INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Et au centre de la face interne de la feuille semi-rigide bombée 20, est présent un ergot 44, ponctuel, sous la forme d’une petite excroissance de matière approximativement hémisphérique, attachée par son disque diamétral à la surface de la feuille semi-rigide bombée 20 dont il constitue une excroissance formée au cours d’une opération de moulage.
La permet également d'observer une carte électronique 23 (ou circuit imprimé) de forme octogonale, sur laquelle sont placées quatre connexions de conducteur 24, le long de l'un des côtés de l'octogone, et un commutateur électrique 25, disposé de manière centrale. Ce dernier a une forme sensiblement carrée. Il est de type interrupteur à dôme tactile ou commutateur à dôme.
L'octogone régulier de la carte électronique 23 a des dimensions adaptées à son insertion à l'intérieur de l'octogone défini par le corps 19. Les connexions de conducteur 24 sont placées sur la face de la carte électronique 23 qui n’est pas tournée vers l’enjoliveur 11, dite première face ou face arrière (cette première face n’est pas visible sur la , et elle porte des composants électriques, non visibles sur la vue). A l’inverse le commutateur électrique 25 est sur la face de la carte électronique 23 qui est tournée vers l’enjoliveur 11, qui est appelée deuxième face ou face avant. Cette deuxième face est visible sur la .
La carte électronique 23 est mise en place par la section du corps 19 opposée à la feuille semi-rigide bombée 20, qui contrairement à la section opposée en grande partie obturée par la feuille semi-rigide bombée 20, est pleinement ouverte.
La montre le surmoulage qui est effectué sur le corps 19, avant l’assemblage. Au centre de la figure on a représenté l’ensemble réel constitué du corps 19 portant le surmoulage, et pour les besoins de l’explication, on a représenté en partie basse le surmoulage virtuellement sans le corps 19, celui-ci étant considéré comme présent mais invisible et transparent.
L’étape de surmoulage produit une pièce synthétique unique dont le principal volume est une semelle 15 qui est une fine forme essentiellement plate, carrée et aux sommets arrondis, constituée en matière synthétique moulée et intégrant le poussoir 12, qui en fait partie. La semelle 15 porte le corps 19 sur l’une de ses faces, qui n’est pas visible sur la . Le poussoir 12 est une large partie centrale de la semelle 15, circulaire et plate sur la face de la semelle qui ne porte pas le corps 19, et qui est au contraire visible sur la . Le poussoir 12 constitue une excroissance de cette face de la semelle au-dessus de son plan, qui est prévue pour être engagée dans l'ouverture 42 de l'enjoliveur 11. La surface principale de cette face de la semelle et la surface du poussoir 12 sont ainsi parallèles l'une à l'autre et leurs plans sont séparés l'un de l'autre de quelques dixièmes de millimètres (valeur indicative, non limitative).
La semelle 15 est percée par huit trous de forme essentiellement rectangulaire ou légèrement pentagonale (un petit côté du rectangle étant en fait brisé, formant une géométrie convexe) disposés en cercle, de manière régulière autour du poussoir 12, dans lesquelles les pattes 21 sont emprisonnées à la suite du moulage. Un pont de matière surmoulée 47 situé à l’intérieur du volume interne du corps délimité par la paroi latérale 16 de boitier constitue un lien maintenant chaque patte 21 immobile contre la semelle 15. Chacune des pattes 21 est liée par ce pont de matière surmoulée 47 à l’approche du sommet de l’octogone auquel elle est fixée, sur la courte section rectiligne qu’elle présente avant le décroché qu’elle présente vers l’intérieur du volume du corps 19.
La semelle 15 est percée par quatre trous 40 de forme circulaire pour le passage des vis, à proximité des quatre coins.
L’agile préchauffée est ensuite dirigée vers le calcinateur 6. Ainsi le procédé comporte une troisième étape E3 de calcination. Afin d’activer le pouvoir pouzzolanique de l’argile calcinée et le rendre utilisable dans la confection de ciment, la calcination est réalisée à une température inférieure à 950°C. De préférence, la calcination est réalisée à une température comprise entre 700°C et 900°C. La calcination est réalisée dans des conditions stœchiométriques ou oxydantes. En d’autres termes le flux gazeux dans le calcinateur 6 est généré dans la chambre 5 de combustion par la combustion du mélange d’un comburant et d’un combustible dans des proportions stœchiométriques pour une combustion complète ou bien avec un excès de comburant pour une combustion oxydante. Dans le mode de réalisation représenté sur les dessins, la chambre 5 de combustion est distincte du calcinateur 6 avec principalement de l’air en guise de comburant. Ainsi que précédemment évoqué les gaz chauds produits dans la chambre 5 de combustion sont envoyés vers le calcinateur 6 afin de calciner l’argile.
L’argile calcinée est dirigée vers le système 7 de réduction. Ainsi le procédé comporte une quatrième étape E4 de réduction des oxydes de fer III contenus dans l’argile calcinée. La réduction est réalisée en injectant un gaz 15 de réduction contenant des atomes d’hydrogène, ce gaz étant mis en contact avec l’argile calcinée. Le gaz 15 de réduction est ensuite envoyé vers la chambre 5 de combustion.
Le gaz 15 de réduction contenant des atomes d’hydrogène permet de réduire les oxydes de fer III selon les formules suivantes pour obtenir principalement des tétroxydes de trifer et éventuellement des oxydes de fer II FeO :
et selon les formules suivantes, le monoxyde de carbone, lorsqu’il est présent, réagit avec les oxydes de fer III :
L’utilisation d’un gaz contenant des atomes d’hydrogène plutôt que du gasoil ou tout autre combustible liquide comme agent réducteur permet de réduire significativement la quantité d’agent réducteur dans l’étape E4 de réduction. L’argile calcinée de couleur grise est donc produite à un coût significativement inférieur. De plus l’impact sur l’environnement de la production d’argile calcinée de couleur grise est réduit.
L’argile calcinée de couleur grise est ensuite dirigée vers le refroidisseur 8 final refroidisseur, où l’argile calcinée est refroidie avec de l’air. Le procédé comprend ainsi une quatrième étape E5 de refroidissement final.
Avantageusement, le gaz 15 de réduction contient : - des réactifs du type hydrocarbures gazeux de formule générique CnHm, ou - un mélange de réactifs du type dihydrogène H2 et monoxyde de carbone CO, ou - un réactif du type dihydrogène H2, ou - un mélange de réactifs du type hydrocarbures gazeux de formule générique CnHm, dihydrogène, et monoxyde de carbone.
Il convient de noter que ces gaz, peuvent être mélangés à d’autre gaz, principalement de l’azote et/ou du dioxyde de carbone.
Avantageusement, la quatrième étape E4 de réduction comporte une opération O1 de refroidissement mettant en œuvre le premier dispositif 9 de refroidissement. L’opération O1 de refroidissement se déroule de manière simultanée à la réduction des oxydes de fer III. Ceci permet de réduire la température de l’argile calcinée au cours de la quatrième étape E4 de réduction afin d’éviter la réoxydation des oxydes de fer II et/ou des tétroxydes de trifer après ladite quatrième étape E4 de réduction et à la sortie du système 7 de réduction.
Avantageusement, l’opération O1 de refroidissement dans la quatrième étape E4 de réduction est réalisée au moyen d’un fluide de refroidissement soit sans contact direct avec l’argile calcinée soit par contact direct avec l’argile calcinée sir le fluide de refroidissement contient moins de 10% de dioxygène en volume, par exemple des gaz de combustion prélevés à la sortie du préchauffeur 3 ou du calcinateur 6. Ceci permet d’éviter toute réoxydation significative des oxydes de fer II et/ou des tétroxydes de trifer pendant et après ladite quatrième étape E4 de réduction.
Avantageusement, au cours de l’opération O1 de refroidissement dans le système 7 de réduction, la température de l’argile calcinée est abaissée en dessous d’une température seuil comprise entre 300°C et 600°C, ceci permettant d’éviter la réoxydation des oxydes de fer II et/ou des tétroxydes de trifer.
Avantageusement la quantité de gaz 15 de réduction injecté dans la quatrième étape E4 de réduction correspond à une quantité sensiblement comprise entre 0,01 et 2 moles de réactifs par mole d’oxydes de fer III présente dans l’argile calcinée. En respectant ce dosage, on obtient une argile calcinée avec des teintes grisâtres désirées tout en minimisant l’apport de gaz, ce qui permet de réduire les coûts de production de l’argile et son impact sur l’environnement.
Avantageusement le procédé comprend une étape intermédiaire Ei de refroidissement entre la troisième étape E3 de calcination et la quatrième étape E4 de réduction, l’étape intermédiaire Ei de refroidissement étant mise en œuvre au moyen du deuxième dispositif 10 de refroidissement. L’étape intermédiaire Ei de refroidissement permet de refroidir l’argile calcinée jusqu’à une température de réduction comprise entre 300°C et 800°C. Cette étape intermédiaire Ei de refroidissement est réalisée avant que l’argile calcinée entre dans le système 7 de réduction. Ce refroidissement intermédiaire peut être effectuée par tout moyen utile, notamment par de l’air. En refroidissant l’argile calcinée avant le système 7 de réduction, il est possible d’améliorer l’efficacité énergétique de l’unité 1 de production. L’énergie calorifique du refroidissement est utilisée pour d’autres applications, dans le même procédé ou pour une autre utilisation. Ceci est rendu possible grâce à l’utilisation d’un gaz contenant des atomes d’hydrogène en tant qu’agent réducteur, qui permet une réduction des oxydes de fer III à des températures inférieures que dans un procédé utilisant un agent réducteur liquide notamment.
Ainsi, il en découle que la quatrième étape E4 de réduction est réalisée à une température de réduction comprise entre 300°C et 800°C. Cette température de réduction permet d’améliorer l’efficacité énergétique de l’unité 1 de production.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le gaz 15 de réduction contient des réactifs du type hydrocarbures gazeux de formule générique CnHm constitués de n atomes de carbone et de m atomes d’hydrogène. Ce gaz présente l’intérêt d’être facilement disponible et contient de nombreux atomes d’hydrogène, ce qui le rend particulièrement utile.
Le gaz 15 de réduction contient par exemple du méthane, du propane ou du butane. Dans ce premier mode de réalisation, ce gaz 15 de réduction subit dans le système 7 de réduction des réactions partielles de dissociation en présence du dioxygène O2, du dioxyde de carbone CO2 et de la vapeur d’eau H2O contenus dans les gaz de combustion. En effet, la matière calcinée transporte avec elle, entre les particules, une faible quantité de gaz de combustion. Les réactions de dissociations sont les suivantes :
La couche 7 apporte une protection contre l’oxydation et la corrosion à haute température en limitant notamment la diffusion de la vapeur d’eau et de l’oxygène vers la couche 5 d’accrochage et le matériau 3 CMC. La couche 7 peut comporter un silicate de terre rare par exemple un monosilicate de terre rare et/ou un disilicate de terre rare. La couche 7 peut comporter au moins un élément terre rare choisi parmi l’yttrium Y, le scandium Sc et les lanthanides. En particulier, l’élément terre rare peut être choisi parmi l’yttrium Y et l’ytterbium Yb. On notera que l’on ne sort pas du cadre de l’invention si la couche 7 comprend plusieurs éléments terres rares, par exemple de l’yttrium et de l’ytterbium.
La représente une couche 7 de barrière environnementale qui comprend une région interne 73 non fissurée et située du côté de la couche d’accrochage 5. La région interne 73 confère une étanchéité aux espèces oxydantes et corrosives. La région 73 peut être située au contact de la couche d’accrochage 5. La couche 7 comprend en outre une région externe 71, opposée à la couche d’accrochage 5, et présentant un réseau de fissures 75 d’adaptation thermomécanique. Des détails relatifs à la formation de la barrière environnementale 12 seront décrits dans la suite. La région externe 71 recouvre la région interne 73. Les fissures 75 s’étendent sur toute l’épaisseur de la région 71 jusqu’à la région 73 qui elle n’est pas fissurée. Le réseau de fissures 75 peut s’étendre sur toute la superficie de la région 71. Le réseau de fissures 75 présente une distance d maîtrisée entre fissures adjacentes comprise entre 10 µm et 50 µm, de préférence entre 15 µm et 30 µm. En particulier, la distance moyenne entre fissures 75 adjacentes est comprise entre 10 µm et 50 µm, de préférence entre 15 µm et 30 µm. D’une manière générale, la distance d entre fissures adjacentes peut être régulière sur la couche 7 et correspondre à un pas de fissuration. En variante, cette distance d peut être variable entre différents couples de fissures adjacentes en étant toujours comprise entre 10 µm et 50 µm, de préférence entre 15 µm et 30 µm, pour l’ensemble des fissures 75 présentes. Selon un exemple, l’ensemble des distances d entre fissures adjacentes peut être compris entre m/2 et 2m, où m désigne la distance moyenne entre fissures 75 adjacentes. Les fissures 75 peuvent s’étendre chacune sur une profondeur p75 comprise entre 50% et 95%, de préférence entre 75% et 90%, de l’épaisseur e7 de la couche 7 de barrière environnementale. Les fissures 75 n’atteignent pas la couche d’accrochage 5 et permettent de conserver la région interne 73 d’étanchéité afin de maîtriser la croissance de la couche de silice protectrice en fonctionnement, et éviter l’écaillage. L’épaisseur e7 de la couche 7 peut être supérieure ou égale à 50 µm, par exemple supérieure ou égale à 200 µm, par exemple supérieure ou égale à 250 µm. Cette épaisseur e7 peut être comprise entre 50 µm et 1000 µm, par exemple entre 200 µm et 1000 µm ou entre 250 µm et 1000 µm, par exemple entre 200 µm et 700 µm ou entre 250 µm et 700 µm. D’une manière générale, l’épaisseur e73 de la région interne 73 d’étanchéité peut être comprise entre 1 µm et 10 µm, par exemple entre 2 µm et 5 µm. Si cela est souhaité, on peut déposer, sur la région 71, un revêtement supplémentaire de barrière thermique ou de protection contre les CMAS, de manière connue en soi.
On va maintenant décrire des détails relatifs à la fabrication du revêtement sur le matériau 3 CMC, en particulier concernant la formation de la couche 5 d’accrochage et de la couche 7 de barrière environnementale.
La couche 5 d’accrochage peut être formée par dépôt chimique en phase vapeur à partir d’un précurseur comprenant du silicium comprenant par exemple un silane, un monochlorosilane, un dichlorosilane, et/ou un trichlorosilane. Deux exemples de formation de la couche 5 d’accrochage par dépôt chimique en phase vapeur sont décrits ci-dessous.
Selon un premier exemple, la température imposée durant le dépôt de la couche 5 d’accrochage peut être comprise entre 900°C et 1150°C, par exemple entre 1100°C et 1150°C, et la pression imposée lors de ce dépôt peut être comprise entre 15,3 kPa et 20 kPa, par exemple entre 16,7 kPa et 18 kPa. Lors du dépôt, le précurseur comprenant du silicium peut être introduit dans la chambre réactionnelle dans laquelle le matériau 3 CMC est présent avec un débit compris entre 0,05 gramme/minute et 0,3 gramme/minute, par exemple entre 0,1 gramme/minute et 0,2 gramme/minute. Selon ce premier exemple, la couche 5 d’accrochage obtenue a une microstructure cristalline. En particulier, la couche 5 d’accrochage peut être en silicium, cette couche 5 d’accrochage comprenant par exemple des grains colonnaires de silicium cristallin. En variante, la couche 5 d’accrochage peut être en alliage de silicium, par exemple en alliage eutectique de silicium ou en siliciure.
Selon un deuxième exemple, la couche 5 d’accrochage comprend une phase de silicium amorphe ayant des grains de silicium cristallin distribués à l’intérieur, ces grains pouvant avoir une taille moyenne comprise entre 0,03 µm et 3 µm. La phase de silicium amorphe peut être formée de silicium pur ou de silicium avec du bore, de l’oxygène et/ou de l’azote dispersés à l’intérieur. Selon ce deuxième exemple, la couche 5 d’accrochage peut être formée à une température de dépôt qui empêche la cristallisation du silicium déposé, suivi d’un traitement thermique de la couche d’accrochage à une température de traitement supérieure à la température imposée lors du dépôt afin de former les grains de silicium cristallin distribués dans la phase de silicium amorphe. La température imposée lors du dépôt peut être comprise entre 300°C et 700°C ou entre 700°C et 1000°C, et la pression imposée lors du dépôt peut être comprise entre 1,2 kPa et 1 013 hPa. Les conditions opératoires sont choisies en fonction du précurseur utilisé. La température de traitement peut être comprise entre 1000°C et 1400°C, par exemple entre 1200°C et 1350°C. Lors du dépôt, le précurseur comprenant du silicium peut être introduit dans la chambre réactionnelle dans laquelle le matériau 3 CMC est présent avec un débit compris entre 0,1 gramme/minute et 2 gramme/minute. L’homme du métier reconnaîtra que la couche 5 d’accrochage peut être formée par d’autres techniques.
D’une manière générale, la couche 7 de barrière environnementale peut être formée par mise en œuvre des étapes suivantes : (a) dépôt d’une couche précurseur par dépôt chimique en phase vapeur de composé(s) organométallique(s) (« Metal Organic Chemical Vapor Deposition » ; « MOCVD »), éventuellement par dépôt chimique en phase vapeur de composé(s) organométallique(s) par injection directe liquide (« DLI-MOCVD »), puis (b) traitement de fissuration de la couche précurseur déposée à l’étape (a) par soumission à température comprise entre 1250°C et 1350°C pendant une durée comprise entre 5 heures et 50 heures, par exemple entre 10 heures et 50 heures.
Selon un exemple, le dépôt de la couche précurseur réalisé lors de l’étape (a) peut comprendre un silicate d’au moins une terre rare et est formé au moins à partir d’un précurseur d’oxyde de silicium alcoxysilane et d’un précurseur d’oxyde de terre rare béta-dicétonate de terre rare en présence d’une source gazeuse apporteuse d’oxygène. En particulier, le précurseur d’oxyde de silicium peut être le di-t-butoxydiacétoxysilane et le précurseur d’oxyde de terre rare RE(thd) 3 , où RE désigne un élément terre rare et le groupement (thd) désigne le 2,2,6,6-tetraméthyl-3,5-heptanedionate, le précurseur d’oxyde de terre rare étant par exemple Y(thd) 3 (CAS n° 15632-39-0). La source gazeuse apporteuse d’oxygène peut comporter l’un au moins des gaz suivants : O 2 , N 2 O, H 2 O, CO 2 , O 3 . La température imposée lors de l’étape (a) peut être comprise entre 1000°C et 1250°C. Le traitement de fissuration de l’étape (b) peut être effectué sous atmosphère oxydante, par exemple sous air.
Les figures 2 et 3 représentent, de manière schématique, le dépôt obtenu après les étapes (a) et (b) respectivement. Après l’étape (a), le dépôt 700 présente une microstructure à cônes de croissance avec une première portion 701 située du côté de la couche 5 d’accrochage formée par des premiers cônes de croissance jointifs ayant une première taille moyenne, et une deuxième portion 702 formée par des deuxièmes cônes de croissance ayant une deuxième taille moyenne, supérieure à la première taille moyenne, et ayant une compacité plus faible que les premiers cônes de croissance. Selon un exemple, on peut obtenir lors de l’étape (a) un dépôt 700 d’une phase alpha du disilicate d’yttrium. Lors de l’étape (b), on obtient la structure illustrée à la avec une fissuration préférentielle aux jonctions des cônes de croissance 702 tout en garantissant l’étanchéité du revêtement à l’interface avec la couche d’accrochage 5 par la présence de la région interne 73 non fissurée obtenue à partir des cônes 701. Le traitement thermique de l’étape (b) peut provoquer un frittage du revêtement, ce qui conduit à la coalescence des cônes de croissance 701 de plus petite taille mais de plus grand nombre dans la zone proche de l’interface avec la couche 5 d’accrochage, conduisant ainsi à la formation d’une région étanche 73. Le traitement thermique de l’étape (b) peut également provoquer une contraction volumique, par exemple du fait d’une transition entre la phase alpha et la phase beta du disilicate d’yttrium dans le cas où il est mis en œuvre, qui aboutit à la fissuration préférentielle aux jonctions des cônes de croissance 702.
La pièce 1 ainsi fabriquée peut être une pièce pour application aéronautique ou aérospatiale. La pièce 1 peut être une pièce de partie chaude d’une turbine à gaz d’un moteur aéronautique ou aérospatial ou d’une turbine industrielle. La pièce 1 peut être une pièce de turbomachine. La pièce 1 peut constituer une partie au moins d’un distributeur, une partie au moins d’une tuyère ou d’un revêtement de protection thermique, une paroi d’une chambre de combustion, un secteur d’anneau de turbine ou une aube de turbomachine.
Une fois obtenue, la pièce 1 est montée et assemblée aux autres éléments de la turbomachine en vue d’être utilisée à haute température, supérieure ou égale à 800°C, dans une atmosphère oxydante et corrosive. On peut, en particulier, l’utiliser à une température comprise entre 800°C et 1500°C, voire entre 800°C et 1300°C. La pièce 1 peut, en particulier, être utilisée sous air humide.
Un dépôt précurseur a été réalisé dans un réacteur de dépôt chimique en phase vapeur de composé(s) organométallique(s) par injection directe liquide (« DLI-MOCVD ») à parois chaudes, à partir d’une solution de di-t-butoxydiacetoxy silane (DADBS) et de tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) yttrium (Y(thd) 3 ), dilués dans du toluène. Les précurseurs sont injectés et vaporisés grâce à un système d’injection liquide direct thermostaté commercialisé sous la référence Vapbox 300 par la société KEMSTREAM, utilisant des injecteurs type moteur de voiture pour former un aérosol. Après élaboration, le dépôt précurseur a été traité thermiquement pendant 5 heures à 1350°C sous air. Lors de ce traitement thermique, le dépôt est passé de la phase alpha dans le dépôt précurseur à la phase bêta, provoquant la microfissuration régulière de la partie supérieure du revêtement.
Les détails des conditions d’élaboration sont fournis ci-dessous: - température de dépôt : 1030°C, - pression de dépôt : 5 mbar, - concentration de DADBS : 0,1 mol/L, - concentration de Y(thd) 3 : 0,15 mol/L, - débit de solution de précurseurs : 0,1 g/minute, - débit O 2 : 54 centimètre cube standard par minute (« standard cubic centimeter per minute » ; « sccm »), - débit N 2 : 200 centimètre cube standard par minute, - fréquence des injecteurs : 2 Hz, - température d’évaporation des précurseurs : 210°C.
Le dépôt obtenu après le traitement thermique de fissuration est illustré à la .
Le revêtement obtenu a passé avec succès 1500 heures d’essai de corrosion, sans dégradation. L’interface avec la couche d’accrochage n’a pas évolué lors de l’essai de corrosion. Ce résultat confirme que la faible épaisseur de la partie étanche de la barrière environnementale est suffisante pour assurer la tenue à l’écaillage. En outre, le réseau de pré-fissuration est assez bien répétitif.
Plus généralement, les plages de conditions suivantes peuvent être utilisées pour le dépôt de la couche précurseur : - température de dépôt : 1000°C à 1250°C, - pression de dépôt : 5 mbar, - concentration de DADBS : 0,01 mol/L à 0,1 mol/L, - concentration de Y(thd) 3 : 0,015 mol/L à 0,15 mol/L, - débit de solution de précurseurs : 0,1 g/minute à 2 g/minute, - débit O 2 : 25 à 200 centimètre cube standard par minute, - débit N 2 : 100 à 400 centimètre cube standard par minute, - fréquence des injecteurs : 0,5 Hz à 3 Hz, - température d’évaporation des précurseurs : 170°C à 250°C, - potentiellement applicable également dans un réacteur en configuration parois froides.
La illustre un exemple de dispositif de ventilation pour les modules de ramassage des figures 3 et 4 ; et
La montre un autre exemple de dispositif de ventilation pour les modules de ramassage des figures 3 et 4 .