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Ceramic Coating Center maitrise un procédé rare

Rédaction Industries et Techniques
La maîtrise d'un procédé de revêtement céramique procure à Snecma Services et MTU de nouveaux marchés.

L'usine est neuve, et l'immense machine qui trône en bonne place sur un sol encore brillant est l'une des dix existantes dans le monde. Elle dépose depuis quelques semaines un revêtement céramique sur les aubages fixes et mobiles de turbines des moteurs d'avions civils et militaires.

Par cette " joint-venture 50/50 ", Ceramic Coating Center, Snecma Services et MTU Aero Engines ont joint leurs efforts pour maîtriser un procédé particulièrement difficile mais essentiel, l'EBPVD (Electron beam physical vapor deposition, ou dépôt en phase vapeur assistée par faisceau d'électrons).

Le procédé utilise un faisceau d'électrons pour fondre et vaporiser sous vide un barreau de céramique d'oxyde de zirconium dont les particules atomiques viendront se déposer sur l'aube de turbine. Le dépôt, sur une épaisseur de 100 à 200 microns, agira comme barrière thermique permettant d'augmenter la température de combustion d'une centaine de degrés. Le saut est significatif, quand on estimait augmenter cette température de 10° par décennie par le seul progrès réalisé sur les alliages. 

Cette technologie supplante celle de dépôt plasma, adaptée pour le dépôt de céramique résistant à l'usure, moins pour la protection thermique. " L'avantage du procédé EBPVD est de déposer la céramique de manière " colonnaire ", c'est-à-dire en forme de poils, et non de manière lamellaire. Conséquence, l'adhérence est bien meilleure du fait d'une meilleure résistance aux dilatations de coefficients très différent ", explique l'un des pères du procédé.

Ce mariage délicat entre substrat et revêtement, maitrisé par General Electric (la machine est sous licence Honeywell) est appliqué sur les moteurs civils et militaires depuis une dizaine d'années.

Par cette même maîtrise, Ceramics Coating Center s'engouffre d'ores et déjà dans une activité de réparation pour ses deux clients principaux que sont Snecma Services et MTU, et dans le futur, pour de tierces parties. Elle souhaite notamment intéresser les producteurs de turbines industrielles (longueur maxi de 450 mm).

Courant 2002, l'activité de revêtement de pièces de turbines neuves pourra également monter en puissance. Ceramics Coating Center prévoyant même un fonctionnement en 3x8h en 2004. L'usine possède une capacité de production de 110 000 aubes mobiles, représentant environ 10% du marché mondial.

Mais pour le motoriste français, la maîtrise de cette technologie est surtout le moyen de renforcer son indépendance pour la fabrication des " parties chaudes " de ses moteurs militaires.

Rappelons que les moteurs civils de type CFM sont conçus et fabriqués respectivement pour la partie froide (soufflante, compresseur) par Snecma et pour les parties chaudes (turbines HP, BP) par General Electric Engines

Le procédé
La machine a été produite par le fournisseur allemand ALD, pour un coût de 15MF.
? Préparation de surface (dégraissage, sablage)
? Procédé Electron Beam Physical Vapor Deposition (EBPVD)
       - volume de la chambre : 1m
3
       - vide de 10-5 mbar
       - Puissance 300 KW
       - température de fusion de la céramique : 2700°C
       - température de traitement : >1000°C
       - temps de traitement: 1/4h à 1/2h
       - 4 dsitributeurs ou 16 turbines traitées simultanément
       - épaisseur du dépôt : 100 à 200 micromètre, soit 1 à 2g environ
? Traitement thermique (libération des contraintes, aspect visuel)
? Polissage (amélioration aérodynamisme, état de surface)
? Laboratoire

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