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Abstract

The invention concerns a composite blade (1) usable in particular in the paper industry, comprising a substrate (2) providing the main mechanical properties, an interface coating (3) deposited on at least part of at least one of the surfaces (2a, 2b) of said substrate (2), said coating (3) extending longitudinally along said blade (1) direction and transversely from at least one longitudinal contact edge (3a) and over a predetermined thickness (e) , said coating (3) consisting of a contact material comprising a mixture based on a cohesive complex containing several inert constituents and a modifier of said complex base. The invention is characterised in that the contact material finest thickness (e) in the blade active zone is not less than 60 mu m, the contact material (3) comprising on the substrate (2) side, a thickness of at least 5 mu m of non-oxidised constituents and, on the contact side, a thickness of at least 5 mu m of oxidised constituents.

Description

LAME COMPOSITE UTILISABLE NOTAMMENT DANS
L'INDUSTRIE PAPETIERE
La présente invention concerne une lame composite utilisable notamment dans l'industrie papetière, en particulier comme une racle en contact glissant avec une matière de couchage en mouvement relatif par rapport à ladite lame.COMPOSITE BLADE FOR USE IN PARTICULAR IN
THE PAPER INDUSTRY
The present invention relates to a composite blade usable in particular in the paper industry, in particular as a doctor blade in sliding contact with a coating material in relative movement relative to said blade.

De telles racles qu'il s'agisse de lames désignées sous le terme anglais de "doctor blade" ou de lames en contact direct avec la surface externe et dure d'un cylindre, sont connues et décrites par exemple dans
GB 2 295 400, GB 2 128 551, EP 0 430 618, US 5 292 382 et FR2534609. Such doctor blades, whether they are blades designated under the English term "doctor blade" or blades in direct contact with the external hard surface of a cylinder, are known and described for example in
GB 2 295 400, GB 2 128 551, EP 0 430 618, US 5 292 382 and FR2534609.

Les lames de l'art antérieur comprennent un substrat conférant à la lame ses propriétés mécaniques, notamment la tenue mécanique, la souplesse, etc..., et un revêtement d'interfaçage qui est déposé sur ledit substrat à l'aide de diverses techniques telles que la projection thermique appelée également projection plasma. The blades of the prior art comprise a substrate giving the blade its mechanical properties, in particular mechanical strength, flexibility, etc., and an interfacing coating which is deposited on said substrate using various techniques such as thermal spraying also called plasma spraying.

Dans une demande de brevet, non encore publiée, le déposant décrit des perfectionnements aux lames antérieures, lesquels consistent principalement à réaliser le revêtement d'interfaçage sous une épaisseur au moins égale à 60 pm et comprenant en majorité une base complexe cohésive comprenant plusieurs composants inertes et un agent de modification, la caractéristique d'interfaçage pouvant être réglée en faisant varier un ou plusieurs des paramètres liés à la porosité et/ou coefficient de frottement du revêtement d'interfaçage, à la mouillabilité de la surface externe dudit revêtement ou encore à la dureté de ce même revêtement. In a patent application, not yet published, the applicant describes improvements to the anterior blades, which mainly consist in producing the interfacing coating at a thickness at least equal to 60 μm and mainly comprising a cohesive complex base comprising several inert components and a modifier, the interfacing characteristic being adjustable by varying one or more of the parameters related to the porosity and / or coefficient of friction of the interfacing coating, to the wettability of the external surface of said coating or to the hardness of this same coating.

Les travaux effectués sur ce dernier type de lame perfectionnée ont montré que le choix des particules métalliques projetées sur le substrat ainsi que leur teneur pondérale dans le mélange avaient leur importance.  The work carried out on this latter type of improved blade has shown that the choice of metallic particles projected onto the substrate as well as their weight content in the mixture were important.

De même, la structure du revêtement pouvait conduire à des propriétés différentes en fonction de la destination de la lame.Likewise, the structure of the coating could lead to different properties depending on the destination of the blade.

En effet, lorsque le revêtement est effectué en plusieurs passes sur le substrat, la réactivité des particules avec l'air modifie substantiellement les propriétés dudit revêtement, notamment son pouvoir d'accrochage ou sa mouillabilité. In fact, when the coating is carried out in several passes on the substrate, the reactivity of the particles with the air substantially modifies the properties of the said coating, in particular its attachment power or its wettability.

La présente invention a pour objet une lame composite comprenant un substrat conférant à ladite lame l'essentiel des propriétés mécaniques, un revêtement d'interfaçage déposé sur au moins une partie d'au moins une des faces dudit substrat, ledit revêtement s'étendant longitudinalement suivant la direction de ladite lame et transversalement à partir d'au moins un bord de contact longitudinal et sur une épaisseur donnée, ledit revêtement étant constitué par un matériau de contact comprenant un mélange d'une base complexe cohésive comprenant plusieurs composants inertes et d'un agent de modification de ladite base complexe, caractérisée en ce que le matériau de contact comprend, du côté du substrat, une épaisseur d'au moins 5 zm de composants non oxydés et, du côté du bord de contact, d'au moins une épaisseur de 5 ,um de composants oxydés. The subject of the present invention is a composite blade comprising a substrate giving said blade the essential mechanical properties, an interfacing coating deposited on at least part of at least one of the faces of said substrate, said coating extending longitudinally. in the direction of said blade and transversely from at least one longitudinal contact edge and over a given thickness, said coating consisting of a contact material comprising a mixture of a complex cohesive base comprising several inert components and a modifier for said complex base, characterized in that the contact material comprises, on the side of the substrate, a thickness of at least 5 zm of non-oxidized components and, on the side of the contact edge, of at least one 5 µm thickness of oxidized components.

De cette manière, on réalise un bon accrochage direct du revêtement sur le substrat et on confere au revêtement, du côté du bord de contact une bonne mouillabilité nécessaire dans l'application en tant que racle de contact glissant sur une matière de couchage. In this way, a good direct attachment of the coating to the substrate is achieved and the coating, on the side of the contact edge, is given the good wettability necessary in the application as a contact doctor sliding on a coating material.

En tant que composants inertes on choisit des tensio-actifs sélectionnés dans le groupe comprenant notamment le B, Si, Al, Mn, Ti,
Ag, Mo, pouvant être complétés par des métaux tels que Fe, Cr, Ni. Les teneurs pondérales peuvent varier entre certaines limites, ramenées au poids total du revêtement déposé sur le substrat. C'est ainsi que les teneurs dans le mélange de la base cohésive peuvent être
B de 0,5 à 6 %
Si de 0,2 à 10 %
Ai de 1 à 20 %
Mn de 0,6 à 3 %
Ti de 1 à 85 %
Agde0,2à3 %
Mode 1 à20 %
Fede0,5à4 %
Crde4à 17 %
Ni en complément à 100 %
Les composants qui assurent une bonne dureté au revêtement sont choisis, de préférence, parmi le B, Si, Mn, Ti, Mo et Fe, alors que la mouillabilité est conférée par les oxydes de ces mêmes composants, dans une proportion assez importante et/ou par les oxydes d'Al, Cr, Ni. On améliore également la dureté du revêtement en incorporant du carbone en tant qu'agent de modification, par exemple dans une teneur en poids comprise entre 0,5 et 30 %
Un revêtement selon l'invention et réalisé avec du titane pur a procuré d'excellents résultats quant à l'accrochage sur un substrat en acier et à la mouillabilité conférée par les oxydo nitrures de titane qui se sont formés avec l'azote de l'air lors de la projection plasma des particules de titane dans les dernières passes du chalumeau plasma.As inert components, surfactants selected from the group comprising in particular B, Si, Al, Mn, Ti, are chosen.
Ag, Mo, which can be supplemented by metals such as Fe, Cr, Ni. The weight contents can vary between certain limits, reduced to the total weight of the coating deposited on the substrate. This is how the contents in the mixture of the cohesive base can be
B from 0.5 to 6%
If from 0.2 to 10%
Ai from 1 to 20%
Mn from 0.6 to 3%
Ti from 1 to 85%
Agde0.2-3%
Mode 1 to 20%
Fede0.5-4%
Credit4 to 17%
Nor in addition to 100%
The components which provide good hardness to the coating are preferably chosen from B, Si, Mn, Ti, Mo and Fe, while the wettability is imparted by the oxides of these same components, in a fairly large proportion and / or by the oxides of Al, Cr, Ni. The hardness of the coating is also improved by incorporating carbon as a modifying agent, for example in a content by weight of between 0.5 and 30%.
A coating according to the invention and produced with pure titanium has given excellent results with regard to the attachment to a steel substrate and to the wettability imparted by the titanium oxides nitrides which have formed with the nitrogen of the air during the plasma projection of the titanium particles in the last passes of the plasma torch.

Dans l'application particulière de la lame selon l'invention, en tant que racle de contact glissant avec une matière de couchage, il est préférable de réaliser un revêtement présentant une porosité inférieure à 4 % en volume, la taille surfacique des pores n'excédant pas 20 llm2. De préférence, au moins 80 % de la porosité est constituée de pores dont la taille surfacique est inférieure à 10 clam2. La porosité préconisée a permis de constater qu'on évitait les problèmes rhéologiques lors du couchage, les meilleurs résultats ayant été obtenus lorsque 90 % de la porosité était constituée par des pores dont la taille surfacique était inférieure à 10 Hum2.  In the particular application of the blade according to the invention, as a sliding doctor blade with a coating material, it is preferable to produce a coating having a porosity of less than 4% by volume, the surface size of the pores does not not exceeding 20 llm2. Preferably, at least 80% of the porosity consists of pores whose surface size is less than 10 clam2. The recommended porosity made it possible to note that the rheological problems were avoided during coating, the best results having been obtained when 90% of the porosity consisted of pores whose surface size was less than 10 Hum2.

Pour obtenir un revêtement d'interfaçage tel que défini précédemment, on utilise, de préférence aux autres techniques de dépôt telles que dépôt en phase vapeur sous vide, galvanoplastie, etc... qui peuvent convenir également, une projection plasma, sur le substrat, de particules d'un ou plusieurs composants métalliques indiqués ci-dessus, dans un flux gazeux à haute température et à très grande vitesse (supersonique). To obtain an interfacing coating as defined above, preference is given to other deposition techniques such as vapor deposition under vacuum, electroplating, etc. which may also be suitable, plasma spraying onto the substrate, particles of one or more metallic components indicated above, in a gas flow at high temperature and at very high speed (supersonic).

Diverses techniques de projection thermique sont disponibles comme, par exemple, la technique dite HVOF ("high velocity oxy fuel") mise en oeuvre par exemple dans le dispositif CDS fabriqué par SULZER
METCO. Various thermal spraying techniques are available such as, for example, the so-called HVOF ("high velocity oxy fuel") technique implemented for example in the CDS device manufactured by SULZER
METCO.

Suivant un premier mode de réalisation, on projette les particules métalliques directement sur le substrat, chaque passage au passe du chalumeau plasma étant effectué longitudinalement suivant la direction de ladite lame et transversalement à partir d'au moins le bord de contact longitudinal de ladite lame, et de telle sorte que le temps de séjour entre le point d'impact de la particule en fusion sur le substrat et son point de refroidissement soit le plus court possible, ce qui permet d'éviter la formation d'oxydes qui seraient préjudiciables à un bon accrochage desdites particules sur le substrat. Ce temps de séjour réduit est maintenu à chaque passage du chalumeau plasma jusqu'à ce qu'au moins une épaisseur de 5 pm de revêtement ait été formée. Puis on dépose la majeure partie du revêtement en augmentant, si on le souhaite, le temps de refroidissement des particules en fusion déposées sur le substrat. De toutes les manières, pour au moins les cinq derniers microns du revêtement, on refroidit plus lentement de manière à former des oxydes. According to a first embodiment, the metal particles are projected directly onto the substrate, each passage through the plasma torch being carried out longitudinally in the direction of said blade and transversely from at least the longitudinal contact edge of said blade, and so that the residence time between the point of impact of the molten particle on the substrate and its cooling point is as short as possible, which avoids the formation of oxides which would be detrimental to a good adhesion of said particles on the substrate. This reduced residence time is maintained with each passage of the plasma torch until at least a thickness of 5 μm of coating has been formed. Then the major part of the coating is deposited, increasing, if desired, the cooling time of the molten particles deposited on the substrate. In any case, for at least the last five microns of the coating, it is cooled more slowly so as to form oxides.

Suivant un autre mode de réalisation, on peut déposer une souscouche sur le substrat avant de procéder à la projection plasma des particules, l'épaisseur de la sous-couche qui est de préférence une souscouche de Ni-Cr ou de Ni-Al est faible par rapport à l'épaisseur du revêtement proprement dit qui est de l'ordre du millimètre. According to another embodiment, it is possible to deposit an undercoat on the substrate before proceeding with the plasma projection of the particles, the thickness of the undercoat which is preferably an undercoat of Ni-Cr or of Ni-Al is small. compared to the thickness of the actual coating which is of the order of a millimeter.

I1 est également possible selon l'invention d'utiliser les tensio-actifs avec une matrice céramique du type alumine, zircone et autre. It is also possible according to the invention to use the surfactants with a ceramic matrix of the alumina, zirconia and other type.

De même, les tensio-actifs sont utilisés à l'état pur ou à l'état partiellement ou totalement oxydé, nitruré ou carburé, les compléments pouvant être des métaux ou des céramiques. Likewise, the surfactants are used in the pure state or in the partially or totally oxidized, nitrided or carburized state, the supplements being able to be metals or ceramics.

La lame composite selon l'invention comprend un matériau de contact comportant au moins 80 % de titane pur et environ 15 à 20 % d'oxynitrure de titane en surface.  The composite blade according to the invention comprises a contact material comprising at least 80% of pure titanium and approximately 15 to 20% of titanium oxynitride on the surface.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Lame composite comprenant un substrat conférant à ladite lame l'essentiel des propriétés mécaniques, un revêtement d'interfaçage déposé sur au moins une partie d'au moins une des faces dudit substrat, ledit revêtement s'étendant longitudinalement suivant la direction de ladite lame et transversalement à partir d'au moins un bord de contact longitudinal et sur une épaisseur donnée, ledit revêtement étant constitué par un matériau de contact comprenant un mélange d'une base complexe cohésive comportant plusieurs composants inertes et d'un agent de modification de ladite base complexe, caractérisée en ce que le matériau de contact comprend, du côté du substrat, une épaisseur d'au moins 5 llm de composants non oxydés et, du côté du bord de contact, d'au moins une épaisseur de 5 pm de composants oxydés.1. Composite blade comprising a substrate giving said blade the essential mechanical properties, an interfacing coating deposited on at least part of at least one of the faces of said substrate, said coating extending longitudinally in the direction of said blade and transversely from at least one longitudinal contact edge and over a given thickness, said coating consisting of a contact material comprising a mixture of a complex cohesive base comprising several inert components and of a modification agent said complex base, characterized in that the contact material comprises, on the side of the substrate, a thickness of at least 5 μm of non-oxidized components and, on the side of the contact edge, of at least a thickness of 5 μm of oxidized components. 2. Lame composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que les composants sont des tensio-actifs choisis parmi le groupe comprenant le2. Composite blade according to claim 1, characterized in that the components are surfactants chosen from the group comprising B, Si, Al, Mn, Ti, Ag, Cu, Mo, et pouvant être complétés par des métaux tels que Fe, Cr, Ni dont les teneurs dans le mélange sont:B, Si, Al, Mn, Ti, Ag, Cu, Mo, and which can be supplemented by metals such as Fe, Cr, Ni whose contents in the mixture are: Bde0,5à6 % Si de 0,2à 10 %  B from 0.5 to 6% If from 0.2 to 10% Aide 1 à 20 % Help 1 to 20% Mn de 0,6 à 3 % Mn from 0.6 to 3% Ti de 1 à 85 % Ti from 1 to 85% Ag de 0,2 à 3 % 0.2 to 3% Ag Mo de 1 à 20 % 1 to 20% MB Fede0,5à4 % Fede0.5-4% Cr de 4 à 17 % Cr from 4 to 17% Ni en complément à 100 % Nor in addition to 100% 3. Lame composite selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les tensio-actifs sont utilisés à l'état pur ou à l'état partiellement ou totalement oxydé, nitruré ou carburé, les compléments pouvant être des métaux ou des céramiques.3. Composite blade according to claims 1 or 2, characterized in that the surfactants are used in the pure state or in the partially or fully oxidized, nitrided or carburized state, the supplements possibly being metals or ceramics. 4. Lame composite selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les tensio-actifs sont utilisés avec une matrice céramique, par exemple une matrice d'alumine ou de zircone.4. Composite blade according to one of claims 1 or 2, characterized in that the surfactants are used with a ceramic matrix, for example an alumina or zirconia matrix. 5. Lame composite selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau de contact présente en surface et à l'échelle d'une observation micrographique une porosité dont la taille surfacique des pores n'excède pas 20 clam2. 5. Composite blade according to claim 1 or 2, characterized in that the contact material has a porosity on the surface and on the scale of a micrographic observation whose surface pore size does not exceed 20 clam2. 6. Lame composite selon la revendication 5, caractérisée en ce que 90 % de la porosité est constituée par des pores dont la taille surfacique est inférieure à 10 pm2. 6. Composite blade according to claim 5, characterized in that 90% of the porosity is constituted by pores whose surface size is less than 10 pm2. 7. Lame composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'agent de modification est le carbone dont la teneur dans le mélange est comprise entre 0,5 et 30 % . . 7. Composite blade according to claim 1, characterized in that the modifying agent is carbon whose content in the mixture is between 0.5 and 30%. . 8. Lame composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement d'interfaçage est lié au substrat par une couche intermédiaire.8. Composite blade according to claim 1, characterized in that the interfacing coating is bonded to the substrate by an intermediate layer. 9. Lame composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau de contact comprend au moins 80 % de titane pur et environ 15 à 20 % d'oxynitrure de titane en surface. 9. A composite blade according to claim 1, characterized in that the contact material comprises at least 80% of pure titanium and approximately 15 to 20% of titanium oxynitride on the surface.
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