Brevet FR3066505A1 — publié le 20181123

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 filtration d'éléments du bain de platine par électrodialyse, ainsi qu'un dispositif de filtration du bain de platine. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Les pièces d'aubages de turbine de turbomachine en superalliage peuvent être 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. [0003] 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. [0004] 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, ainsi que le pH du bain de platine, tendent à diminuer. 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. [0005] Au vu du coût des composés du bain, notamment du platine, on favorise généralement la régénération du bain de platine. [0006] 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. [0007] Typiquement, cette régénération du bain de platine est réalisée par ajout direct de sels de platine dans le bain ou par réaction intensifiée. 3066 505 2 L'ajout de soude est également nécessaire afin de conserver un pH du bain de platine sensiblement constant. [0008] Par ailleurs, outre le platine proprement dit, le bain de platine comporte également des ions Cl-, Na+ et NO3-. Au fil des dépôts de sous- 5 couches de platine sur les pièces métalliques, et donc au fil des régénérations du bain de platine et des ajouts de soude, la teneur de ces éléments dans le bain de platine augmente. Au-delà d'un certain seuil, la présence de ces éléments dans le bain de platine agit comme un « polluant », pouvant nuire à son bon fonctionnement. En effet, une 10 concentration trop élevée de ces éléments dans le bain de platine peut perturber le processus de dépôt de platine. Il faut donc remplacer le bain de platine, ou limiter leur concentration dans le bain. Au vu du coût des composés du bain, notamment du platine, le remplacement du bain de platine n'est pas la solution privilégiée. 15 [0009] Il existe donc un besoin pour garantir la qualité du dépôt de platine, sans altérer les propriétés du bain, et ainsi de prolonger la durée de vie de celui-ci. PRESENTATION DE L'INVENTION [0010] Le présent exposé concerne un procédé de filtration du bain de 20 platine par électrodialyse, comprenant des étapes successives de : - soutirage de fluide dans le bain de platine par l'intermédiaire d'un courant de soutirage ; - filtration du fluide soutiré à l'étape de soutirage, s'effectuant par électrodialyse dans un dispositif de filtration comportant un 25 réacteur d'électrodialyse ; - alimentation du bain de platine avec le fluide issu de l'étape de filtration, par l'intermédiaire d'un courant de bain filtré; l'ensemble de ces étapes étant réalisé en flux continu. [0011] Dans le présent exposé, l'ensemble composé du bain de platine, 30 du courant de soutirage, du réacteur d'électrodialyse et du courant de bain filtré forme une boucle de circulation dans laquelle circule un fluide. On désigne par « fluide » le liquide s'écoulant dans ladite boucle, que ce soit dans le bain de platine, dans le courant de soutirage avant filtration ou dans le courant de bain filtré. 35 [0012] Dans le présent exposé, le courant de soutirage désigne le fluide prélevé dans le bain de platine, et circulant vers le dispositif de 3066505 3 filtration dans un tuyau, par exemple. Le courant de bain filtré désigne le fluide provenant du dispositif de filtration après l'étape de filtration, et circulant vers le bain de platine dans un tuyau, par exemple. [0013] Par « réalisé en flux continu », on comprend que ces étapes 5 (soutirage, filtration, alimentation), constituant un cycle de filtration, sont réalisées successivement de sorte que le fluide (courant de soutirage, courant de bain filtré) s'écoule de manière continue, sans interruption, notamment lorsqu'il passe dans le dispositif de filtration au cours de l'étape de filtration. 10 [0014] On comprend donc que le procédé de filtration peut être réalisé lorsqu'un processus de dépôt de sous-couche de platine est en cours ou non. [0015] Le procédé de filtration peut être également réalisé de manière discontinue. On peut donc, par exemple, interrompre le procédé de 15 filtration lorsqu'aucun processus de dépôt de sous-couche de platine est en cours, c'est-à-dire qu'en fonction des besoins de filtration du bain de platine, on peut arrêter le procédé de filtration, ou interrompre le procédé de filtration lorsque le processus de dépôt de sous-couche de platine est en cours. On comprend que le procédé de filtration peut être réalisé 20 indépendamment de la réalisation du processus de dépôt de sous-couche de platine. [0016] Ce procédé est possible du fait que l'étape de filtration, qui permet la filtration du bain de platine, s'effectue dans un dispositif spécifique, et plus précisément dans un réacteur d'électrodialyse qui un 25 élément distinct dudit bain de platine et externe à celui-ci. Cela permet de ne pas interrompre la production, c'est-à-dire le procédé de dépôt de sous-couche de platine, pour filtrer le bain de platine. Cela permet ainsi de conserver la concentration de ces éléments à une valeur sensiblement constante, donc garantir la qualité du dépôt de platine, sans altérer les 30 propriétés du bain, et ainsi de prolonger la durée de vie de celui-ci. [0017] Dans certains modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte en outre un courant de filtration et un courant d'électrodes, le fluide soutiré dans le bain de platine, le courant de filtration et le courant d'électrodes circulant séparément dans le réacteur d'électrodialyse, l'étape 35 de filtration par électrodialyse s'effectuant dans le réacteur d'électrodialyse. 3066 505 4 [0018] On comprend ainsi que trois courants circulent séparément dans le réacteur d'électrodialyse : le courant de soutirage à filtrer, provenant du bain de platine, le courant de filtration permettant la récupération des éléments à filtrer, et dont la concentration en éléments à 5 filtrer augmente au cours de l'étape de filtration dans le réacteur d'électrodialyse, et le courant d'électrodes s'écoulant le long d'électrodes que comporte le réacteur d'électrodialyse, et permettant la réaction aux électrodes. Par « séparément », on comprend qu'aucun courant ne peut se mélanger à un des deux autres courants. Ces courants peuvent par 10 exemple être séparés par des membranes que comporte le réacteur d'électrodialyse. Ces membranes sont des membranes anioniques et cationiques laissant passer respectivement les anions et les cations présents dans les courants qui circulent dans le réacteur d'électrodialyse. La concentration en éléments à filtrer du bain de platine peut ainsi être 15 diminuée sans altérer les propriétés du bain. [0019] Dans certains modes de réalisation, le débit d'alimentation du réacteur par le courant de soutirage et d'alimentation du réacteur par le circuit de filtration est compris entre 150 L/hrs (Litre/heure) et 250 L/hrs, de préférence entre 165 L/hrs et 225 L/hrs, de préférence encore entre 20 180 L/hrs et 210 L/hrs. [0020] Dans certains modes de réalisation, la température du courant de soutirage dans le réacteur d'électrodialyse est comprise entre 40 et 65°C, de préférence égale à 64°C. [0021] Dans certains modes de réalisation, le bain de platine comporte 25 des ions Cl-, la concentration en ions Cl- dans le bain de platine étant maintenue continûment à une valeur comprise dans un intervalle de 0 à 200 g/I. [0022] Dans certains modes de réalisation, le bain de platine comporte des ions Na, la concentration en ions Na+ dans le bain de platine étant 30 maintenue continûment à une valeur comprise dans un intervalle de 0 g/I à 200 g/I. [0023] Dans certains modes de réalisation, le bain de platine comporte des ions NO3-, la concentration en ions NO3 dans le bain de platine étant maintenue continûment à une valeur de Og/I. 35 [0024] Dans le présent exposé, les éléments à filtrer du bain de platine peuvent comporter des ions des ions Cl-, des ions Na+ et des ions NO3. Le 3066 505 5 procédé permet de maintenir la concentration du bain de platine en éléments à filtrer dans ces plages de valeurs. Ces dernières sont suffisamment basses pour ne pas nuire au bon fonctionnement du bain de platine et particulièrement au processus de dépôts de sous-couches de 5 platine sur les pièces métalliques. La concentration en NO3- atteint cependant jamais des valeurs pouvant nuire à la qualité de dépôt de platine. [0025] Dans certains modes de réalisation, le pH du bain de platine est maintenu continûment à une valeur comprise dans un intervalle de 6,10 à 10 6,3, de préférence égal à 6,20. [0026] Cette valeur de pH du bain de platine permet d'optimiser le dépôt de sous-couche de platine. Elle peut être maintenue à cette valeur par ajout de soude dans le bain de platine par exemple. [0027] Dans certains modes de réalisation, l'étape de filtration est mise 15 en oeuvre lorsque la concentration en ions Cl- dans le bain de platine est supérieure ou égale à une première valeur seuil prédéterminée, et la concentration en ions Na+ dans le bain de platine est supérieure ou égale à une deuxième valeur seuil prédéterminée. [0028] La valeur prédéterminée de la concentration en ions Cl- dans le 20 bain de platine peut être par exemple de 11 g/L, ou la valeur prédéterminée de la concentration en ions Na+ dans le bain de platine peut être par exemple de 32 g/L. Le procédé de dépollution, c'est-à-dire la mise en circulation des différents courants dans le réacteur d'électrodialyse, peut ainsi être mis en oeuvre lorsqu'au moins une de ces 25 valeurs prédéterminées est atteinte. [0029] Dans certains modes de réalisation, l'étape de filtration est mise en oeuvre lorsque le pH du bain de platine augmente d'une valeur prédéterminée. [0030] La valeur prédéterminée peut être égale à 0,10. En effet, au fil 30 des dépôts de sous-couche de platine, le pH du bain de platine tend à diminuer. Pour maintenir ce pH à une valeur sensiblement constante, par exemple 6,20, l'ajout de soude, engendrant une augmentation de la concentration en ions Na+, est nécessaire. L'étape de filtration peut donc être mise en oeuvre lorsque le pH du bain de platine augmente d'une 35 valeur de 0,10, par exemple, permettant de passer d'un pH de 6,10 à 6,20 dans le bain de platine. Ce critère de détection, permettant de mettre en 3066505 6 oeuvre le procédé de filtration lorsque le pH du bain de platine augmente d'une valeur prédéterminée, permet de s'affranchir d'une analyse des concentrations des différents ions que comporte le bain de platine, et donc de simplifier le procédé filtration. 5 [0031] Dans certains modes de réalisation, l'étape de filtration est mise en oeuvre lorsqu'au moins une régénération du bain de platine a été effectuée. [0032] Par régénération du bain de platine, on comprend le processus permettant de conserver la concentration en platine sous forme 10 complexée dans le bain de platine à une valeur sensiblement constante. La régénération peut s'effectuer par ajout de sel de platine directement dans le bain de platine, ou par utilisation d'un réacteur intensifié par exemple. Ces régénérations du bain de platine engendrent une augmentation de la concentration en ions CI-. La mise en oeuvre de l'étape 15 de filtration, après qu'au moins une régénération du bain de platine ait été effectuée, permet donc de diminuer la concentration en ions Cl- dans le bain de platine. [0033] Dans certains modes de réalisation, le courant d'électrodes comporte une concentration en Na2SO4 comprise entre 9,0 g/L et 11,0 20 g/L, de préférence entre 9,5 g/L et 10,5 g/L, de préférence encore 10,0 g/L. [0034] Dans certains modes de réalisation, le courant de filtration est de l'eau, dont la concentration en ions Cl- et Na+ issus du courant de soutirage augmente au cours de l'étape de filtration dans le réacteur 25 d'électrodialyse. [0035] Le présent exposé concerne également un dispositif de filtration de bain de platine par électrodialyse, comportant de filtration du bain de platine par électrodialyse, comportant : - un bain de platine ; 30 - un bain de filtration et un bain d'électrodes ; - un réacteur d'électrodialyse alimenté par un courant de soutirage issu du bain de platine, par un courant de filtration issu du bain de filtration et par un courant d'électrodes issu du bain d'électrodes ; - un courant de bain filtré issu du réacteur, et alimentant le bain de 35 platine. 3066505 7 [0036] Le bain de filtration comporte un fluide pouvant être de l'eau, circulant jusqu'au réacteur d'électrodialyse par l'intermédiaire du courant de filtration. Le bain d'électrodes comporte un fluide permettant la réaction aux électrodes dans le réacteur d'électrodialyse. Ce fluide peut 5 comporter du Na2SO4, et circule jusqu'au réacteur d'électrodialyse par l'intermédiaire du courant d'électrodes. 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 10 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 fonctionnel d'un dispositif de filtration de bain de platine selon le présent exposé ; - la figure 2 représente un schéma de principe détaillé du réacteur 15 d'électrodialyse de la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATION [0038] La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif 1 de filtration de bain de platine selon le présent exposé. Le dispositif 1 comporte un bain de platine B rempli au moins en partie par un fluide 20 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 métallique, par exemple une pièce d'aubage de turbomachine, pour former la sous-couche métallique. 25 [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 filtration de bain de platine par électrodialyse, comprenant des étapes successives de : - soutirage de fluide dans le bain de platine (B) par l'intermédiaire d'un courant de soutirage (10a) ; filtration du fluide soutiré à l'étape de soutirage, s'effectuant par électrodialyse dans un dispositif de filtration (1) comportant un réacteur d'électrodialyse (R) ; - alimentation du bain de platine (B) avec le fluide issu de l'étape de filtration, par l'intermédiaire d'un courant de bain filtré (10b) ; l'ensemble de ces étapes étant réalisé en flux continu. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de filtration (1) comporte en outre un courant de filtration (20a) et un courant d'électrodes (30a), le fluide soutiré dans le bain de platine (B), le courant de filtration (20a) et le courant d'électrodes (30a) circulant séparément dans le réacteur d'électrodialyse (R), l'étape de filtration par électrodialyse s'effectuant dans le dans le réacteur d'électrodialyse (R). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la température du courant de soutirage (10a) dans le réacteur d'électrodialyse (R) est comprise entre 40 et 65°C de préférence égale à 64°C. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le bain de platine (B) comporte des ions Cl-, la concentration en ions Cl- dans le bain de platine (B) étant maintenue continûment à une valeur comprise dans un intervalle de 0 à 200 g/I. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le bain de platine (B) comporte des ions Na+, la concentration en ions Na+ dans le bain de platine (B) étant maintenue continûment à une valeur comprise dans un intervalle de 0 à 200 g/L. 3066505 13 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le pH du bain de platine (B) est maintenu continûment à une valeur comprise dans un intervalle de 6,10 à 6,30, de préférence égal à 6,20. 5 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'étape de filtration est mise en oeuvre lorsque la concentration en ions Cl- dans le bain de platine (B) est supérieure ou égale à une première valeur seuil prédéterminée, et la 10 concentration en ions Na* dans le bain de platine (B) est supérieure ou égale à une deuxième valeur seuil prédéterminée. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape de filtration est mise en oeuvre lorsque le pH du bain 15 de platine (B) augmente d'une valeur prédéterminée. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape de filtration est mise en oeuvre lorsqu'au moins une régénération du bain de platine (B) a été effectuée. 20 10. Dispositif de filtration (1) de bain de platine par électrodialyse, comportant : Un bain de platine (B) ; - Un bain de filtration (D) et un bain d'électrode (E) ; 25 Un réacteur d'électrodialyse (R) alimenté par un courant de soutirage (10a) issu du bain de platine (B), par un courant de filtration (20a) issu du bain de filtration (D) et par un courant d'électrodes (30a) issu du bain d'électrodes (E); Un courant de bain filtré (10b) issu du réacteur (R), et 30 alimentant le bain de platine (B).