deux faisceaux lasers (221a, 221b) au niveau de deux emplacements distincts dans le réacteur (210).
12. Dispositif (300) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel la source laser (320) est configurée pour générer au moins deux faisceaux lasers (321a-321c) au niveau de deux emplacements distincts dans le réacteur (310).
13. Dispositif (400 ; 500) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, comprenant plusieurs sources lasers (420a, 420b ; 520a-520c) réparties angulairement autour du réacteur (410 ; 510) pour générer des faisceaux laser (421a, 421b ; 521a-521c) s'interceptant à l'intérieur du réacteur (410 ; 510).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20250066263A1 (en) * 2023-08-24 2025-02-27 Raytheon Company Refractory Material with Supercritical Fluid-Deposited Interface Coatings

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4201151A (en) * 1978-04-17 1980-05-06 International Telephone And Telegraph Corporation Apparatus and methods of coating filaments with polymers
US4244986A (en) * 1979-04-24 1981-01-13 Westinghouse Electric Corp. Method of forming sodium beta-Al2 O3 films and coatings
US4246299A (en) * 1979-06-07 1981-01-20 Corning Glass Works Method of coating optical waveguide filaments
US4264649A (en) * 1979-12-26 1981-04-28 Corning Glass Works Method for coating optical waveguide filaments
US4446169A (en) * 1982-09-16 1984-05-01 Westinghouse Electric Corp. Method for making silicon carbide coatings
CH670105A5 (en) * 1986-08-01 1989-05-12 Battelle Memorial Institute Homogeneous boron nitride coating prodn. - by forming low volatility borazine deriv. layer and heating
US4759949A (en) * 1987-07-23 1988-07-26 Westinghouse Electric Corp. Method of insulating ferromagnetic amorphous metal continuous strip
US5151306A (en) * 1990-11-26 1992-09-29 At&T Bell Laboratories Methods of coating elongated strand material
US5302265A (en) * 1991-01-07 1994-04-12 United Technologies Corporation High rate electrophoresis process for ceramic coated fibers
US5580835A (en) * 1991-01-07 1996-12-03 United Technologies Corporation Ceramic fibers produced by electrophoretic deposition of particles
US5306560A (en) * 1991-01-07 1994-04-26 United Technologies Corporation Ceramic coated fibers
DE4443471A1 (de) * 1994-12-07 1996-06-13 Dornier Gmbh Beschichtete Endlosfaser
US6463872B1 (en) * 2000-03-31 2002-10-15 Alcatel Laser photocuring system
US6958096B2 (en) * 2003-08-04 2005-10-25 Furukawa Electric North America, Inc. Systems and methods for coating optical fiber
FR2933970B1 (fr) * 2008-07-21 2012-05-11 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication d'une piece en materiau composite thermostructural et piece ainsi obtenue
WO2010077132A1 (fr) * 2008-12-31 2010-07-08 Draka Comteq B.V. Appareil à del uv pour le durcissement de revêtements sur des fibres de verre
US10036108B2 (en) * 2013-11-26 2018-07-31 Corning Incorporated Apparatus and method for applications of optical fiber coatings
DE102015205595B3 (de) * 2015-03-27 2016-03-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung keramischer Faserverbundwerkstoffe
EP3395775B1 (fr) * 2017-04-24 2019-06-12 Corning Incorporated Procédé d'application de revêtement liquide sur une fibre optique

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