Brevet FR2979337A1 — publié le 20130301

Procédé d'élimination de contaminants dans de la poudre de bore La présente invention concerne l'élimination de contaminants dans de la poudre de bore. La poudre de bore est utilisée comme principal composant des revêtements de bore dans de nombreuses applications. Parmi ces applications on peut citer, mais sans s'y limiter, les revêtements de bore utilisés pour la détection des neutrons, la protection contre l'abrasion pour les coquilles de moulage mécanique, l'amélioration de la résistance à l'usure pour les implants biomédicaux, etc. Certaines de ces applications sont affectées négativement par des contaminants présents dans la poudre de bore, car les contaminants peuvent nuire aux applications des revêtements de bore. Une poudre de bore contaminée peut contenir des contaminants organiques provenant de diverses sources. Par exemple, on a constaté que la poudre de bore broyée au broyeur à jet était susceptible d'être contaminée par l'alimentation en air utilisée dans le procédé de broyage. Pour être plus précis, les contaminants de la poudre de bore peuvent contenir de l'huile de lubrification provenant d'un compresseur pneumatique lorsque de l'air comprimé est utilisé pour faire fonctionner un broyeur à jet. Cette contamination peut conduire à des défauts de revêtement tels que des revêtements non uniformes et à une contamination du gaz se traduisant par des propriétés dégradées des revêtements. D'autres exemples de contaminants sont le matériau de cuvelage en polymère provenant du broyeur à jet, les matériaux adhésifs utilisés pour fixer le matériau de cuvelage en polymère à la paroi intérieure d'un broyeur à jet, et les particules de métal provenant de la paroi intérieure du broyeur à jet. La poudre de bore est un matériau relativement coûteux, ce qui, à son tour, rend coûteuses les erreurs dans le procédé de fabrication à la fois de la poudre de bore contaminée et des articles revêtus. Comme procédés antérieurs de récupération de la poudre de bore contaminée, citons le rinçage de la poudre avec de l'hexane, du chlorure de méthylène et de l'éthylène glycol, chacun en combinaison avec des filtres et/ou des centrifugeuses. Par conséquent, il y a un besoin pour un appareil et un procédé améliorés permettant d'éliminer les contaminants sur les surfaces des particules de poudre de bore. Selon un aspect, la présente invention concerne un procédé permettant d'éliminer un contaminant dans de la poudre de bore contaminée. Le procédé consiste à se procurer une poudre de bore contaminée, la poudre de bore étant mêlée à un contaminant organique. Le procédé consiste aussi à placer la poudre de bore contaminée et le contaminant qui y est mêlé sur un récipient inerte. Le procédé consiste à placer le récipient inerte, la poudre de bore contaminée, et le contaminant qui y est mêlé, dans un espace fermé. Une source de chaleur est amenée dans l'espace fermé. Le procédé consiste aussi à chauffer la poudre de bore contaminée et le contaminant qui y est mêlé à une température élevée. Le procédé consiste à altérer le contaminant de manière à réduire la quantité de contaminant organique mêlé à la poudre de bore. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé permettant d'éliminer un contaminant dans de la poudre de bore contaminée. Le procédé consiste à se procurer une poudre de bore contaminée, la poudre de bore étant mêlée à un contaminant organique. Le procédé consiste aussi à placer la poudre de bore contaminée et le contaminant qui y est mêlé dans un récipient inerte. Le procédé consiste à placer le récipient inerte, la poudre de bore contaminée, et le contaminant qui y est mêlé, dans un espace fermé. Une source de chaleur est amenée dans l'espace fermé. Le procédé consiste aussi à chauffer la poudre de bore contaminée et le contaminant qui y est mêlé à une température élevée. Le procédé consiste à altérer le contaminant de telle sorte que la quantité de contaminant organique dans la poudre de bore après un cycle de traitement ne soit pas supérieure à environ 0,1 pour cent en poids du résidu soluble. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de deux modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe droite d'un exemple de four d'un exemple de système de traitement selon un aspect de la présente invention ; - la figure 2 est un schéma de principe global d'un exemple de procédé d'élimination de contaminants organiques dans de la poudre de bore selon un aspect de la présente invention ; et - la figure 3 est un schéma de principe global d'un exemple de procédé d'élimination de contaminants organiques dans de la poudre de bore selon un aspect de la présente invention. Des exemples de modes de réalisation qui font appel à un ou plusieurs aspects de la présente invention sont décrits et illustrés dans les dessins. Dans les dessins, les mêmes numéros de référence sont employés pour désigner les mêmes éléments. Un exemple de système de traitement 10 servant à éliminer les contaminants dans de la poudre de bore 12 est représenté de façon générale sur la figure 1. Dans un exemple spécifique, le système de traitement 10 permet d'éliminer des contaminants organiques dans de la poudre de bore 12. Il convient de comprendre que le terme organique concerne une classification étendue et extensive. Selon un aspect, la classification couvre les matériaux qui contiennent un composant carbone. Il convient également de comprendre que la figure 1 ne présente qu'un exemple de structures/configurations/etc. possibles et que d'autres exemples sont envisagés dans le cadre de la présente invention. Le système de traitement 10 servant à éliminer des contaminants organiques dans de la poudre de bore contaminée 12 comporte un four 16, qui est un exemple d'un espace fermé. Comme autres exemples d'un espace fermé on peut citer, mais sans s'y limiter, les fours discontinus, les fours continus, les étuves, les fours à tour, les fours de frittage, etc. Il convient de comprendre que le volume intérieur 18 du four 16 peut être sécurisé de telle sorte que peu ou pas d'atmosphère ambiante puisse pénétrer dans le four pendant le fonctionnement du four. Le choix du type de four 16 et de sa construction dépend de plusieurs variables et notamment, mais sans s'y limiter, des caractéristiques du chauffage du four, des durées du cycle du four, des exigences de production de la poudre de bore, etc. Le four 16 comporte aussi une source de chaleur 20 permettant d'obtenir la température élevée à l'intérieur du four 16. La source de chaleur 20 peut être une source de chaleur quelconque d'un fourneau typique 16 ou d'un four, telles que celles qui sont connues dans la technique comme un gaz, un élément chauffant électrique, des infrarouges, des micro-ondes, etc. La source de chaleur 20 est représentée schématiquement et n'est représentée schématiquement qu'en position. La structure et la position peuvent être choisies de façon appropriée pour chauffer le volume intérieur 18. Dans tous les exemples, le four 16 peut contenir un orifice d'évacuation qui peut être utilisé pour purger les contaminants vaporisés depuis le volume intérieur 18. Le volume intérieur 18 du four 16 procure un espace pour la poudre de bore contaminée 12. Un cycle de chauffage du four peut commencer après que la poudre de bore 12 a été placée dans le four 16. Le cycle de chauffage du four soumet la poudre de bore 12 à une température élevée à l'intérieur du four 16. Les profils de température pour le cycle de chauffage du four peuvent monter jusqu'à une température particulière, être maintenus constants pendant un certain laps de temps, puis descendre. Cependant, on envisage que le profil de température puisse présenter diverses températures multiples afin d'optimiser l'application de chaleur à la poudre de bore 12 et le procédé d'élimination des contaminants. Dans un exemple particulier, la poudre de bore 12 est soumise à une température élevée d'environ 500° C. Cette température favorise la vaporisation de certains contaminants organiques, et cette température peut aussi favoriser la décomposition thermique de certains contaminants organiques. Le système de traitement 10 comporte en outre une nacelle 24, qui est un exemple particulier d'un récipient inerte permettant de contenir la poudre de bore 12 à l'intérieur du four 16. La nacelle 24 peut être faite d'un matériau qui est résistant aux effets d'une haute température, de nombreux cycles de chauffage et de refroidissement, et n'est pas susceptible d'amener des contaminants dans la poudre de bore 12 qu'elle contient. Le quartz est un choix courant comme matériau de nacelle 24, car il peut avoir des surfaces lisses qui favorisent un retrait facile de la poudre de bore 12, il est typiquement facile à nettoyer et il possède des caractéristiques de surface qui peuvent rendre facilement visible à l'observateur ordinaire la poudre de bore 12 restant éventuellement dans la nacelle 24 après qu'on l'aura retirée comme souhaité. Plusieurs composés céramiques sont aussi des choix courants comme matériau de nacelle 24. La nacelle 24 peut avoir la forme d'un bol rectangulaire ou carré, avec un fond horizontal et quatre côtés verticaux, même si la nacelle peut être construite de divers matériaux et avoir des dimensions et des formes variées. Les nacelles 24 peuvent être utilisées dans des fours discontinus ou peuvent être utilisées dans les fours continus, chevauchant un convoyeur lorsqu'elles traversent les diverses zones chauffantes. Le système de traitement 10 peut aussi comporter au moins un orifice 26 permettant d'introduire au moins un gaz de couverture 30 (représenté schématiquement par une source en bonbonne par exemple) dans le four 16. Le gaz de couverture 30 peut fournir une atmosphère spéciale à l'intérieur du four 16, constituée d'un gaz ou d'une combinaison de gaz. Dans un exemple particulier, de l'hydrogène est utilisé en tant que gaz de couverture 30. L'hydrogène procure une atmosphère réductrice à l'intérieur du four 16. Une qualité particulière de l'atmosphère réductrice d'hydrogène est de favoriser la décomposition de chaînes carbonées plus longues en composés organiques plus petits, plus facilement volatilisés. Cette qualité est particulièrement utile pour éliminer certains des contaminants organiques tels que l'huile de lubrification provenant d'une prise d'air comprimé industriel typique. Cette huile de lubrification est formulée spécifiquement pour être résistante à la décomposition thermique. La décomposition des chaînes carbonées qui constituent l'huile de lubrification peut conduire à la vaporisation des contaminants organiques résultants qui sont plus sensibles à la décomposition thermique. De plus, le gaz de couverture hydrogène 30 minimise l'oxydation de la poudre de bore 12. La combinaison de l'atmosphère réductrice d'hydrogène et d'une température du four 16 d'environ 500° C réduit l'éventualité de l'oxydation de la poudre de bore 12. Des vitesses d'oxydation plus faibles ont tendance à éliminer les défauts des revêtements de bore dans les procédés de fabrication en aval. Un autre avantage qu'il y a à inclure un gaz de couverture est que des gaz de couverture réactifs ou inertes permettent une convexion. L'action de convexion à l'intérieur du volume intérieur 18 aide à accélérer le transfert de chaleur dans la poudre de bore 12 et aide aussi à purger les éventuels composés vaporisés de la surface de la poudre de bore 12. Le système de traitement 10 peut aussi être utilisé avec un cycle de refroidissement après la décomposition thermique des contaminants. Afin de diminuer l'oxydation de la poudre de bore 12, la poudre de bore 12 peut être refroidie avant son retrait du volume intérieur 18 et de l'atmosphère protectrice spéciale à l'intérieur du volume intérieur 18. Un exemple particulier d'un cycle de refroidissement consiste à abaisser la température de la poudre de bore 12 à moins d'environ 100° C avant de retirer la poudre de bore 12 du volume intérieur 18. L'élimination des contaminants organiques dans la poudre de bore 12 par décomposition des chaînes carbonées plus longues en composés organiques plus petits, plus facilement volatilisés, et la vaporisation des contaminants organiques permettent de produire une poudre de bore 12 contenant pas plus d'environ 0,1 pour cent en poids du résidu soluble. Ce niveau d'impureté peut être considéré comme étant un niveau de résidu soluble acceptable qui n'affecte pas la nature hydrophile de la poudre de bore 12. Un solvant qui peut être utilisé pour déterminer la quantité de résidu soluble sur la poudre de bore 12 est le chlorure de méthylène, à l'aide de procédés qui sont connus dans la technique. Le procédé d'élimination de contaminants organiques dans de la poudre de bore 12 au moyen d'un four 16 pour décomposer les chaînes carbonées plus longues et vaporiser les contaminants organiques et le système de traitement associé est une solution pour éliminer des contaminants organiques dans une poudre de bore 12. De plus, l'utilisation d'un four 16 pour éliminer les produits de contamination organiques est une alternative relativement simple à d'autres procédés de lavage chimique visant à éliminer des contaminants organiques dans de la poudre de bore 12. Par ailleurs, l'utilisation d'hydrogène en tant que gaz de couverture 30 dans une atmosphère réductrice réduit l'éventualité de l'oxydation de la poudre de bore 12. Un exemple de procédé d'élimination de contaminants organiques dans de la poudre de bore 12 permettant de satisfaire aux exigences de pureté pour des applications de fabrication en aval est décrit de façon générale sur la figure 2. Le procédé peut être effectué en relation avec l'exemple de four 16 représenté sur la figure 1. Le procédé comporte l'étape 110 consistant à se procurer une poudre de bore contaminée 12, la poudre de bore étant mêlée à un contaminant organique. Les contaminants organiques peuvent être introduits dans la poudre de bore 12 pendant une opération de broyage au broyeur à jet depuis des sources telles que des huiles de compresseur pneumatique, des matériaux adhésifs et des particules d'un matériau de cuvelage en polymère utilisé sur l'intérieur d'un broyeur à jet. Le procédé comporte l'étape 112 consistant à placer la poudre de bore contaminée 12 dans une nacelle 24, qui est un exemple particulier d'un récipient inerte utilisé dans les fours de traitement 16. La nacelle 24 peut être faite de matériau qui est résistant aux effets d'une haute température, de nombreux cycles de chauffage et de refroidissement, et n'est pas susceptible d'amener des contaminants dans la poudre de bore 12 qu'elle contient. Le quartz et certains composés céramiques sont des choix courants pour le matériau de construction de la nacelle 24. Le procédé comporte l'étape 114 consistant à placer la poudre de bore contaminée 12 et le récipient inerte dans l'espace fermé. Le procédé comporte l'étape 116 consistant à se procurer une source de chaleur 20 pour un espace fermé. La source de chaleur 20 peut être une source quelconque ou une combinaison de sources de chaleur typiques telles qu'un gaz, un élément chauffant électrique, des infrarouges, des micro-ondes, etc. Comme exemples d'espace fermé on peut citer, mais sans s'y limiter, les fours discontinus, les fours continus, les étuves, les fours à tour, les fours de frittage, etc. Le procédé comporte aussi l'étape 118 consistant à chauffer la poudre de bore contaminée 12 à une température élevée. La source de chaleur 20 est activée et augmente la température à l'intérieur du four 16. Dans un exemple particulier, la source de chaleur 20 soumet la poudre de bore 12 à l'intérieur de l'espace fermé à une température élevée d'environ 500° C. Le procédé comporte l'étape 120 consistant à altérer le contaminant organique de manière à réduire la quantité de contaminant organique mêlée à la poudre de bore 12. Dans un exemple particulier, l'altération du contaminant organique consiste à décomposer les longues chaînes carbonées formant le contaminant organique. Un gaz de couverture hydrogène 30 à l'intérieur du four 16 procure une atmosphère réductrice spéciale qui favorise cette décomposition des longues chaînes carbonées. L'altération du contaminant organique peut aussi consister à vaporiser le contaminant organique. Souvent, ces deux modes d'altération du contaminant organique fonctionnent en coopération pour éliminer les contaminants organiques. L'huile de lubrification peut être un contaminant organique sur la poudre de bore 12, et elle est formulée spécifiquement pour être résistante à la décomposition thermique. La décomposition des chaînes carbonées qui constituent l'huile de lubrification par l'atmosphère réductrice dans le four 16 peut conduire à la vaporisation des contaminants organiques décomposés résultants qui sont plus sensibles à la décomposition thermique. Un autre exemple de procédé d'élimination de contaminants organiques dans de la poudre de bore 12 pour satisfaire aux exigences de pureté pour des applications de fabrication en aval est décrit de façon générale sur la figure 3. Le procédé peut être effectué en relation avec l'exemple de four 16 représenté sur la figure 1. Le procédé comporte l'étape 210 consistant à se procurer une poudre de bore contaminée 12, la poudre de bore étant mêlée à un contaminant organique. Les contaminants organiques peuvent être introduits dans la poudre de bore 12 pendant une opération de broyage au broyeur à jet depuis des sources telles que des huiles de compresseur pneumatique, des matériaux adhésifs et des particules d'un matériau de cuvelage en polymère utilisé sur l'intérieur d'un broyeur à jet. Le procédé comporte l'étape 212 consistant à placer la poudre de bore contaminée 12 dans une nacelle 24, qui est un exemple particulier d'un récipient inerte utilisé dans les fours de traitement 16. La nacelle 24 peut être faite de matériau qui est résistant aux effets d'une haute température, de nombreux cycles de chauffage et de refroidissement, et n'est pas susceptible d'amener des contaminants dans la poudre de bore 12 qu'elle contient. Le quartz et certains composés céramiques sont des choix courants pour le matériau de construction de la nacelle 24. Le procédé comporte l'étape 214 consistant à placer la poudre de bore contaminée 12 et le récipient inerte dans l'espace fermé. Le procédé comporte l'étape 116 consistant à se procurer une source de chaleur 20 pour un espace fermé. La source de chaleur 20 peut être une source quelconque ou une combinaison de sources de chaleur typiques telles qu'un gaz, un élément chauffant électrique, des infrarouges, des micro-ondes, etc. Comme exemples d'espace fermé on peut citer, mais sans s'y limiter, les fours discontinus, les fours continus, les étuves, les fours à tour, les fours de frittage, etc. Le procédé comporte aussi l'étape 218 consistant à chauffer la poudre de bore contaminée 12 à une température élevée. La source de chaleur 20 est activée et augmente la température à l'intérieur du four 16. Dans un exemple particulier, la source de chaleur 20 soumet la poudre de bore 12 à l'intérieur de l'espace fermé à une température élevée d'environ 500° C. Le procédé comporte l'étape 220 consistant à altérer le contaminant organique de manière à réduire la quantité de contaminant organique mêlée à la poudre de bore 12 de telle sorte que la quantité de contaminant organique dans la poudre de bore ne soit pas supérieure à environ 0,1 pour cent en poids du résidu soluble. Dans un exemple particulier, l'altération du contaminant organique consiste à décomposer les longues chaînes carbonées formant le contaminant organique. Un gaz de couverture hydrogène 30 à l'intérieur du four 16 procure une atmosphère réductrice spéciale qui favorise cette décomposition des longues chaînes carbonées. L'altération du contaminant organique peut aussi consister à vaporiser le contaminant organique. Souvent, ces deux modes d'altération du contaminant organique fonctionnent en coopération pour éliminer les contaminants organiques. L'huile de lubrification peut être un contaminant organique sur la poudre de bore 12, et elle est formulée spécifiquement pour être résistante à la décomposition thermique. La décomposition des chaînes carbonées qui constituent l'huile de lubrification par l'atmosphère réductrice dans le four 16 peut conduire à la vaporisation des contaminants organiques décomposés résultants qui sont plus sensibles à la décomposition thermique. Le procédé peut en outre comporter l'étape de refroidissement de la poudre de bore 12 à moins d'environ 100° C avant le retrait de la poudre de bore 12 de l'espace fermé. Afin de diminuer l'oxydation potentielle de la poudre de bore 12, la poudre de bore 12 est maintenue à l'intérieur de l'espace fermé pendant un cycle de refroidissement à l'intérieur de l'atmosphère spéciale. Dans un exemple particulier, l'atmosphère spéciale est du gaz hydrogène qui diminue l'oxydation potentielle de la poudre de bore 12. La poudre de bore 12 est ensuite refroidie à moins d'environ 100° C avant d'être retirée de l'espace fermé. Divers profils de refroidissement sont envisagés pour le cycle de refroidissement. Dans les exemples décrits, le procédé et l'appareil procurent un moyen pour nettoyer la poudre de bore 12 avant de fabriquer une solution de revêtement à base de poudre de bore, en éliminant les éventuelles pellicules d'huile de la surface des particules de poudre de bore. L'élimination des contaminants organiques dans la poudre de bore 12 par décomposition des chaînes carbonées plus longues en composés organiques plus petits, plus facilement volatilisés, et la vaporisation des contaminants organiques permettent de produire une poudre de bore 12 contenant pas plus d'environ 0,1 pour cent en poids du résidu soluble. Ce niveau d'impureté peut être considéré comme étant un niveau de résidu soluble acceptable qui n'affecte pas la nature hydrophile de la poudre de bore 12. De plus, la poudre de bore 12 résultante contenant moins de contaminants organiques, voire pas du tout, réduit ou élimine les défauts des revêtements en poudre de bore en aval et améliore la reproductibilité dans le procédé d'application du revêtement. REVENDICATIONS1. Procédé permettant d'éliminer un contaminant dans de la poudre de bore contaminée, le procédé comportant les étapes consistant à : se procurer (110) une poudre de bore contaminée, la poudre de bore étant mêlée à un contaminant organique ; placer (112) la poudre de bore contaminée et le contaminant qui y est mêlé dans un récipient inerte ; placer (114) le récipient inerte, la poudre de bore contaminée, et le contaminant qui y est mêlé, dans un espace fermé ; se procurer (116) une source de chaleur pour l'espace fermé ; chauffer (118) la poudre de bore contaminée et le contaminant qui y est mêlé à une température élevée ; et altérer (120) le contaminant de manière à réduire la quantité de contaminant organique. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape consistant à altérer (120) le contaminant consiste à décomposer la chaîne carbonée formant le contaminant organique. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape consistant à altérer (120) le contaminant consiste à vaporiser le contaminant organique. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température élevée est d'environ 500° C. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le procédé consiste en outre à établir une atmosphère spéciale à l'intérieur de l'espace fermé. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'atmosphère spéciale est de l'hydrogène. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la quantité de contaminant organique dans la poudre de bore après un cycle de traitement n'est pas supérieure à environ 0,1 pour cent en poids du résidu soluble. 8. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre l'étape de refroidissement de la poudre de bore à moins d'environ 100° C avant le retrait de la poudre de bore de l'espace fermé. 9. Procédé permettant d'éliminer un contaminant dans de la poudre de bore contaminée, le procédé comportant les étapes consistant à : se procurer (210) une poudre de bore contaminée, la poudre de bore étant mêlée à un contaminant organique ; placer (212) la poudre de bore contaminée et le contaminant qui y est mêlé dans un récipient inerte ; placer (214) le récipient inerte, la poudre de bore contaminée, et le contaminant qui y est mêlé, dans un espace fermé ; se procurer (216) une source de chaleur pour l'espace fermé ; chauffer (218) la poudre de bore contaminée et le contaminant qui y est mêlé à une température élevée ; et altérer (220) le contaminant de telle sorte que la quantité de contaminant organique dans la poudre de bore après un cycle de traitement ne soit pas supérieure à environ 0,1 pour cent en poids du résidu soluble. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape consistant à altérer (220) le contaminant consiste à décomposer la chaîne carbonée formant le contaminant organique. 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape consistant à altérer (220) le contaminant consiste à vaporiser le contaminant organique. 12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la température élevée est d'environ 500° C. 13. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le procédé consiste en outre à établir une atmosphère spéciale à l'intérieur de l'espace fermé. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l'atmosphère spéciale est de l'hydrogène. 15. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre l'étape de refroidissement de la poudre de bore à moins d'environ 100° C avant le retrait de la poudre de bore de l'espace fermé.