EP3873851A1 - Compositions a base d'yttrium, de cérium et de composé organique, ainsi que leur utilisation anti-diffusion - Google Patents

Compositions a base d'yttrium, de cérium et de composé organique, ainsi que leur utilisation anti-diffusion

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Publication number
EP3873851A1
EP3873851A1 EP19794565.2A EP19794565A EP3873851A1 EP 3873851 A1 EP3873851 A1 EP 3873851A1 EP 19794565 A EP19794565 A EP 19794565A EP 3873851 A1 EP3873851 A1 EP 3873851A1
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EP
European Patent Office
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diffusion
composition according
cerium
composition
mol
Prior art date
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Pending
Application number
EP19794565.2A
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German (de)
English (en)
Inventor
Franck Aurissergues
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Rhodia Operations SAS
Original Assignee
Rhodia Operations SAS
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/224—Anti-weld compositions; Braze stop-off compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/023—Thermo-compression bonding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/224—Oxides or hydroxides of lanthanides
    • C01F17/235—Cerium oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/30—Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60—Compounds characterised by their crystallite size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/77—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Definitions

  • the present invention relates to a composition based on yttrium oxide, on a compound based on cerium and on an organic compound and on its use in the field of welding as an anti-diffusion product.
  • the welding-diffusion technique is a known technique described in detail for example in EP 1466692. This technique consists in bringing into contact at high temperature under a certain pressure and for a certain time, two plates of a given material. The welding of the two plates then takes place by diffusion of atoms, which represents the advantage of forming a connection structure equivalent to the basic structure of the material.
  • an anti-diffusion or "stop-off" composition is used to prevent welding-diffusion in the areas of the faces of the plates located opposite one of the other, which will later be inflated.
  • the anti-diffusion composition forming a diffusion barrier is applied in predefined zones on at least one of the opposite faces of the plates of superplastic material (for example titanium) so that, at the end of the welding-diffusion step, the plates are not welded in the areas covered with the anti-diffusion composition which generally comprises a charge of refractory material which inhibits the diffusion of the atoms of the plates to be welded.
  • the anti-diffusion composition must have a certain number of characteristics. It must be able to be applied easily and precisely on the plate and therefore have adequate physicochemical properties, in particular an adequate viscosity. It should preferably not contain toxic compound (s) and be stable over time. It must be able to adhere properly to the material and allow a solid and clean weld to be obtained. The technical problem to be solved is therefore to develop such a composition.
  • US 6,924,038 B1 describes a composition based on alumina, titanium oxide and silide. Yttrium oxide and cerium oxide are not described.
  • WO 2013/178963 describes a method for producing a metal reinforcement of a turbomachine blade.
  • EP 1466692 describes a stop-off composition based on yttrium oxide, the average size of which is preferably 50 ⁇ m. There is no reference to a composition like that of the invention.
  • EP 0266073 describes a stop-off composition based on yttrium oxide and a polymeric binder.
  • composition of the invention comprises in an aqueous medium:
  • an organic compound chosen from the group formed by polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose.
  • the composition according to the invention comprises particles of yttrium oxide. These have a D50 less than or equal to 50.0 pm, more particularly less than or equal to 20.0 pm, or even less than or equal to 15.0 pm, or even less than or equal to 10.0 pm.
  • the D50 is generally greater than or equal to 0.5 ⁇ m, or even greater than or equal to 1.5 ⁇ m, or even even greater than or equal to 2.0 ⁇ m.
  • the D50 can be between 0.5 pm and 50.0 pm, more particularly between between 2.0 mhh and 20.0 miti, or even between 2.0 miti and 15 miti, or even still between 2.0 pm and 10.0 miti.
  • At least one layer of the anti-diffusion composition is applied to a surface of a plate according to a predefined pattern and then localized sintering of the anti-diffusion composition is carried out. according to said predefined pattern by heating resulting from the localized application of a laser beam.
  • the size of the yttrium oxide particles is adapted to the thickness of the anti-diffusion barrier after application of the laser beam.
  • the yttrium oxide particles can moreover have a D90 of less than or equal to 100.0 ⁇ m, more particularly less than or equal to 50.0 ⁇ m, or even less than or equal to 20.0 ⁇ m.
  • the size parameters D50 and D90 are obtained by the laser diffraction technique using a volume distribution.
  • D50 corresponds to the median diameter as conventionally understood in statistics, determined from a volume distribution of the diameters of the particles. This is therefore the value for which, on the cumulative volume distribution curve, 50% of the particles have a diameter greater than D50 and 50% of the particles have a diameter less than D50.
  • D90 corresponds to the diameter such that 90% of the particles have a diameter less than or equal to D90.
  • the yttrium oxide has a mass purity greater than or equal to 99.99%, or even greater than or equal to 99.999%.
  • the composition according to the invention also comprises particles of a compound based on cerium.
  • This compound can be cerium oxide.
  • cerium oxide There is commercially available cerium oxide dispersed in water. See for example the 20% dispersion sold by Alfa Aesar https://www.fishersci.co.uk/shop/products/cerium-oxide-20-h2o-colloidal- dispersion-alfa-aesar-3/11399257 (size of around 10 nm).
  • the cerium-based compound can also be prepared by the process P consisting in subjecting a colloidal dispersion D which is heated obtained by neutralizing an aqueous solution of cerium nitrate with a basic aqueous solution.
  • This method P is described in EP 0208580.
  • an aqueous solution of cerium is used which can be a solution of nitrate of Ce lv or an aqueous solution of nitrate cerium-ammoniacal.
  • the aqueous solution of Ce lv salt may also include nitrate of Ce IN but it is desirable that the molar proportion of Ce lv be at least 85% (i.e. Ce lv / Cetotai 3 0.85 ).
  • the aqueous salt solution of Ce lv preferably contains little or no impurities in the form of covalent anions such as sulphate ions.
  • the concentration of the aqueous salt solution of Ce lv is not critical. It can vary between 0.1 and 2 mol / L. For productivity reasons, it may be advantageous to use a concentrated solution of Ce lv salt at a concentration of between 1 and 2 moles per liter.
  • the aqueous salt solution of Ce lv generally has some initial acidity.
  • the concentration of H + ions is not critical. Advantageously, it is between 0.1 N and 4
  • Neutralization is carried out using a basic aqueous solution which may be an aqueous solution of ammonia, soda or potash.
  • a basic aqueous solution which may be an aqueous solution of ammonia, soda or potash.
  • an aqueous ammonia solution is used.
  • This basic aqueous solution may have a concentration of between 0.1 and 11 N, or even between
  • the proportion between the basic solution and the cerium nitrate solution is such that there is no precipitation of cerium in a gelatinous form.
  • the proportion between the basic solution and the cerium nitrate solution is preferably such that the neutralization rate r is greater than or equal to 0.01 and less than or equal to 3.0.
  • r can more particularly be between 1, 2 and 1, 8.
  • r is defined by the formula (n3-n2) / ni in which:
  • ⁇ m represents the number of moles of Ce lv in the colloidal dispersion D
  • ⁇ n2 represents the number of moles OH necessary to neutralize the acidity provided by the aqueous salt solution of Ce lv ;
  • ⁇ n3 represents the number of OH moles provided by the basic aqueous solution.
  • the neutralization rate reflects the colloidal state of IV cerium:
  • the particles of the colloidal dispersion D which is thus obtained after neutralization have an average diameter d50 generally less than 30 nm.
  • the colloidal dispersion D is heated to a temperature between 80 ° C and 200 ° C, preferably between 90 ° C and 150 ° C, or even between 90 ° C and 110 ° C.
  • the duration of the heating can vary between 2 and 45 hours, preferably between 2 and 24 hours.
  • - M represents an alkali metal chosen from Na or K or else a quaternary ammonium radical
  • - x is between 0.01 and 0.2;
  • M Nh
  • the cerium-based particles have a CeÜ2 type crystalline phase.
  • This crystalline phase is determined using X-ray diffraction.
  • the particles prepared with the method P described above are composed of a poorly crystallized product, more precisely a product whose crystallization rate can vary from 30% to 70%.
  • the mesh parameter can vary from 5.42 to 5.44 angstroms.
  • the size of the crystallites is generally less than 60 angstroms.
  • the cerium-based particles of the composition have a d50 less than or equal to 200 nm, more particularly less than or equal to 100 nm, or even less than or equal to 15 nm, or even less than or equal to 10 nm.
  • the d50 is generally greater than or equal to 1 nm.
  • the d50 can be between 1 nm and 200 nm, more particularly between 1 nm and 100 nm, or even between 1 nm and 15 nm, or even between 1 nm and 12 nm or between 5 nm and 12 nm.
  • the size parameter d50 is obtained by the dynamic light scattering technique (also called DLS for "dynamic light scattering").
  • d50 corresponds to the median diameter as conventionally understood in statistics, determined from a volume distribution of the diameters of the particles. This is therefore the value for which, on the cumulative volume distribution curve, 50% of the particles have a diameter greater than d50 and 50% of the particles have a diameter less than d50.
  • the organic compound of the composition according to the invention is chosen from the group formed by polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose. It is more particularly polyvinylpyrrolidone or polyvinyl alcohol.
  • polyvinylpyrrolidone denotes a polymer which
  • vinyl pyrrolidone form of a copolymer of vinyl pyrrolidone and of at least one other comonomer copolymerizable with vinyl pyrrolidone, such as for example acrylic acid or an alkyl acrylate.
  • the weight-average molecular mass (M w ) of the polyvinylpyrrolidone can be between 10,000 g / mol and 50,000 g / mol, more particularly between 10,000 g / mol and 40,000 g / mol, or even between 10,000 g / mol and 30,000 g / mol.
  • Polyvinyl alcohol is a polymer made up of the units of formula: -CH2- CHOH-.
  • Polyvinyl alcohol is obtained in known manner by alkaline hydrolysis (soda, potash) of polyvinyl acetate. It is referenced by the following CAS number: 9002-89-5. In the case where the hydrolysis is not complete, it is not excluded that the polyvinyl alcohol also comprises residues of units of vinyl acetate. This is the case, for example, of the polyvinyl alcohol used in the examples, which has a hydrolysis rate of 98%. It is therefore possible to use a polyvinyl alcohol for which the hydrolysis rate is generally greater than 90%, or even 95%, or even even 97%.
  • the weight-average molecular mass (M w ) of the polyvinyl alcohol can be between 10,000 g / mol and 100,000 g / mol, more particularly between 20,000 g / mol and 80,000 g / mol, even between 20,000 g / mol and 60,000 g / mol or between 30,000 and 50,000 g / mol.
  • M w weight-average molecular mass
  • M w denotes the weight average molecular mass and is determined by the steric exclusion chromatography (or GPC) technique.
  • the measurement conditions are known to those skilled in the art.
  • an aqueous mobile phase and a refractometric detector are generally used.
  • Polyethylene glycol (PEG) standards are also generally used to obtain the calibration curve.
  • PEG polyethylene glycol
  • polyvinylpyrrolidone the following conditions may be used, for example: Acclaim SEC-1000 column from the company Thermofischer (4.6 x 300 mm); mobile phase: 10 mM solution of sodium perchlorate; flow rate: 0.35 mL / min; temperature: 30 ° C; detector: refractometer. More details on the determination of M w can be found in the company brochure
  • Sheets / D21517 ⁇ .pdf For polyvinyl alcohol, the following conditions may be used: ultrahydrogel column; mobile phase: methanoLeau 1: 1; detector: refractometer.
  • the aqueous medium of the composition according to the invention comprises water.
  • the aqueous medium can be water or consist of a mixture of water and at least one liquid organic compound miscible with water.
  • liquid designates the physical state of the organic compound at 25 ° C and under 1 atmosphere.
  • miscible with water means miscible at 25 ° C in any proportion with water.
  • the organic compound may for example be an alcohol such as ethanol or propanol or a ketone such as acetone or butanone.
  • the aqueous medium can also comprise soluble compounds which come from particles of yttrium oxide or particles of the cerium-based compound.
  • the aqueous medium can comprise free nitrate anions originating from the cerium-based compound prepared by method P described above.
  • the aqueous medium can also consist of water and at least one organic compound chosen from the group formed by alcohols, ketones, carboxylic acids and esters of carboxylic acids, the organic compound / water mass ratio being between 0 , 1 / 99.9 and 30/70, more particularly between 0.1 / 99.9 and 20/80, or even between 0.1 / 99.9 and 10/90.
  • the invention also applies to the case where an aqueous medium consisting of water and several organic compounds chosen from the group formed by alcohols, ketones, carboxylic acids and esters of carboxylic acids is used, the mass ratio of organic compounds / water being between 0.1 / 99.9 and 30/70, more particularly between 0.1 / 99.9 and 20/80, or even between 0.1 / 99.9 and 10/90.
  • composition Stopyt 62A which comprises by weight, from 30% to 40% of isopropyl alcohol, from 10% to 50% of methyl isobutyl ketone and less than 10% of 2- phthalate ethylhexyl.
  • the phthalate has a recognized toxicity or the composition described in EP 0266073 which comprises butyl cellulose acetal.
  • the proportions by weight of the components of the composition can be as follows. These proportions are given by weight relative to the total weight of the composition.
  • the proportion by weight of yttrium oxide can be between 25.0% and 50.0%, more particularly between 30.0% and 50.0%, or even more particularly from 35.0% to 45, 0%, or even between 37.0% and 43.0%.
  • the proportion by weight of cerium-based particles can be between 1.0% and 10.0%, more particularly between 1.0% and 7.0%, or even more particularly between 1.0% and 5.0 %, or even between 2.0% and 5.0%.
  • the proportion by weight of the organic compound may be between 0.1% and 5.0%, more particularly between 0.1% and 2.0%, or even more particularly from 0.1% to 1.0%, or even still between 0.1% and 0.5%. It will be noted that the proportion of the organic compound is low, which makes it possible to avoid the rejection of toxic organic compounds, in particular during diffusion welding.
  • composition of the invention essentially consists of a mixture in an aqueous medium:
  • an organic compound chosen from the group formed by polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose.
  • composition of the invention consists of a mixture in an aqueous medium:
  • an organic compound chosen from the group formed by polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose.
  • composition of the invention generally has a pH greater than 7, more particularly between 8 and 10.
  • the composition of the invention does not include zirconium oxide and / or hafnium oxide.
  • the composition of the invention can be prepared by the following process.
  • An aqueous dispersion of cerium-based particles is mixed together, to which water, and the organic compound, may have been added.
  • the yttrium oxide is then added with stirring in the form of a dry powder.
  • a shearing agitator is advantageously used, such as for example an agitator of the ultraturrax or Rayneri type.
  • the aqueous dispersion of the cerium-based particles prepared by method P generally has a pH of between 0 and 1, or even close to 1. It has been unexpectedly found that, although this dispersion aqueous is rather stable at acidic pH, a composition according to the invention can be obtained having a pH between 8 and 10 which is stable over time (that is to say exhibiting no settling of the particles).
  • the composition of the invention may have a viscosity measured at 20 ° C of between 1.0 and 100.0 Pa s, more particularly between 1.0 and 50.0 Pa s when the shear rate is equal to 1 s - 1 .
  • the composition of the invention may have a viscosity measured at 20 ° C of between 0.1 and 10.0 Pa s, more particularly between 0.1 and 5.0 Pa s when the shear rate is equal to 10 s - 1 .
  • the composition of the invention can thus be in the form of a fluid composition or a paste.
  • composition of the invention as described above can be used as an anti-diffusion product.
  • the composition as described above can be used to form a diffusion barrier, in particular in a welding-diffusion process.
  • This anti-diffusion (or "stop-off") product is used in a welding-diffusion process of two metal parts.
  • the method consists in bringing two metal parts into contact, in particular in the form of plates, compressed one against the other and heated to a temperature suitable for causing a diffusion of the metal atoms, the anti-diffusion composition of the invention having been applied to at least one zone of the faces of the parts located opposite one another, so that, at the end of the heating step, the parts are not welded in the zone or zones covered of said composition.
  • the parts can be titanium or a titanium-based alloy.
  • the temperature to which the rooms are heated is generally at least 700 ° C, or even at least 800 ° C.
  • This process is a process for manufacturing a hollow mechanical part by welding-diffusion and superplastic forming, comprising the following steps:
  • step b) bringing to the superplastic forming temperature of said mold and injection under the superplastic forming pressure of an inert gas by said passage into said cavity, which causes the swelling of the stack and the superplastic forming allowing obtaining a rough outline of the mechanical part, step b) being carried out by the sequence of the following steps:
  • the welding-diffusion technique consists in bringing into contact at high temperature, under a certain pressure and for a certain time, two plates of a given material. The welding of the two plates then takes place by diffusion of atoms, which has the advantage of forming a bonding structure equivalent to the basic structure of the material.
  • an anti-diffusion composition or “stop-off” is used to prevent the diffusion welding in the areas of the faces of the plates located opposite one of the other, which will subsequently be inflated to obtain a hollow mechanical part.
  • the anti-diffusion composition forming a diffusion barrier is applied in predefined zones on at least one of the opposite faces of the plates of superplastic material (eg titanium) of so that, at the end of the diffusion-welding step, the plates are not welded in the areas covered with the anti-diffusion composition which generally comprises a charge of refractory material which inhibits the diffusion of the atoms of the plates to be welded .
  • superplastic material eg titanium
  • the assembly of plates selectively welded by diffusion welding is generally then subjected to a superplastic forming by heating the assembly to a temperature compatible with a superplastic behavior of the material of the plates, in a generally closed mold.
  • An inert gas is then injected under controlled pressure into the non-welded areas of the assembly, thereby allowing the plates to swell according to the profile of the mold.
  • the quality of the weld resulting from the welding-diffusion stage depends on the operating parameters: temperature, pressure and time but also on the parameters linked to the elements to be assembled: metallurgical structure, surface condition (cleanliness, roughness). Consequently, it is essential to eliminate any source of contamination of the surfaces to be assembled before the temperature setting of the welding-diffusion step.
  • an anti-diffusion composition composed of a binder, generally organic, and a powder of an anti-diffusion material formed of a filler.
  • refractory material such as a ceramic (for example yttrium oxide, alumina or boron nitride or graphite). This anti-diffusion material inhibits the diffusion of atoms from the materials of the plates to be welded.
  • the binder After applying the anti-diffusion composition according to a predefined pattern corresponding to the areas of the surfaces not to be joined by welding-diffusion, the binder is generally degraded so as to retain only the powder of the anti-diffusion product, which has anti-diffusion properties. .
  • This application of the anti-diffusion composition is generally carried out by the known screen printing technique which has drawbacks which are recalled in EP 1466692.
  • the present invention aims to propose an improvement of the process described in EP 1466692 by the use of a new anti-diffusion composition having particular physicochemical and adhesion properties.
  • This process is easy to implement because it simplifies the deposition step since it is possible to deposit the anti-diffusion composition directly without the intermediary of a screen printing screen or a layer of masking product.
  • sintering makes it possible to achieve good adhesion of the anti-diffusion composition to the (or) face (s) concerned (s) of the (or) primary part (s), which eliminates completely the risks of migration of anti-diffusion particles in the zones which are to be welded by welding-diffusion.
  • the step of sintering by laser beam induces a heating which makes it possible to degrade the organic compound of the composition, therefore to eliminate it.
  • the principle of sintering a mineral powder by laser beam is presented in application FR 2772021 in the context of a marking application, in particular for decoration.
  • step b1) of applying a layer of the anti-diffusion composition is carried out by a method known to those skilled in the art, for example by spraying, coating, serigraphy, etc.
  • This arrangement can be implemented in a simple manner by means of spray nozzles which directly project the anti-diffusion composition over the entire surface of said at least one face of the primary parts made up of plates.
  • the sintering step b2) is carried out in air or, preferably, under a neutral atmosphere (of inert gas), in particular under an argon atmosphere.
  • a neutral atmosphere of inert gas
  • step b3) of removal of the unsintered product is carried out by a non-abrasive operation, and this in order not to damage the surfaces to be welded by diffusion welding.
  • step b3) of removing the unsintered product is carried out by washing, which constitutes a very simple means.
  • This step b3) of removing the unsintered product can also be carried out by any other action, in particular mechanical, non-abrasive, such as brushing.
  • the laser is directed by a control system controlled by computer as is already known in the field of laser marking. Likewise, it is advantageously provided that, for each area of the route, said control system starts the route of the corresponding portion of the route inside said area. In this way, the risks of point defects (which may be due to the prolonged application of the laser beam) are eliminated on the edge of the areas covered with the sintered anti-diffusion composition, that is to say at the interface of the welded and non-welded areas.
  • the laser beam is adjusted so that it provides sufficient energy to the to effect the sintering of the particles of the anti-diffusion composition, without carrying out the complete fusion of the particles and while creating a diffusion phenomenon between the anti-diffusion composition sintered diffusion and the material on which the composition is deposited.
  • the laser beam also makes it possible to remove the water from the anti-diffusion composition and to degrade and eliminate the organic compound present in said composition.
  • the laser After the laser has passed, it is possible to remove the anti-diffusion composition by any suitable mechanical process (wiping, brushing, etc.) or even by immersion in a liquid subjected to a flow of ultrasound.
  • the present invention also relates to a manufacturing method as defined above, characterized in that said mechanical part is a hollow blade of a turbomachine, in particular a fan rotor blade, and in that in step a) are supplied three primary parts consisting of a primary upper surface, a central plate and a primary lower surface.
  • the three primary parts are made of plates.
  • the subsequent steps of the process (after step b3)) are known and are the following:
  • the stack is welded by diffusion welding in an isostatic compression enclosure so as to ensure an intimate connection between the primary parts constituting the blade, except at the location of the above passage and areas covered with the layer of sintered anti-diffusion composition;
  • the primary parts constituting the blade are formed under superplastic conditions by applying an inflation pressure in the internal cavity so as to obtain the desired profile.
  • This process is applicable to the production of other hollow mechanical parts, in particular wings, boxes, hoods, beams or any other hollow mechanical part, possibly structural.
  • the aqueous dispersion of the cerium-based compound (denoted DA1) used for the preparation of the compositions of the examples was prepared by a neutralization / heating process, according to the teaching of EP 0208580, in particular that of the examples of this patent application, more particularly that of Example 1 (heating to 100 ° C.).
  • the polyvinyl alcohol used is sold by Sigma-Aldrich and has a molecular weight by weight M w of less than 30,000 g / mol.
  • the polyvinylpyrrolidone used is a vinylpyrrolidone homopolymer sold by Sigma-Aldrich and has a molecular weight by weight M w of the order of 40,000 g / mol.
  • Viscosity measurement a Kinexus Malvern plan rheometer was used. The viscosity measurements were made at 20 ° C. For each measurement, the sample is shaken briefly by shaking the bottle. 15 drops are deposited, equivalent to about 0.9 g of product, and wait for the air bubbles to disappear before starting the measurement.
  • Membership measures were done as follows. Using an automatic film applicator, a film of the composition to be tested is formed on a metal plate of thickness 100 ⁇ m. The plates are then steamed 10 min at 120 ° C. Next, commercial tape is applied to the film in order to stick it uniformly on it. Press twice with your fingers to make it adhere, then tear off the adhesive tape.
  • the uplift rate is then calculated as follows:
  • Example 2 for the compositions based on polyvinyl alcohol, a procedure similar to that described in Example 1 was used. The DA1 / polyvinyl alcohol mixture was heated under agitation at 50 ° C. for 90 minutes before adding yttrium oxide.
  • compositions of Table I are prepared according to a procedure identical to those described in Examples 1 or 2. Board
  • aqueous medium water; % given by weight relative to the composition as a whole polyvinyl alcohol hydrolyzed to 98% of M w 13000-23000 g / mol from Sigma-Aldrich (ref. 348406)
  • compositions of Examples 1 to 7 have a better pullout rate.
  • organic compounds PVP and polyvinyl alcohol are the most interesting because the pullout rate can be less than 10%.
  • compositions were also prepared with yttrium oxide particles having another D50.
  • D50 1 miti
  • the composition is very viscous.
  • D50 3 miti
  • the composition has a lower viscosity.
  • D50 is preferably greater than or equal to 1.5 ⁇ m, or even greater than or equal to 2.0 ⁇ m.

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Abstract

La présente invention est relative à une composition à base d'oxyde d'yttrium, d'un composé à base de cérium et d'un composé organique et son utilisation dans le domaine de la soudure comme produit anti-diffusion. La composition comprend dans un milieu aqueux :  des particules d'oxyde d'yttrium;  des particules d'un composé à base de cérium : - qui est l'oxyde de cérium; ou - qui est préparé par le procédé consistant à faire subir un chauffage à une dispersion colloïdale D qui est obtenue par la neutralisation d'une solution aqueuse de nitrate de cérium par une solution aqueuse basique;  un composé organique choisi dans le groupe formé par la polyvinylpyrrolidone, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose.

Description

COMPOSITIONS A BASE D'YTTRIUM, DE CÉRIUM ET DE COMPOSÉ ORGANIQUE, AINSI QUE LEUR UTILISATION ANTI-DIFFUSION
La présente demande revendique les priorités des demandes de brevet français N°1860143 et N°1860144 déposées le 2 novembre 2018 et dont les contenus sont intégralement incorporés par référence. En cas d'incohérence entre le texte de la présente demande et l'un des textes des demandes antérieures qui affecterait la clarté d'un terme ou d'une expression, il sera fait référence à la présente demande uniquement.
Domaine technique
La présente invention est relative à une composition à base d'oxyde d'yttrium, d'un composé à base de cérium et d'un composé organique et à son utilisation dans le domaine de la soudure comme produit anti-diffusion.
Problème technique
La technique de soudage-diffusion est une technique connue décrite en détails par exemple dans EP 1466692. Cette technique consiste à mettre en contact à haute température sous une certaine pression et pendant un certain temps, deux plaques d'un matériau donné. Le soudage des deux plaques s'opère alors par diffusion d'atomes, ce qui représente l'avantage de former une structure de liaison équivalent à la structure de base du matériau.
Dans le cas d'un soudage-diffusion associé à un formage superplastique, on utilise une composition anti-diffusion ou « stop-off» pour empêcher le soudage- diffusion dans les zones des faces des plaques situées en regard l'une de l'autre, qui seront ultérieurement gonflées. Ainsi, la composition anti-diffusion formant une barrière de diffusion, est appliquée dans des zones prédéfinies sur au moins une des faces en regard des plaques en matériau superplastique (par ex. en titane) de sorte que, à l'issue de l'étape de soudage-diffusion, les plaques ne sont pas soudées dans les zones recouvertes de la composition anti-diffusion qui comporte généralement une charge en matériau réfractaire qui inhibe la diffusion des atomes des plaques à souder.
La composition anti-diffusion doit présenter un certain nombre de caractéristiques. Elle doit pouvoir être appliquée facilement et avec précision sur la plaque et présenter en conséquence des propriétés physicochimiques adéquates, notamment une viscosité adéquate. Elle doit de préférence ne pas comporter de composé(s) toxique(s) et être stable dans le temps. Elle doit pouvoir adhérer correctement sur le matériau et permettre d'obtenir une soudure solide et propre. Le problème technique à résoudre est donc de mettre au point une telle composition.
Arrière plan technique
US 6,924,038 B1 décrit une composition à base d'alumine, d'oxyde de titane et de silide. L'oxyde d'yttrium et l'oxyde de cérium ne sont pas décrits.
WO 2013/178963 décrit un procédé de réalisation d'un renfort métallique d'une aube de turbomachine.
EP 1466692 décrit une composition stop-off à base d'oxyde d'yttrium dont la taille moyenne est de préférence à 50 pm. Il n'y est pas fait référence à une composition comme celle de l'invention.
EP 0266073 décrit une composition stop-off à base d'oxyde d'yttrium et d'un liant polymère.
Description détaillée
S'agissant de la composition de l'invention, celle-ci comprend dans un milieu aqueux :
■ des particules d'oxyde d'yttrium ;
■ des particules d'un composé à base de cérium :
- qui est l'oxyde de cérium ; ou
- qui est préparé par le procédé consistant à faire subir un chauffage à une dispersion colloïdale D qui est obtenue par la neutralisation d'une solution aqueuse de nitrate de cérium par une solution aqueuse basique ;
■ un composé organique choisi dans le groupe formé par la polyvinylpyrrolidone, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose.
La composition selon l'invention comprend des particules d'oxyde d'yttrium. Celles-ci présentent un D50 inférieur ou égal à 50,0 pm, plus particulièrement inférieur ou égal à 20,0 pm, voire inférieur ou égal à 15,0 pm, voire encore inférieur ou égal à 10,0 pm. Le D50 est généralement supérieur ou égal à 0,5 pm, voire supérieur ou égal à 1 ,5 pm, voire encore supérieur ou égal à 2,0 pm. Le D50 peut être compris entre 0,5 pm et 50,0 pm, plus particulièrement compris entre 2,0 mhh et 20,0 miti, voire compris entre 2,0 miti et 15 miti, voire encore compris entre 2,0 pm et 10,0 miti.
Dans une technique de mise en œuvre du procédé de soudage-diffusion, on applique au moins une couche de la composition anti-diffusion sur une surface d'une plaque selon un motif prédéfini et on réalise ensuite un frittage localisé de la composition anti-diffusion suivant ledit motif prédéfini par chauffage résultant de l'application localisée d'un rayon laser. Ainsi, on adapte la taille des particules d'oxyde d'yttrium à l'épaisseur de la barrière anti-diffusion après application du rayon laser.
Les particules d'oxyde d'yttrium peuvent par ailleurs présenter un D90 inférieur ou égal à 100,0 pm, plus particulièrement inférieur ou égal à 50,0 pm, voire inférieur ou égal à 20,0 pm. Les paramètres de taille D50 et D90 sont obtenus par la technique de diffraction laser en utilisant une distribution en volume. D50 correspond au diamètre médian tel qu'il est entendu classiquement en statistique, déterminé à partir d’une distribution en volume des diamètres des particules. Il s’agit donc de la valeur pour laquelle sur la courbe cumulative en volume de la distribution, 50% des particules ont un diamètre supérieur à D50 et 50% des particules ont un diamètre inférieur à D50. D90 correspond quant à lui au diamètre tel que 90% des particules ont un diamètre inférieur ou égal à D90. Pour mesurer D50 et D90, on peut utiliser le Malvern 3000 de la société Malvern Instruments en suivant les recommandations et en utilisant le logiciel du constructeur pour obtenir une telle distribution.
De préférence, l'oxyde d'yttrium présente une pureté massique supérieure ou égale à 99,99%, voire supérieure ou égale à 99,999%.
La composition selon l'invention comprend également des particules d'un composé à base de cérium. Ce composé peut être de l'oxyde de cérium. On trouve dans le commerce de l'oxyde de cérium en dispersion dans l'eau. Voir par exemple la dispersion à 20% vendue par Alfa Aesar https://www.fishersci.co.uk/shop/products/cerium-oxide-20-h2o-colloidal- dispersion-alfa-aesar-3/11399257 (taille de l'ordre de 10 nm).
Le composé à base de cérium peut également être préparé par le procédé P consistant à faire subir un chauffage à une dispersion colloïdale D qui est obtenue par la neutralisation d'une solution aqueuse de nitrate de cérium par une solution aqueuse basique. Ce procédé P est décrit dans EP 0208580. Dans ce procédé P, on utilise une solution aqueuse de cérium qui peut être une solution de nitrate de Celv ou une solution aqueuse de nitrate céri-ammoniacal. La solution aqueuse de sel de Celv peut comprendre également du nitrate de CeIN mais il est souhaitable que la proportion molaire de Celv soit d'au moins 85% (c'est-à-dire Celv/Cetotai ³ 0,85). La solution aqueuse de sel de Celv ne contient préférentiellement pas ou peu d'impuretés sous forme d'anions covalents comme des ions sulfates. La concentration de la solution aqueuse de sel de Celv n'est pas critique. Elle peut varier entre 0,1 et 2 mol/L. Il peut être intéressant pour des questions de productivité d'utiliser une solution concentrée de sel de Celv à une concentration comprise entre 1 et 2 moles par litre. La solution aqueuse de sel de Celv présente généralement une certaine acidité initiale. La concentration en ions H+ n'est pas critique. Avantageusement, elle est comprise entre 0,1 N et 4
N, voire entre 0,1 et 1 N. On pourra utiliser avantageusement une solution de nitrate cérique obtenue par le procédé d'oxydation électrolytique. Ce procédé est décrit dans la demande FR 2570087.
La neutralisation est réalisée à l'aide d'une solution aqueuse basique qui peut être une solution aqueuse d'ammoniaque, de soude ou de potasse. On utilise avantageusement une solution aqueuse d'ammoniaque. Cette solution aqueuse basique peut présenter une concentration comprise entre 0,1 et 11 N, voire entre
O,1 et 5 N. La proportion entre la solution basique et la solution de nitrate de cérium est telle qu'il n'y ait pas de précipitation du cérium sous une forme gélatineuse. Ainsi, la proportion entre la solution basique et la solution du nitrate de cérium est de préférence telle que le taux de neutralisation r est supérieur ou égale à 0,01 et inférieur ou égal à 3,0. r peut être plus particulièrement compris entre 1 ,2 et 1 ,8. r est défini par la formule (n3-n2)/ni dans laquelle :
■ m représente le nombre de moles de Celv dans la dispersion colloïdale D ;
■ n2 représente le nombre de moles OH nécessaires pour neutraliser l'acidité apportée par la solution aqueuse de sel de Celv ;
■ n3 représente le nombre de moles OH apportées par la solution aqueuse basique.
Le taux de neutralisation reflète l'état colloïdal du cérium IV :
- avec r = 4, le Celv précipite sous forme gélatineuse ;
- avec r = 0, le Celv est sous forme ionique ; - avec 0 < r < 4, le Celv est sous forme ionique et/ou colloïdale.
Les particules de la dispersion colloïdale D qui est ainsi obtenue après neutralisation présentent un diamètre moyen d50 généralement inférieur à 30 nm.
Le chauffage de la dispersion colloïdale D est effectué à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 90°C et 150°C, voire entre 90°C et 110°C. La durée du chauffage peut varier entre 2 et 45 heures, de préférence entre 2 et 24 h.
A l'issue du chauffage, on récupère une dispersion aqueuse de particules à base de cérium. On peut généralement représenter ce produit par la formule (I) :
Ce(M)x(0H)y(N03)z (I)
dans laquelle :
- M représente un métal alcalin choisi parmi Na ou K ou bien un radical ammonium quaternaire ;
- x est compris entre 0,01 et 0,2 ;
- z est compris entre 0,4 et 0,7 ;
- y est défini par : y = 4-z+x.
M est l'élément associé à la base utilisée dans l'étape de neutralisation. Ainsi, dans le cas où la neutralisation est faite avec de l'ammoniaque, M = Nh
Après l'étape de chauffage, il est possible de récupérer le solide par une opération de séparation liquide-solide, par exemple par filtration, avant de remettre le solide en dispersion dans le milieu aqueux. Ce solide peut être éventuellement lavé. Il est également possible et souhaité de laisser les particules en dispersion dans l'eau pour éviter toute agglomération.
Pour les deux types de composé à base de cérium utilisables dans le cadre de l'invention, les particules à base de cérium présentent une phase cristalline de type CeÜ2. On détermine cette phase cristalline à l'aide de la diffraction des rayons X. Plus particulièrement, les particules préparées avec le procédé P décrit plus haut sont composées d'un produit mal cristallisé, plus précisément d'un produit dont le taux de cristallisation peut varier de 30% à 70%. Pour ces mêmes particules, le paramètre de maille peut varier de 5,42 à 5,44 angstroms. Dans la partie cristallisée de ces particules, la taille des cristallites est généralement inférieure à 60 angstroms.
Les particules à base de cérium de la composition présentent un d50 inférieur ou égal à 200 nm, plus particulièrement inférieur ou égal à 100 nm, voire inférieur ou égal à 15 nm, voire encore inférieur ou égal à 10 nm. Le d50 est généralement supérieur ou égal à 1 nm. Le d50 peut être compris entre 1 nm et 200 nm, plus particulièrement compris entre 1 nm et 100 nm, voire compris entre 1 nm et 15 nm, voire encore compris entre 1 nm et 12 nm ou entre 5 nm et 12 nm. Le paramètre de taille d50 est obtenu par la technique de diffusion dynamique de la lumière (appelée aussi DLS pour "dynamic light scattering"). d50 correspond au diamètre médian tel qu'il est entendu classiquement en statistique, déterminé à partir d’une distribution en volume des diamètres des particules. Il s’agit donc de la valeur pour laquelle sur la courbe cumulative en volume de la distribution, 50% des particules ont un diamètre supérieur à d50 et 50% des particules ont un diamètre inférieur à d50. Pour mesurer d50, on peut utiliser le Zetasizer Nano ZS de la société Malvern Instruments en suivant les recommandations et en utilisant le logiciel du constructeur pour obtenir une telle distribution. Le composé organique de la composition selon l'invention est choisi dans le groupe formé par la polyvinylpyrrolidone, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose. Il s'agit plus particulièrement de la polyvinylpyrrolidone ou de l'alcool polyvinylique. Dans la présente demande, on désigne par polyvinylpyrrolidone un polymère qui
comprend des motifs de formule peut s'agir d'un homopolymère
de la vinyl pyrrolidone de form d'un copolymère de la vinyl pyrrolidone et d'au moins un autre comonomère copolymérisable avec la vinyl pyrrolidone, comme par exemple l'acide acrylique ou un acrylate d'alkyle. Dans le cadre de la présente invention, la masse moléculaire moyenne en poids (Mw) de la polyvinylpyrrolidone peut être comprise entre 10000 g/mol et 50000 g/mol, plus particulièrement entre 10000 g/mol et 40000 g/mol, voire entre 10000 g/mol et 30000 g/mol. L'alcool polyvinylique est un polymère constitué des motifs de formule : -CH2- CHOH-. Il peut être représenté ainsi par la formule : -(CH2CHOH)n- dans laquelle n représente le nombre de motifs. L'alcool polyvinylique est obtenu de façon connue par hydrolyse alcaline (soude, potasse) de l'acétate de polyvinyle. Il est référencé par le numéro CAS suivant : 9002-89-5. Dans le cas où l'hydrolyse n'est pas complète, il n'est pas exclu que l'alcool polyvinylique comprenne également des restes de motifs de l'acétate de vinyle. C'est le cas par exemple de l'alcool polyvinylique utilisé dans les exemples qui présente un taux d'hydrolyse de 98%. On peut donc utiliser un alcool polyvinylique pour lequel le taux d'hydrolyse est généralement supérieur à 90%, voire à 95%, voire encore à 97%. Ce taux peut être déterminé à l'aide des techniques analytiques connues de l'homme du métier, comme par exemple la RMN du proton. Dans le cadre de la présente invention, la masse moléculaire moyenne en poids (Mw) de l'alcool polyvinylique peut être comprise entre 10000 g/mol et 100000 g/mol, plus particulièrement entre 20000 g/mol et 80000 g/mol, voire entre 20000 g/mol et 60000 g/mol ou entre 30000 et 50000 g/mol. On peut aussi utiliser un alcool polyvinylique dont le Mw est compris entre 10000 g/mol et 50000 g/mol, plus particulièrement entre 10000 g/mol et 30000 g/mol. Ainsi qu'il est décrit dans les exemples, on a obtenu de bons résultats avec un Mw inférieur ou égal à 30000 g/mol.
Mw désigne la masse moléculaire moyenne en poids et est déterminé par la technique de chromatographie par exclusion stérique (ou GPC). Les conditions de mesure sont connues de l'homme du métier. Pour les composés organiques de l'invention, on utilise généralement une phase mobile aqueuse et un détecteur réfractométrique. On utilise aussi généralement des étalons en polyéthylène glycol (PEG) pour obtenir la courbe de calibration. L'homme du métier pourra se reporter à l'ouvrage "column handbook for size exclusion chromatography", Academie Press, isbn 0-12-76555-7 pour déterminer les conditions mesure par GPC.
Des conditions spécifiques peuvent être les suivantes. Pour la polyvinylpyrrolidone, on pourra utiliser par exemple les conditions suivantes : colonne Acclaim SEC-1000 de la société Thermofischer (4,6 x 300 mm) ; phase mobile : solution à 10 mM de perchlorate de sodium ; débit : 0,35 mL/min ; température : 30°C ; détecteur : réfractomètre. Plus de détails sur la détermination de Mw peuvent être trouvés dans la brochure de la société
Thermofischer disponible à l'adresse suivante
https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/CMD/Specification-
Sheets/D21517~.pdf. Pour l'alcool polyvinylique, on pourra utiliser les conditions suivantes : colonne ultrahydrogel ; phase mobile : méthanoLeau 1 :1 ; détecteur : réfractomètre.
Le milieu aqueux de la composition selon l'invention comprend de l'eau. Le milieu aqueux peut être l'eau ou être constitué par un mélange d'eau et d'au moins un composé organique liquide miscible avec l'eau. Le terme "liquide" désigne l'état physique du composé organique à 25°C et sous 1 atmosphère. Le terme "miscible avec l'eau" signifie miscible à 25°C en toute proportion avec l'eau. Le composé organique peut être par exemple un alcool tel que l'éthanol ou le propanol ou une cétone telle que l'acétone ou la butanone. Le milieu aqueux peut également comprendre des composés solubles qui proviennent des particules d'oxyde d'yttrium ou des particules du composé à base de cérium. Ainsi, le milieu aqueux peut comprendre des anions nitrates libres provenant du composé à base de cérium préparé par le procédé P décrit plus haut.
Le milieu aqueux peut aussi être constitué d'eau et d'au moins un composé organique choisi dans le groupe formé des alcools, des cétones, des acides carboxyliques et des esters des acides carboxyliques, le rapport massique composé organique/eau étant compris entre 0,1/99,9 et 30/70, plus particulièrement entre 0,1/99,9 et 20/80, voire entre 0,1/99,9 et 10/90. L'invention s'applique aussi au cas où on utilise un milieu aqueux constitué d'eau et de plusieurs composés organiques choisis dans le groupe formé des alcools, des cétones, des acides carboxyliques et des esters des acides carboxyliques, le rapport massique composés organiques/eau étant compris entre 0,1/99,9 et 30/70, plus particulièrement entre 0,1/99,9 et 20/80, voire entre 0,1/99,9 et 10/90.
On notera ainsi que l'invention permet de proposer une composition formulée sur une base aqueuse qui ne présente donc pas le risque d'inflammabilité ou de toxicité de compositions de stop-off connues qui contiennent des quantités importantes de composés organiques, comme par exemple la composition Stopyt 62A laquelle comprend en poids, de 30% à 40% d'alcool isopropylique, de 10% à 50% de méthyl isobutyl cétone et moins de 10% de phtalate de 2- éthylhexyle. Le phtalate présente une toxicité reconnue ou la composition décrite dans EP 0266073 laquelle comprend de l'acétal de butyl cellulose.
Les proportions en poids des composants de la composition peuvent être les suivants. Ces proportions sont données en poids par rapport au poids total de la composition. La proportion en poids de l'oxyde d'yttrium peut être comprise entre 25,0% et 50,0%, plus particulièrement entre 30,0% et 50,0%, voire encore plus particulièrement de 35,0% à 45,0%, voire encore entre 37,0% et 43,0%. La proportion en poids des particules à base de cérium peut être comprise entre 1 ,0% et 10,0%, plus particulièrement entre 1 ,0% et 7,0%, voire encore plus particulièrement de 1 ,0% à 5,0%, voire encore entre 2,0% et 5,0%.
La proportion en poids du composé organique peut être comprise entre 0,1 % et 5,0%, plus particulièrement entre 0,1 % et 2,0%, voire encore plus particulièrement de 0,1 % à 1 ,0%, voire encore entre 0,1 % et 0,5%. On notera que la proportion du composé organique est peu élevée ce qui permet d'éviter le rejet de composés organiques toxiques, notamment lors du soudage-diffusion.
Plus particulièrement, la composition de l'invention consiste essentiellement en un mélange dans un milieu aqueux :
■ de particules d'oxyde d'yttrium ;
■ des particules d'un composé à base de cérium :
- qui est l'oxyde de cérium ; ou
- qui est préparé par le procédé consistant à faire subir un chauffage à une dispersion colloïdale D qui est obtenue par la neutralisation d'une solution aqueuse de nitrate de cérium à l'aide d'une solution aqueuse basique ;
■ d'un composé organique choisi dans le groupe formé par la polyvinylpyrrolidone, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose.
Plus particulièrement encore, la composition de l'invention consiste en un mélange dans un milieu aqueux :
■ de particules d'oxyde d'yttrium ;
■ des particules d'un composé à base de cérium :
- qui est l'oxyde de cérium ; ou - qui est préparé par le procédé consistant à faire subir un chauffage à une dispersion colloïdale D qui est obtenue par la neutralisation d'une solution aqueuse de nitrate de cérium à l'aide d'une solution aqueuse basique ;
■ d'un composé organique choisi dans le groupe formé par la polyvinylpyrrolidone, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose.
La composition de l'invention présente généralement un pH supérieur à 7, plus particulièrement compris entre 8 et 10.
Tout ce qui a été vu précédemment s'applique plus particulièrement à des particules d'un composé à base de cérium qui est préparé par le procédé P décrit ci-dessus et à de l'alcool polyvinylique.
Selon un mode de réalisation, combinable avec tout ce qui a été décrit précédemment, la composition de l'invention ne comprend pas d'oxyde de zirconium et/ou d'oxyde d'hafnium.
La composition de l'invention peut être préparée par le procédé suivant. On agite ensemble une dispersion aqueuse de particules à base de cérium à laquelle on aura éventuellement ajouté de l'eau, et le composé organique. Au mélange ainsi obtenu, on ajoute ensuite sous agitation l'oxyde d'yttrium sous forme d'une poudre sèche. Pour obtenir une composition qui soit homogène, on utilise avantageusement un agitateur cisaillant, comme par exemple un agitateur de type ultraturrax ou Rayneri. Selon la nature et le poids moléculaire du composé organique, il peut être préférable de réaliser l'agitation des ingrédients à une température supérieure à la température ambiante, par exemple à une température comprise entre 40°C et 90°C. Ceci permet de favoriser la dissolution du polymère dans l'eau et l'obtention d'une composition homogène.
Il convient que la mise en contact de la dispersion aqueuse des particules à base de cérium et de l'oxyde d'yttrium ne conduise pas à une instabilité de la composition (décantation des particules au fond du flacon). De ce point de vue, on notera que la dispersion aqueuse des particules à base de cérium préparée par le procédé P présente généralement un pH compris entre 0 et 1 , voire voisin de 1. Il a été constaté de façon inattendue que, bien que cette dispersion aqueuse soit plutôt stable à pH acide, on peut obtenir une composition selon l'invention présentant un pH entre 8 et 10 qui soit stable dans le temps (c'est-à- dire ne présentant pas de décantation des particules).
La composition de l'invention peut présenter une viscosité mesurée à 20°C comprise entre 1 ,0 et 100,0 Pa s, plus particulièrement entre 1 ,0 et 50,0 Pa s lorsque le taux de cisaillement est égal à 1 s-1. La composition de l'invention peut présenter une viscosité mesurée à 20°C comprise entre 0,1 et 10,0 Pa s, plus particulièrement entre 0,1 et 5,0 Pa s lorsque le taux de cisaillement est égal à 10 s-1. La composition de l'invention peut ainsi se présenter sous forme d'une composition fluide ou d'une pâte.
A propos de l'utilisation de la composition de l'invention
La composition de l'invention telle que décrite plus haut est utilisable en tant que produit anti-diffusion. La composition telle que décrite plus haut est utilisable pour former une barrière de diffusion, notamment dans un procédé de soudage- diffusion.
Ce produit anti-diffusion (ou "stop-off") est utilisé dans un procédé de soudage- diffusion de deux pièces métalliques. Le procédé consiste à mettre en contact deux pièces métalliques, notamment sous forme de plaques, comprimées l'une contre l'autre et chauffées à une température adéquate pour entraîner une diffusion des atomes métalliques, la composition anti-diffusion de l'invention ayant été appliquée sur au moins une zone des faces des pièces situées en regard l'une de l'autre, de façon à ce qu'à l'issue de l'étape de chauffage, les pièces ne sont pas soudées dans la ou les zones recouvertes de ladite composition. Les pièces peuvent être titane ou en un alliage à base de titane. La température à laquelle les pièces sont chauffées est généralement d'au moins 700°C, voire d'au moins 800°C.
Un procédé particulier utilisant la composition de l'invention est décrit aux revendications 26-28. Ce procédé est un procédé de fabrication d'une pièce mécanique creuse par soudage-diffusion et formage superplastique, comprenant les étapes suivantes :
a) fourniture d'au moins deux pièces primaires en matériau superplastique ;
b) dépôt suivant un motif prédéfini d'une composition anti-diffusion sur au moins une face desdites pièces primaires; c) assemblage des pièces primaires à leur périphérie à l'exception d'un emplacement formant un passage, lesdites pièces primaires formant un empilement en délimitant entre elles deux à deux une cavité, ladite au moins une face, sur laquelle ladite composition anti-diffusion a été déposée à l'étape b), étant disposée en regard de ladite cavité ;
d) soudage-diffusion de l'empilement en pression isostatique ;
e) placement de l'assemblage soudé dans un moule ;
f) mise à la température de formage superplastique dudit moule et injection sous la pression de formage superplastique d'un gaz inerte par ledit passage dans ladite cavité, ce qui entraîne le gonflement de l'empilement et le formage superplastique permettant l'obtention d'une ébauche de la pièce mécanique, l'étape b) étant réalisée par l'enchaînement des étapes suivantes :
b1 ) application sur toute la surface de ladite au moins une face des pièces primaires d'une couche de la composition anti-diffusion de l'invention telle que décrite précédemment ;
b2) frittage localisé de la composition anti-diffusion suivant ledit motif prédéfini par chauffage résultant de l'application localisée d'un rayon laser suivant un tracé composé d'au moins une zone, ce par quoi sont créés, dans ladite au moins une zone, d'une part des liaisons entre les particules de la composition, et d'autre part un phénomène de diffusion entre les particules de la composition et le matériau de ladite au moins une face des pièces primaires ;
b3) retrait de la composition anti-diffusion dans les régions non soumises au rayon laser.
Ce procédé vise à répondre au problème technique suivant. La technique de soudage-diffusion consiste à mettre en contact à haute température, sous une certaine pression et pendant un certain temps, deux plaques d'un matériau donné. Le soudage des deux plaques s'opère alors par diffusion d'atomes, ce qui présente l'avantage de former une structure de liaison équivalente à la structure de base du matériau. Dans le cas d'un soudage-diffusion associé à un formage superplastique, on utilise une composition anti-diffusion (ou « stop-off») pour empêcher le soudage-diffusion dans les zones des faces des plaques situées en regard l'une de l'autre, qui seront ultérieurement gonflées pour l'obtention d'une pièce mécanique creuse. Ainsi, la composition anti-diffusion formant une barrière de diffusion est appliquée dans des zones prédéfinies sur au moins une des faces en regard des plaques en matériau superplastique (par ex. en titane) de sorte que, à l'issue de l'étape de soudage-diffusion, les plaques ne sont pas soudées dans les zones recouvertes de la composition anti-diffusion qui comporte généralement une charge en matériau réfractaire qui inhibe la diffusion des atomes des plaques à souder.
L'assemblage de plaques sélectivement soudées par soudage-diffusion est généralement ensuite soumis à un formage superplastique par chauffage de l'assemblage à une température compatible avec un comportement superplastique du matériau des plaques, dans un moule généralement fermé. Un gaz inerte est ensuite injecté sous une pression contrôlée dans les zones non soudées de l'assemblage, permettant ainsi un gonflement des plaques selon le profil du moule.
Bien évidemment, la qualité de la soudure issue de l'étape de de soudage- diffusion dépend des paramètres opératoires : température, pression et temps mais aussi des paramètres liés aux éléments à assembler : structure métallurgique, état de surface (propreté, rugosité). En conséquence, il est primordial d'éliminer toute source de contamination des surfaces à assembler avant la mise en température de l'étape de soudage-diffusion.
Ce nettoyage des surfaces est réalisé classiquement par une mise sous vide de la cavité formée par les deux surfaces à souder. Cependant dans le cas d'un soudage-diffusion associé à un formage superplastique, on utilise une composition anti-diffusion composé d'un liant, généralement organique, et d'une poudre d'un matériau anti-diffusion formé d'une charge en matériau réfractaire tel qu'une céramique (par exemple de l'oxyde d'yttrium, de l'alumine ou encore du nitrure de bore ou du graphite). Ce matériau anti-diffusion inhibe la diffusion des atomes des matériaux des plaques à souder.
Après application de la composition anti-diffusion selon un motif prédéfini correspondant aux zones des surfaces à ne pas relier par soudage-diffusion, le liant est généralement dégradé pour ne conserver que la poudre du produit anti- diffusion, laquelle présente les propriétés anti-diffusion. Cette application de la composition anti-diffusion est réalisée généralement par la technique connue de sérigraphie laquelle présente des inconvénients qui sont rappelés dans EP 1466692. La présente invention vise à proposer une amélioration du procédé décrit dans EP 1466692 par l'utilisation d'une composition anti-diffusion nouvelle présentant des propriétés physicochimiques et d'adhésion particulières.
Ce procédé est facile à mettre en œuvre du fait qu'il permet de simplifier l'étape de dépôt puisqu'il est possible de déposer directement la composition anti- diffusion sans l'intermédiaire d'un écran de sérigraphie ou d'une couche de produit masquant.
Il faut relever que le frittage permet de réaliser une bonne adhésion de la composition anti-diffusion sur la (ou les) face(s) concernée(s) de la (ou des) pièce(s) primaire(s), ce qui élimine complètement les risques de migration de particules anti-diffusion dans les zones qui sont à souder par soudage-diffusion. Il faut également noter que l'étape de frittage par rayon laser induit un chauffage qui permet de dégrader le composé organique de la composition, donc de l'éliminer. Le principe du frittage d'une poudre minérale par rayon laser est présenté dans la demande FR 2772021 dans le cadre d'une application de marquage, en particulier de décoration.
Selon une autre disposition préférentielle, l'étape b1 ) d'application d'une couche de la composition anti-diffusion est effectuée par une méthode connue de l'homme de l'art, par exemple par pulvérisation, enduction, sérigraphie, etc. Cette disposition peut être mise en œuvre de manière simple au moyen de buses de pulvérisation qui projettent directement la composition anti-diffusion sur toute la surface de ladite au moins une face des pièces primaires constituées de plaques.
Selon un mode de réalisation préférentiel, l'étape b2) de frittage est effectuée sous air ou, de préférence, sous une atmosphère neutre (de gaz inerte), en particulier sous une atmosphère d'argon.
De préférence, l'étape b3) de retrait du produit non fritté est effectuée par une opération non abrasive, et ceci afin de ne pas endommager les surfaces devant être soudées par soudage-diffusion. En particulier, selon une disposition préférentielle, l'étape b3) de retrait du produit non fritté est effectuée par lavage, ce qui constitue un moyen très simple. Cette étape b3) de retrait du produit non fritté peut également être effectuée par toute autre action, en particulier mécanique, non abrasive, telle que le brossage. Selon une autre disposition préférentielle, le laser est dirigé par un système de pilotage commandé par ordinateur comme il est déjà connu dans le domaine du marquage laser. Egalement, on prévoit avantageusement que, pour chaque zone du tracé, ledit système de pilotage démarre le parcours de la portion correspondante du tracé à l'intérieur de ladite zone. De cette manière, on élimine les risques de défauts ponctuels (pouvant être dûs à l'application prolongée du rayon laser) sur le bord des zones recouvertes de la composition anti-diffusion fritté, c'est-à-dire à l'interface des zones soudées et non soudées.
Le rayon laser est réglé de façon à ce qu'il apporte une énergie suffisante à la pour réaliser le frittage des particules de la composition anti-diffusion, sans réaliser la fusion complète des particules et tout en créant un phénomène de diffusion entre la composition anti-diffusion frittée et le matériau sur lequel la composition est déposée. Le rayon laser permet également d'éliminer l'eau de la composition anti-diffusion et de dégrader et d'éliminer le composé organique présent dans ladite composition.
Après passage du laser, il est possible d'éliminer la composition anti-diffusion par toute procédé mécanique adéquat (essuyage, brossage ... ) ou encore par immersion dans un liquide soumis à un flux d'ultrasons.
La présente invention porte également sur un procédé de fabrication tel que défini précédemment, caractérisé en ce que ladite pièce mécanique est une aube creuse de turbomachine, en particulier une aube de rotor de soufflante, et en ce qu'à l'étape a) sont fournies trois pièces primaires composées d'une pièce primaire d'extrados, d'une tôle centrale et d'une pièce primaire d'intrados. Les trois pièces primaires sont formées de plaques. Les étapes ultérieures du procédé (après l'étape b3)) sont connues et sont les suivantes :
c) on assemble les pièces primaires (pièce primaire d'intrados, tôle centrale et pièce primaire d'extrados) préalablement empilées, à leur périphérie à l'exception d'un emplacement formant un passage ;
d) on effectue le soudage de l'empilement par soudage diffusion dans une enceinte de compression isostatique de manière à assurer une liaison intime entre les pièces primaires constitutives de l'aube, sauf à l'emplacement du passage précité et des zones recouvertes de la couche de la composition anti- diffusion frittée ;
e) on place l'assemblage ainsi soudé dans un moule ;
f) on réalise le formage des pièces primaires constitutives de l'aube dans des conditions superplastiques en appliquant dans la cavité interne une pression de gonflage de manière à obtenir le profil recherché.
Ce procédé est applicable à la production d'autres pièces mécaniques creuses, notamment des ailes, des caissons, des capots, des poutrelles ou toute autre pièce mécanique creuse, éventuellement structurelle.
Exemples
L'oxyde d'yttrium est un produit commercial de qualité 4N acheté dans le commerce. D50 = 8 pm.
La dispersion aqueuse du composé à base de cérium (notée DA1 ) utilisée pour la préparation des compositions des exemples a été préparée par un procédé de neutralisation/chauffage, selon l'enseignement de EP 0208580, notamment celui des exemples de cette demande de brevet, plus particulièrement celui de l'exemple 1 (chauffage à 100°C). On a obtenu une dispersion colloïdale avec un d50 = 10,6 nm.
L'alcool polyvinylique utilisé est commercialisé par Sigma-Aldrich et présente un poids moléculaire en poids Mw inférieur à 30000 g/mol. La polyvinylpyrrolidone utilisée est un homopolymère de vinylpyrrolidone commercialisé par Sigma- Aldrich et présente un poids moléculaire en poids Mw de l'ordre de 40000 g/mol.
Mesure de viscosité : on a utilisé un rhéomètre Kinexus Malvern plan. Les mesures de viscosité ont été faites à 20°C. Pour chaque mesure, l'échantillon est agité brièvement en secouant le flacon. On dépose 15 gouttes équivalent à environ 0,9 g de produit et on attend que les bulles d'air disparaissent avant de débuter la mesure.
Mesure de l'adhésion sur les plaques en inox
Les mesures d'adhésion ont été faites de la façon suivante. A l'aide d'un applicateur automatique de film, on forme un film de la composition à tester sur une plaque en métal d'épaisseur 100 pm. Les plaques sont ensuite étuvées 10 min à 120°C. On dépose ensuite sur le film du ruban adhésif du commerce afin de le coller de façon uniforme sur celui-ci. On appuie deux fois avec les doigts pour le faire adhérer, puis on arrache le ruban adhésif.
Le taux d'arrachement est ensuite calculé de la façon suivante :
T = (P4 - P3) / (P2 -P1 ) x 100
P1 : poids de la plaque sans composition
P2 : poids de la plaque avec la composition
P3 : poids du ruban adhésif utilisé
P4 : poids du ruban adhésif après arrachement contenant de la composition qui a été arrachée de la plaque
Plus le taux d'arrachement T est bas, meilleure est l'adhésion de la composition sur la plaque.
Exemple 1 : dans un récipient en polyéthylène d'1 litre, on introduit de l'eau (27,67 g) et la dispersion aqueuse d'oxyde de cérium DA1 (208,33 g de dispersion représentant 3% de CeÜ2 dans la composition finale), puis on ajoute le PVP (4,0 g) sous agitation pendant 15 min. On utilise pour cela un agitateur Rayneri à la vitesse de 500 rpm. On ajoute ensuite toujours sous agitation (700 rpm), l'oxyde d'yttrium (160,0 g sous forme de poudre D50 = 8,0 pm) sur une durée de 10 min et on augmente l'agitation de 700 rpm à 1000 rpm. On obtient donc ainsi 400 g d'une composition selon l'invention.
Exemple 2 : pour les compositions à base d'alcool polyvinylique, on a utilisé une procédure similaire à celle décrite dans l'exemple 1. On a chauffé sous agittion le mélange DA1 /alcool polyvinylique à 50°C pendant 90 minutes avant d'ajouter l'oxyde d'yttrium.
Les autres compositions du Tableau I sont préparées selon une procédure identique à celles décrites aux exemples 1 ou 2. Tableau
D50 = 8 qrn ; d50 = 10 nm ; milieu aqueux : eau ; % donnés en poids par rapport à la composition dans son ensemble alcool polyvinylique hydrolysé à 98% de Mw 13000-23000 g/mol from Sigma-Aldrich (ref. 348406)
On peut constater que par rapport à la composition sans composé organique (référence), les compositions des exemples 1 à 7 présentent un taux d'arrachement meilleur. Parmi les composés organiques, la PVP et l'alcool polyvinylique sont les plus intéressants car le taux d'arrachement peut être inférieur à 10%.
De très bons résultats sont obtenus avec l'alcool polyvinylique utilisé puisque le taux d'arrachement est bas, ceci pour une quantité peu élevée de composé organique (0,5%). Une quantité de composé organique peu élevée permet d'éviter la production à haute température de composés néfastes à la soudure.
Des compositions ont été préparées également avec des particules d'oxyde d'yttrium présentant un autre D50. Pour un D50 = 1 miti, la composition est très visqueuse. Pour un D50 = 3 miti, la composition présente une viscosité moins importante. Ainsi, D50 est de préférence supérieur ou égal à 1 ,5 miti, voire supérieur ou égal à 2,0 pm.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition comprenant dans un milieu aqueux :
■ des particules d'oxyde d'yttrium ;
■ des particules d'un composé à base de cérium :
- qui est l'oxyde de cérium ; ou
- qui est préparé par le procédé consistant à faire subir un chauffage à une dispersion colloïdale D qui est obtenue par la neutralisation d'une solution aqueuse de nitrate de cérium par une solution aqueuse basique ; - un composé organique choisi dans le groupe formé par la polyvinylpyrrolidone, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose.
2. Composition selon la revendication 1 consistant essentiellement en un mélange dans un milieu aqueux :
■ des particules d'oxyde d'yttrium ;
■ des particules d'un composé à base de cérium :
- qui est l'oxyde de cérium ; ou
- qui est préparé par le procédé consistant à faire subir un chauffage à une dispersion colloïdale D qui est obtenue par la neutralisation d'une solution aqueuse de nitrate de cérium par une solution aqueuse basique ;
■ un composé organique choisi dans le groupe formé par la polyvinylpyrrolidone, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose.
3. Composition selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle ne comprend pas d'oxyde de zirconium et/ou d'oxyde d'hafnium.
4. Composition selon la revendication 1 consistant en un mélange dans un milieu aqueux :
■ des particules d'oxyde d'yttrium ;
■ des particules d'un composé à base de cérium :
- qui est l'oxyde de cérium ; ou
- qui est préparé par le procédé consistant à faire subir un chauffage à une dispersion colloïdale D qui est obtenue par la neutralisation d'une solution aqueuse de nitrate de cérium par une solution aqueuse basique ; ■ un composé organique choisi dans le groupe formé par la polyvinylpyrrolidone, l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose.
5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les particules d'oxyde d'yttrium présentent un D50 inférieur ou égal à 50,0 miti, plus particulièrement inférieur ou égal à 20,0 miti, voire inférieur ou égal à 15,0 miti, voire encore inférieur ou égal à 10,0 miti, D50 désignant le diamètre médian d'une distribution en volume et étant obtenu par la technique de diffraction laser.
6. Composition selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les particules d'oxyde d'yttrium présentent un D50 compris entre 0,5 pm et 50,0 miti, plus particulièrement compris entre 2,0 pm et 20,0 pm, voire compris entre 2,0 pm et 15 pm, voire encore compris entre 2,0 pm et 10,0 pm, D50 désignant le diamètre médian d'une distribution en volume et étant obtenu par la technique de diffraction laser.
7. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la solution aqueuse de nitrate de cérium est une solution de nitrate de Celv, pouvant également comprendre du nitrate de CeIN, la proportion molaire de Celv étant de préférence dans ce cas d'au moins 85%.
8. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la solution aqueuse basique est une solution aqueuse d'ammoniaque, de soude ou de potasse.
9. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la proportion entre la solution basique et la solution de nitrate de cérium est telle qu'il n'y ait pas de précipitation du cérium sous une forme gélatineuse.
10. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la proportion entre la solution basique et la solution du nitrate de cérium est telle que le taux de neutralisation r est supérieur ou égale à 0,01 et inférieur ou égal à 3,0, voire compris entre 1 ,2 et 1 ,8, r étant défini par la formule (n3-n2)/ni dans laquelle :
■ ni représente le nombre de moles de Celv dans la dispersion colloïdale D ; ■ P2 représente le nombre de moles OH- nécessaires pour neutraliser l'acidité apportée par la solution aqueuse de sel de Celv ;
■ n3 représente le nombre de moles OH apportées par la solution aqueuse basique.
11. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le chauffage de la dispersion colloïdale D est effectué à une température comprise entre 80°C et 200°C, de préférence entre 90°C et 150°C, voire entre 90°C et 110°C.
12. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les particules à base de cérium correspondent à un produit défini par la formule générale (I) :
Ce(M)x(0H)y(N03)z
dans laquelle :
- M représente un métal alcalin choisi parmi Na ou K ou bien un radical ammonium quaternaire ;
- x est compris entre 0,01 et 0,2 ;
- z est compris entre 0,4 et 0,7 ;
- y est défini par : y = 4-z+x.
13. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les particules à base de cérium présentent un d50 inférieur ou égal à 200 nm, plus particulièrement inférieur ou égal à 100 nm, voire inférieur ou égal à 15 nm, voire encore inférieur ou égal à 10 nm, d50 désignant le diamètre médian d'une distribution en volume et étant obtenu par la technique de diffusion dynamique de la lumière.
14. Composition selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisée en ce que les particules à base de cérium présentent un d50 compris entre entre 1 nm et 200 nm, plus particulièrement compris entre 1 nm et 100 nm, voire compris entre 1 nm et 15 nm, voire encore compris entre 1 nm et 12 nm ou entre 5 nm et 12 nm, d50 désignant le diamètre médian d'une distribution en volume et étant obtenu par la technique de diffusion dynamique de la lumière.
15. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que : - la masse moléculaire moyenne en poids (Mw) de la polyvinylpyrrolidone est comprise entre 10000 g/mol et 50000 g/mol, plus particulièrement entre 10000 g/mol et 40000 g/mol, voire entre 10000 g/mol et 30000 g/mol ;
- la masse moléculaire moyenne en poids (Mw) de l'alcool polyvinylique est comprise entre 10000 g/mol et 100000 g/mol, plus particulièrement entre 20000 g/mol et 80000 g/mol, voire entre 20000 g/mol et 60000 g/mol ou entre 30000 et 50000 g/mol.
16. Composition selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisée en ce que la masse moléculaire moyenneen poids (Mw) de l'alcool polyvinylique est comprise entre 10000 g/mol et 50000 g/mol, plus particulièrement entre 10000 g/mol et 30000 g/mol.
17. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la proportion en poids de l'oxyde d'yttrium est comprise entre 25,0% et 50,0%, plus particulièrement entre 30,0% et 50,0%, voire encore plus particulièrement de 35,0% à 45,0%, voire encore entre 37,0% et 43,0%.
18. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la proportion en poids des particules à base de cérium est comprise entre 1 ,0% et 10,0%, plus particulièrement entre 1 ,0% et 7,0%, voire encore plus particulièrement de 1 ,0% à 5,0%, voire encore entre 2,0% et 5,0%.
19. Composition selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la proportion en poids du composé organique est comprise entre 0,1 % et 5,0%, plus particulièrement entre 0,1 % et 2,0%, voire encore plus particulièrement de 0,1 % à 1 ,0%, voire encore entre 0,1 % et 0,5%.
20. Composition selon l'une des revendications précédentes présentant un pH supérieur à 7, plus particulièrement compris entre 8 et 10.
21. Composition selon l'une des revendications précédentes présentant une viscosité mesurée à 20°C comprise entre 1 ,0 et 100,0 Pa s, plus particulièrement entre 1 ,0 et 50,0 Pa s lorsque le taux de cisaillement est égal à 1 s-1.
22. Composition selon l'une des revendications précédentes présentant une viscosité mesurée à 20°C comprise entre 0,1 et 10,0 Pa s, plus particulièrement entre 0,1 et 5,0 Pa s lorsque le taux de cisaillement est égal à 10 s-1.
23. Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 22 en tant que produit anti-diffusion.
24. Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 22 pour former une barrière de diffusion, notamment dans un procédé de soudage- diffusion.
25. Procédé de soudage-diffusion de deux pièces métalliques consistant à mettre en contact deux pièces métalliques, notamment sous forme de plaques, comprimées l'une contre l'autre et chauffées à une température adéquate pour entraîner une diffusion des atomes métalliques, la composition anti-diffusion telle que définie à l'une des revendications 1 à 22 ayant été appliquée sur au moins une zone des faces des pièces situées en regard l'une de l'autre, de façon à ce qu'à l'issue de l'étape de chauffage, les pièces ne sont pas soudées dans la ou les zones recouvertes de ladite composition.
26. Procédé de fabrication d'une pièce mécanique creuse par soudage-diffusion et formage superplastique, comprenant les étapes suivantes :
a) fourniture d'au moins deux pièces primaires en matériau superplastique ;
b) dépôt suivant un motif prédéfini d'une composition anti-diffusion sur au moins une face desdites pièces primaires;
c) assemblage des pièces primaires à leur périphérie à l'exception d'un emplacement formant un passage, lesdites pièces primaires formant un empilement en délimitant entre elles deux à deux une cavité, ladite au moins une face, sur laquelle ladite composition anti-diffusion a été déposée à l'étape b), étant disposée en regard de ladite cavité ;
d) soudage-diffusion de l'empilement en pression isostatique ;
e) placement de l'assemblage soudé dans un moule ;
f) mise à la température de formage superplastique dudit moule et injection sous la pression de formage superplastique d'un gaz inerte par ledit passage dans ladite cavité, ce qui entraîne le gonflement de l'empilement et le formage superplastique permettant l'obtention d'une ébauche de la pièce mécanique, l'étape b) étant réalisée par l'enchaînement des étapes suivantes :
b1 ) application d'une couche de la composition anti-diffusion sur toute la surface de ladite au moins une face des pièces primaires ;
b2) frittage localisé de la composition anti-diffusion suivant ledit motif prédéfini par chauffage résultant de l'application localisée d'un rayon laser suivant un tracé composé d'au moins une zone, ce par quoi sont créés, dans ladite au moins une zone, d'une part des liaisons entre les particules de la composition, et d'autre part un phénomène de diffusion entre les particules de la composition et le matériau de ladite au moins une face des pièces primaires ;
b3) retrait de la composition anti-diffusion dans les régions non soumises au rayon laser, la composition anti-diffusion étant telle que définie à l'une des revendications 1 à 22.
27. Procédé de fabrication selon la revendication 26, caractérisé en ce que ladite pièce mécanique est une aube creuse de turbomachine, en particulier une aube de rotor de soufflante, et en ce qu'à l'étape a) sont fournies trois pièces primaires composées d'une pièce primaire d'extrados, d'une tôle centrale et d'une pièce primaire d'intrados.
28. Procédé selon la revendication 26 ou 27 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes après l'étape b3) :
c) on assemble les pièces primaires (pièce primaire d'intrados, tôle centrale et pièce primaire d'extrados) préalablement empilées, à leur périphérie à l'exception d'un emplacement formant un passage ;
d) on effectue le soudage de l'empilement par soudage diffusion dans une enceinte de compression isostatique de manière à assurer une liaison intime entre les pièces primaires constitutives de l'aube, sauf à l'emplacement du passage précité et des zones recouvertes de la couche de la composition anti- diffusion frittée ;
e) on place l'assemblage ainsi soudé dans un moule ;
f) on réalise le formage des pièces primaires constitutives de l'aube dans des conditions superplastiques en appliquant dans la cavité interne une pression de gonflage de manière à obtenir le profil recherché.
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