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Caractérisaton des revêtements par projection thermique à haute vitesse obtenus à partir de différentes poudres de WC-10Co-4Cr pour des applications en aéronautique

Quintero Malpica, Alfonso (2016). Caractérisaton des revêtements par projection thermique à haute vitesse obtenus à partir de différentes poudres de WC-10Co-4Cr pour des applications en aéronautique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les revêtements par projection thermique HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) sont communément utilisés dans l’industrie aéronautique, notamment au sein du partenaire industriel du projet (Tecnickrome Aeronautique Inc), comme des remplaçants pour les revêtements produits par l’électrodéposition du chrome dur due aux problèmes environnementaux. Ce projet avait pour but de trouver une poudre alternative à celle qui est actuellement utilisée pour la production des revêtements de type WC-10Co-4Cr obtenus avec la technologie de projection thermique à haute vitesse HVOF et en utilisant le système de projection HVOF-JET KOTE® III.

Dans un premier temps, cinq poudres incluant celle de référence, ayant des distributions granulométriques différentes, ont été projetées dans le but d’identifier quelles poudres pouvaient être utilisées avec le système de projection HVOF-JET KOTE® III en gardant des paramètres similaires (débit d’hydrogène, débit d’oxygène, débit de poudre et distance de projection) que pour la poudre de référence. Les revêtements obtenus à partir des poudres étudiées ont été évalués selon les critères d’acceptation des revêtements sollicités par les principaux manufacturiers des trains d’atterrissage. Les tests ont porté sur l’épaisseur, l’adhésion, la microstructure, la microdureté, les contraintes résiduelles et la rugosité. À partir des résultats obtenus, seulement deux poudres ont rencontré toutes les propriétés demandées par les spécifications aéronautiques.

L’influence de la variation de la distance de projection sur la qualité des revêtements a été étudiée. Cinq distances (100, 125, 150, 175 et 200 mm) ont été choisies pour faire la projection des deux poudres sélectionnées. Les revêtements obtenus ont montré de propriétés des revêtements similaires (épaisseur, adhésion, microstructure, microdureté, contraintes résiduelles et rugosité). Il a été trouvé que la distance de projection est un paramètre indirect du système de projection HVOF-JET KOTE® III et qu’autant la vitesse que la température des particules semblent mieux déterminer les propriétés du revêtement, en particulier, les niveaux de contraintes résiduelles finales dans les revêtements. Lorsque les revêtements sont produits à de courtes distances de projection, les particules arrivent avec plus grande vitesse et température ce qui résulte dans de plus grandes températures du substrat et plus grande énergie d’impact, résultant dans de plus grandes contraintes résiduelles de compression dans les revêtements.

Titre traduit

Characterization of high velocity oxy-fuel thermal spray coatings obtained from different WC-10Co-4Cr powders for aerospace applications

Résumé traduit

HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) thermal sprayed coatings are commonly used in the aviation industry, particularly by the industrial partner of the project (Tecnickrome Aeronautique Inc) as a replacement for hard chrome electroplated coatings due to environmental problems. The aim of the project was to find a powder as an alternative to that currently used for the production of WC-10Co-4Cr HVOF thermal sprayed coatings obtained with the HVOF-JET KOTE® III thermal spray system.

First, five powders, including a reference one, having different powder grain size distributions, were sprayed in order to identify which powders could be used with the HVOFJET KOTE® III thermal spray system, keeping similar parameters (hydrogen flow, oxygen flow, powder feed rate and stand-off distance) as for the reference powder. The coatings obtained from the studied powders were evaluated according to the coatings acceptance criteria requested by the main landing gear manufacturers. The tests included thickness, adhesion, microstructure, microhardness, residual stress and roughness. From the results, only two powders met all the properties required by the aerospace specifications.

The influence of the stand-off distance on the quality of the coatings was studied. Five distances (100, 125, 150, 175 and 200 mm) were chosen to spray the two selected powders. The obtained coatings showed similar coating properties (thickness, adhesion, microstructure, microhardness, residual stress and roughness). It was found that stand-off distance is an indirect parameter of the HVOF-JET KOTE® III thermal spray system and that the velocity as the temperature of the particles seem to better determine the coating properties, in particular, the final residual stress in the coatings. When coatings are produced at lower levels of stand-off distance, particles arrive with higher velocity and temperature resulting in higher substrate temperature and higher impact energy, resulting in higher compressive residual stress in the coatings.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Bibliographie : pages 119-123.
Mots-clés libres: Revêtements protecteurs. Avions Trains d'atterrissage. Métallurgie des poudres. Tungstène Alliages Cobalt Alliages. Chrome Alliages. Projection à la flamme. Contraintes résiduelles. Métallisation par projection. Aéronautique. alternative, wc-10co-4cr, thermique, high, velocity, oxy-fuel, poudres de WC-10Co-4Cr, projection Thermique à Haute Vitesse, système de projection thermique HVOF-JET KOTE III
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bocher, Philippe
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 01 mars 2017 15:00
Dernière modification: 01 mars 2017 15:00
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1817

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