Revêtements anti-usure pour l’aéronautique qui améliorent la durée de vie des pièces d’un facteur 600

En collaboration avec CRIAQ et NanoQuébec.
Partenaires industriels : Pratt & Whitney Canada, Bell Helicopter Textron, MDS PRAD.
Partenaires académiques: J. Sapieha et L. Martinu (École Polytechnique), J. Szpunar (McGill University), François Gitzhofer (Université de Sherbrooke), Mariusz Bielawski (IAR-SMPL)

Problématique

De nombreux composants d’avions et d’hélicoptères tels que les pales de compresseur, les diffuseurs des moteurs et les pales des hélicoptères fonctionnent dans des environnements hautement érosifs, abrasifs et corrosifs. La relativement faible résistance à l’érosion des matériaux présentement utilisés pour ces composants engendre des coûts d’entretien élevés et des défis importants au niveau de la fiabilité et de la sécurité.

Réalisations

Nous développons des revêtements protecteurs dont les propriétés physiques telles que la dureté, le module élastique, la ténacité, l’adhérence et la résistance à l’érosion peuvent être contrôlées afin de répondre à des besoins technologiques spécifiques. La conception de l’architecture des couches protectrices constitue une étape essentielle de ce projet. Des efforts significatifs sont également consacrés à la mise au point de techniques de diagnostic in situ lors du dépôt afin d’assurer la fabrication reproductible de ces revêtements très complexes pour lesquels les épaisseurs et les compositions doivent être contrôlées soigneusement. Les partenaires industriels sont impliqués très étroitement à toutes les étapes du projet, allant de la définition des objectifs, à l’évaluation de la performance des revêtements et au transfert technologique. Ces revêtements anti-usure augmentent d’un facteur 600 la durée de vie des pièces, par rapport aux pièces sans revêtement, alors que les revêtements anti-érosion améliorent la durée de vie d’un facteur 20.

Équipements utilisés

Fabrication des revêtements par les techniques PVD et PECVD; Caractérisation des revêtements par MEB, AFM, XPS, ERD-TOF, RBS, spectrométrie Raman et analyse des propriétés tribomécaniques (adhésion, nanoindentation, rayure, usure, érosion, corrosion).

Corrosion sur une fiche électrique

L’entreprise montréalaise Mabe Canada, où sont produites plus de 90% des sécheuses vendues par GE en Amérique du nord, a confié au GCM un mandat d’analyse afin de résoudre un différend commercial avec un fournisseur. Mabe Canada a reçu de son fournisseur des câbles électriques dont les fiches montraient des signes de rouille. Le fournisseur alléguait que le bris était survenu lors du transport et que la responsabilité incombait donc à Mabe Canada. L’analyse faite par spectroscopie photoélectronique par rayons X (XPS) au GCM a révélé que les zones rouillées contenaient des concentrations significatives de carbonate de cuivre, composé qui se forme à plus de 500 0C. Comme les câbles n’ont pu être exposés à des températures si élevées durant le transport, il est donc clair que ce bris était survenu lors de la fabrication. Les travaux du GCM ont donc constitué une base scientifique solide pour que Mabe Canada réclame à leur fournisseur un dédommagement pour leur commande défectueuse.