Brevet FR3058165A1 — publié le 20180504

DOMAINE DE L'INVENTION [0001] Le présent exposé concerne le domaine des bains de platine pour la réalisation de sous-couche métallique à base de platine sur un substrat métallique, plus particulièrement un procédé de régénération de bain de platine par réaction en flux, ainsi qu'un dispositif de régénération de bain de platine. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0001] Les pièces d'aubages de turbine de turbomachine en superalliage sont revêtues d'une sous-couche métallique assurant la protection à l'oxydation/corrosion du matériau. Les pièces d'aubages peuvent également comprendre une couche céramique jouant le rôle de barrière thermique. La sous-couche métallique permet alors un meilleur accrochage de la couche céramique sur la pièce d'aubage. Cette sous-couche métallique est réalisée notamment par un dépôt électrolytique de platine provenant d'un bain de platine. Un procédé de fabrication d'un tel bain, pour la réalisation d'une sous-couche métallique à base de platine, est par exemple décrit dans le brevet FR2989694. [0002] L'utilisation des bains de platine est aujourd'hui relativement bien maîtrisée. Pour former une sous-couche métallique, le bain de platine comprend un ou des complexes de platine qui, sous l'effet du courant électrique parcourant le bain, se déposent sur la pièce métallique pour former la sous-couche métallique. [0003] Ainsi, au fil des dépôts de sous-couche de platine sur les pièces métalliques, la teneur en complexe de platine dans le bain de platine 25 diminue. Par conséquent, la concentration en platine sous forme complexée dans le bain n'est pas constante au cours du temps. La vitesse et le temps de dépôt ne sont donc également pas constants. Il est donc nécessaire soit de remplacer, soit de régénérer le bain de platine. [0004] Au vu du coût des composés du bain, notamment du platine, on 30 favorise généralement la régénération du bain de platine. [0005] Ainsi, lorsque la teneur totale en platine du bain atteint une limite inférieure prédéterminée, on arrête le dépôt électrolytique de platine sur les pièces métalliques et on régénère le bain de platine. [0006] Typiquement, cette régénération du bain de platine est réalisée 35 par ajout direct de sels de platine dans le bain. 3058165 2 [0007] Cependant, du fait que la composition du bain de platine évolue au cours du temps, notamment à cause de l'évaporation de certaines espèces chimiques présentes dans le bain, et du fait que la température du bain de platine est généralement différente de la température de 5 complexation du platine, tout le platine mis en solution sous forme de sels de platine ne se complexe pas. [0008] Ainsi, étape de régénération après étape de régénération, la teneur maximale en platine sous forme complexée après régénération diminue. Lorsque la teneur en platine sous forme complexée atteint une 10 limite inférieure prédéterminée, le bain de platine est remplacé. [0009] Par ailleurs, le temps de mise en solution et de stabilisation des sels de platine dans le bain est de 24 à 48 heures. Pendant ce temps-là, la production, c'est-à-dire le dépôt des sous-couches métalliques par dépôt de platine, est interrompue. Par conséquent, cela augmente les temps de 15 production. [0010] Il existe donc un besoin pour optimiser ce procédé de régénération du bain de platine, permettant notamment de ne plus arrêter la production, et de maintenir une vitesse et un temps de dépôt constants au cours de la vie du bain. 20 PRESENTATION DE L'INVENTION [0011] Le présent exposé concerne un procédé de régénération de bain de platine par réaction en flux, comprenant des étapes successives de : - soutirage de fluide dans le bain de platine par l'intermédiaire 25 d'un courant de soutirage ; - complexation de platine, réalisée par un mélange entre le courant de soutirage et un courant de solution de régénération contenant du platine, le mélange s'effectuant dans un réacteur intensifié ; - alimentation du bain de platine avec le mélange issu de l'étape 30 de complexation de platine, par l'intermédiaire d'un courant de bain régénéré ; l'ensemble de ces étapes étant réalisé en flux continu. [0012] Dans le présent exposé, l'ensemble composé du bain de platine, du courant de soutirage, du réacteur et du courant de bain régénéré 35 forme une boucle de circulation dans laquelle circule un fluide. Dans le présent exposé, on désigne par « fluide » le liquide s'écoulant dans ladite 3058165 3 boucle, que ce soit dans le bain de platine, dans le courant de soutirage avant régénération, dans le réacteur ou dans le courant de bain régénéré après régénération. [0013] Dans le présent exposé, le courant de soutirage désigne le 5 fluide prélevé dans le bain de platine, et circulant vers le réacteur dans un tuyau, par exemple. Le courant de solution de régénération désigne un fluide comportant une teneur en platine prédéterminée, circulant vers le réacteur indépendamment de la boucle de circulation définie ci-dessus. Le courant de solution de régénération se mélange avec le courant de 10 soutirage dans le réacteur. Le courant de bain régénéré désigne le fluide provenant du réacteur, résultant du mélange entre le courant de soutirage et le courant de solution de régénération, et circulant vers le bain de platine dans un tuyau, par exemple. [0014] Par « réalisé en flux continu », on comprend que ces étapes 15 (soutirage, complexation, alimentation), constituant un cycle de régénération, sont réalisées successivement de sorte que chaque fluide (courant de soutirage, courant de solution de régénération, courant de bain régénéré) s'écoule de manière continue, sans interruption, notamment lorsqu'ils se mélangent dans le réacteur au cours de l'étape de 20 complexation. [0015] On comprend donc que le procédé de régénération peut être réalisé lorsqu'un processus de dépôt de sous-couche de platine est en cours ou non. [0016] Le procédé de régénération peut être également réalisé de manière discontinue. On peut donc, par exemple, interrompre le procédé de régénération lorsqu'aucun processus de dépôt de sous-couche de platine est en cours, c'est-à-dire qu'en fonction des besoins de régénération du bain de platine, on peut arrêter le procédé de régénération, ou interrompre le procédé de régénération lorsque le processus de dépôt de sous-couche de platine est en cours. On comprend que le procédé de régénération peut être réalisé indépendamment de la réalisation du processus de dépôt de sous-couche de platine. [0017] Ce procédé est possible du fait que l'étape de complexation de platine, qui permet la régénération du bain de platine, s'effectue dans un réacteur spécifique, qui est un élément distinct dudit bain de platine et externe à celui-ci. Cela permet de ne pas interrompre la production, c'est- 3058165 4 à-dire le procédé de dépôt de sous-couche de platine, pour fabriquer le complexe de platine. [0018] L'utilisation d'un réacteur intensifié, par exemple, peut permettre, du fait du faible diamètre des canaux le composant, de réaliser 5 un mélange rapide et efficace (quelques secondes seulement), tout en présentant un faible volume de fluide prélevé (et donc un faible pourcentage de fluide prélevé dans le bain de platine qui contient ainsi une quantité de fluide globalement constante), et un très bon contrôle thermique, grâce à la présence de fluides caloporteurs. Par ailleurs, le bain 10 de platine étant alimenté avec du platine sous forme d'un complexe de platine, le bain peut être utilisé pour réaliser des dépôts de sous-couche en platine sur un plus grand nombre de pièces que lorsque le platine est ajouté sous forme de sels directement dans le bain. [0019] Dans certains modes de réalisation, l'étape de complexation 15 dans le réacteur comprend des étapes de : - préchauffage du courant de soutirage et du courant de solution de régénération, de sorte que leurs températures respectives soient égales à une température prédéterminée supérieure à une température du bain de platine; 20 - mélange du courant de soutirage avec le courant de solution de régénération, de manière à former un complexe de platine ; - conduite thermique, pendant un temps prédéterminé, du mélange formé à l'étape précédente, pour s'assurer que la température du mélange est égale à la température prédéterminée pendant l'étape de 25 complexation. [0020] L'étape de complexation, se déroulant dans le réacteur, se compose elle-même d'au moins trois étapes successives : le préchauffage indépendant des courants, le mélange des courants, et la conduite thermique du mélange obtenu. Le préchauffage peut être réalisé par un 30 système d'échangeurs thermiques comportant un fluide caloporteur. La conduite thermique consiste à conserver la température du mélange à la valeur prédéterminée pendant un certain temps, en la mesurant, et en la régulant si nécessaire. [0021] La formation du complexe de platine peut être optimum à une 35 température prédéterminée, par exemple entre 80°C et 90°C. Le préchauffage du courant de soutirage et du courant de solution de 3058165 5 régénération, indépendamment l'un de l'autre, permet de porter ces deux fluides à la température souhaitée, avant de les mélanger, et ainsi de former le complexe de platine. La conduite thermique permet de s'assurer que le mélange résultant est bien à la température prédéterminée, de 5 sorte que le complexe de platine soit bien formé. On peut par exemple mesurer la température du mélange à différents endroits de réacteur à l'aide de thermocouples. [0022] Dans certains modes de réalisation, après l'étape de conduite thermique, le mélange est ramené à la température du bain de platine 10 dans un réservoir disposé en aval du réacteur. [0023] Dans le présent exposé, les termes « amont » et « aval » sont considérés suivant la direction d'écoulement des différents courants. [0024] Lorsque la conduite thermique a été réalisée, le mélange est ramené à la température du bain de platine dans un réservoir. Cette étape 15 permet à la température du courant de bain régénéré, provenant du réacteur et alimentant le bain de platine, d'être à la même température que le bain de platine. Il n'est ainsi pas nécessaire d'interrompre le fonctionnement du bain de platine pour le régler à la bonne température. En effet, pour la réalisation du dépôt de sous-couche de platine, la 20 température du bain de platine est optimisée pour obtenir un rendement désiré. [0025] Dans certains modes de réalisation, le débit d'alimentation du réacteur par le courant de soutirage est de 80g/min, et le débit d'alimentation du réacteur par le courant de solution de régénération est 25 de 10g/min. [0026] Ces valeurs respectives de débit d'alimentation du réacteur par le courant de soutirage et le courant de solution de régénération permet au mélange résultant, et donc au courant de bain régénéré alimentant le bain de platine, de posséder la concentration en complexe de platine 30 souhaitée. [0027] Dans certains modes de réalisation, la concentration en platine dans le bain de platine est maintenue continûment à une valeur comprise dans un intervalle de 1 g/L, de préférence 0,5 g/L, de préférence encore 0,1 g/L. Le fait d'alimenter continûment le bain de platine en courant de 35 bain régénéré permet à ce bain de posséder une concentration en platine 3058165 6 sous forme complexée comprise dans un intervalle donné, et donc de maintenir une vitesse et un temps de dépôt constants. [0028] En d'autres termes, ce procédé peut permettre de maintenir continûment la concentration en platine dans le bain à une valeur 5 constante, à 0,1 g/L près par exemple. La concentration en platine dans le bain étant maintenue de manière continue à la valeur souhaitée, cela permet de pouvoir effectuer le dépôt de sous-couche de platine sans avoir à interrompre le dépôt pour régénérer le bain. Le rendement de production en est ainsi amélioré. Par ailleurs, la vitesse et le temps de 10 dépôt peuvent être ainsi constants pendant la vie du bain de platine. [0029] Dans certains modes de réalisation, la température du bain de platine est maintenue à une valeur comprise dans un intervalle de 4°C, de préférence 2°C, de préférence encore 1°C, par exemple par un système de résistances chauffantes. 15 [0030] Le présent exposé concerne également un dispositif de régénération de bain de platine en flux continu, comportant : - un bain de platine ; - un réacteur intensifié alimenté par un courant de soutirage issu du bain de platine et par un courant de solution de régénération 20 contenant du platine, pour former un complexe de platine ; - un courant de bain régénéré issu du réacteur, et alimentant le bain de platine avec le complexe de platine. [0031] Dans le présent exposé, l'ensemble composé du bain de platine, du courant de soutirage, du réacteur intensifié et du courant de bain 25 régénéré forme une boucle de circulation dans laquelle circule un fluide. Le réacteur intensifié étant un élément distinct du bain de platine et externe à celui-ci, ce dispositif permet d'effectuer la régénération dudit bain de platine, en formant le complexe de platine dans le réacteur intensifié. Le bain de platine reste ainsi disponible, ce qui permet donc de 30 ne pas interrompre la production de sous-couches de platine. Par ailleurs, ce dispositif permet de maintenir une concentration en platine relativement constante dans le bain, et donc de maintenir une vitesse et un temps de dépôt constants au cours de la vie du bain. [0032] Dans certains modes de réalisation, le mélange entre le courant 35 de soutirage et le courant de solution de régénération, dans le réacteur intensifié, s'effectue à l'aide d'un module comportant un courant dans 3058165 7 lequel circule le mélange, et au moins un courant dans lequel circule un fluide caloporteur. [0033] Ce module peut par exemple prendre la forme d'une superposition de plaques, entre lesquelles circulent séparément les 5 différents courants. Cela permet de réaliser un mélange efficace entre les deux fluides, tout en réglant la température de ces derniers, ainsi que du mélange résultant, à la température souhaitée. [0034] Dans certains modes de réalisation, le mélange entre le courant de soutirage et le courant de solution de régénération, dans le réacteur 10 intensifié, s'effectue à l'aide d'un mélangeur. [0035] Le mélangeur peut par exemple être un raccord en T pouvant comporter un diamètre de passage d'un quart de pouce. Ce type de mélangeur présente l'avantage d'être simple, léger et peu coûteux, et de réaliser un mélange efficace entre les deux fluides. 15 [0036] Dans certains modes de réalisation, le mélangeur est un raccord en Y. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0037] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation 20 de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles : - la figure 1 représente un schéma de principe d'un dispositif de régénération de bain de platine selon le présent exposé ; - la figure 2 représente un schéma de principe d'un réacteur intensifié 25 selon le présent exposé ; - la figure 3 représente les différentes étapes d'un procédé de régénération de bain de platine selon le présent exposé. DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATION [0038] La figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif 30 100 de régénération de bain de platine selon le présent exposé. Le dispositif 100 comporte un bain de platine B rempli au moins en partie par un fluide comportant un ou des complexes de platine permettant de former une sous-couche métallique. Sous l'effet du courant électrique parcourant le bain, les complexes de platine se déposent sur la pièce 35 métallique, par exemple une pièce d'aubage de turbomachine, pour former la sous-couche métallique. 3058165 8 [0039] Par exemple, pour fabriquer un litre de bain de platine B à 8g/litre de platine, on procède de la façon suivante : - préparation d'une solution B' : dans 300 ml d'eau distillée ( REVENDICATIONS1. Procédé de régénération de bain de platine par réaction en flux, comprenant des étapes successives de : soutirage de fluide dans le bain de platine (B) par l'intermédiaire d'un courant de soutirage (1) ; complexation de platine, réalisée par un mélange entre le courant de soutirage (1) et un courant de solution de régénération (2) contenant du platine, le mélange s'effectuant dans un réacteur intensifié (R) ; alimentation du bain de platine (B) avec le mélange issu de l'étape de complexation de platine, par l'intermédiaire d'un courant de bain régénéré (3) ; l'ensemble de ces étapes étant réalisé en flux continu. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de complexation dans le réacteur (R) comprend des étapes de : préchauffage du courant de soutirage (1) et du courant de solution de régénération (2), de sorte que leurs températures respectives soient égales à une température prédéterminée supérieure à une température du bain de platine (B); mélange du courant de soutirage (1) avec le courant de solution de régénération (2), de manière à former un complexe de platine ; conduite thermique, pendant un temps prédéterminé, du mélange formé à l'étape précédente pour s'assurer que la température du mélange est égale à la température prédéterminée pendant l'étape de complexation. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, après l'étape de conduite thermique, le mélange est ramené à une température de 64°C dans un réservoir (40) disposé en aval du réacteur (R). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le débit d'alimentation du réacteur (R) par le courant de 3058165 15 soutirage (1) est de 80g/min, et le débit d'alimentation du réacteur par le courant de solution de régénération (2) est de 10g/min. 5 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la concentration en platine dans le bain de platine (B) est maintenue continûment à une valeur comprise dans un intervalle de 1 g/L, de préférence 0,5 g/L, de préférence encore 0,1 g/L. 10 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la température du bain de platine (B) est maintenue à une valeur comprise dans un intervalle de 4°C, de préférence de 2°C, de préférence encore de 1°C. 15 7. Dispositif de régénération (100) de bain de platine en flux continu, comportant : un bain de platine (B) ; un réacteur intensifié (R) alimenté par un courant de soutirage (1) issu du bain de platine (B) et par un courant de solution de 20 régénération (2) contenant du platine, pour former un complexe de platine ; un courant de bain régénéré (3) issu du réacteur (R), et alimentant le bain de platine (B) avec le complexe de platine. 25 8. Dispositif (100) selon la revendication 7, dans lequel le mélange entre le courant de soutirage (1) et le courant de solution de régénération (2), dans le réacteur intensifié (R), s'effectue à l'aide d'un module (20) comportant un courant dans lequel circule le mélange, et au moins un courant dans lequel circule un fluide 30 caloporteur. 9. Dispositif (100) selon la revendication 7, dans lequel le mélange entre le courant de soutirage (1) et le courant de solution de régénération (2), dans le réacteur intensifié (R), s'effectue à l'aide 35 d'un mélangeur.