FR3082054A1 - Procede de fabrication d'un capteur piezoelectrique et capteur piezoelectrique obtenu par un tel procede - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur piézoélectrique comprenant les étapes suivantes : - une étape de fourniture d'un boîtier en acier inoxydable ; - une étape d'élaboration d'une solution d'un composé comprenant un élément métal ou métalloïde ; - une étape de dépôt d'une couche de ladite solution sur au moins une surface intérieure du boîtier ; - une étape d'oxydation de la couche de solution déposée ; - une étape de mise en place d'un élément piézoélectrique à l'intérieur dudit boîtier ; - une étape de fermeture du boîtier. L'invention concerne également un capteur piézoélectrique obtenu par un tel procédé et comprenant un boîtier en acier fermé, un élément piézoélectrique disposé à l'intérieur dudit boîtier, une couche d'une solution d'un composé comprenant un élément métal ou métalloïde disposée sur au moins une surface intérieure du boîtier.
Description
PROCEDE DE FABRICATION D’UN CAPTEUR PIEZOELECTRIQUE ET CAPTEUR PIEZOELECTRIQUE OBTENU PAR UN TEL PROCEDE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
Le domaine de l’invention est celui des capteurs piézoélectriques, notamment ceux conçus pour fonctionner à de hautes températures, typiquement supérieures à plusieurs centaines de degrés Celsius.
Un exemple de capteur piézoélectrique particulier est un dispositif émetteur, récepteur ou émetteur-récepteur d’ondes ultrasonores, plus largement d’ondes acoustiques, pouvant se propager dans les solides et les fluides, aussi nommé « traducteur ultrasonore haute température » ou «TUSHT», et conçu pour fonctionner à de hautes températures, typiquement supérieures à plusieurs centaines de degrés Celsius.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les traducteurs ultrasonores haute température sont adaptés à l’utilisation dans des milieux chauds. Ils sont particulièrement adaptés pour être utilisés dans les réacteurs nucléaires, et notamment les réacteurs nucléaires à neutrons rapides.
Dans le cas des réacteurs à neutrons rapides, le bon fonctionnement des traducteurs doit être assuré notamment dans les conditions physiques indicatives suivantes :
- sous immersion dans un métal ou un alliage liquide (sodium par exemple) ;
- pour une température de travail en conditions normales variant entre 200°C (réacteur à l’arrêt) et 550°C (réacteur en fonctionnement) ;
- pour une température de travail en conditions incidentelles pouvant atteindre 700°C ;
- sous un flux de neutrons rapides et thermiques, et/ou de photons gamma ;
- pour une durée de fonctionnement de plusieurs dizaines d’années (durée d’exploitation des réacteurs typiquement de 60 ans).
Les traducteurs ultrasonores doivent également pouvoir fonctionner à température ambiante (quelques degrés), notamment lors de tests en laboratoire.
Les traducteurs ultrasonores doivent pouvoir fonctionner en émetteurs d’ondes ultrasonores, en récepteurs d’ondes ultrasonores, ou en émetteurs-récepteurs d’ondes ultrasonores.
Les traducteurs doivent enfin pouvoir fonctionner dans un domaine étendu de fréquences acoustiques, typiquement du quasi continu à plusieurs Mégahertz.
Les traducteurs ultrasonores peuvent également être utilisés dans des réacteurs à eau pressurisée.
Ils peuvent également trouver d’autres applications dans l’industrie non nucléaire.
La génération et/ou la réception des ondes acoustiques sont effectuées à l’aide d’un élément en matériau convertisseur d’énergie électrique en énergie mécanique et/ou inversement, généralement un matériau piézoélectrique.
L’élément convertisseur de type piézoélectrique est séparé du milieu de propagation des ondes par une lame de protection (généralement métallique ou en alliage métallique) appelée dans la présente description « lame support >> ou plus généralement « support », qui dans la pratique peut être intégré à un boîtier, ou une partie de boîtier, ou une partie d’une pièce à inspecter, ou encore d’un guide d’ondes.
Les performances d’un traducteur ultrasonore sont déterminées par :
- le choix du matériau convertisseur ;
- le choix du matériau de support, et plus généralement du boîtier ;
- le choix et la mise en œuvre du type de liaison, également nommée «jonction», entre une première face du matériau convertisseur et le support, cette jonction devant assurer des fonctions mécaniques et acoustiques, c'est-à-dire être capable de transmettre des ultrasons dans une large plage de fréquence (du quasi continu à quelques Mégahertz) et de température (de quelques degrés à 550°C, voire 700€).
Sur sa deuxième face, le matériau convertisseur est couplé à une électrode, le couplage pouvant être effectué de la même manière qu’entre le matériau convertisseur et le support, ou pouvant être effectué de manière différente.
Le support peut servir de seconde électrode.
L’ensemble « support / première jonction / matériau convertisseur / seconde jonction / électrode » peut être dénommé « assemblage » dans la présente description. II doit fonctionner (mécaniquement, électriquement et acoustiquement) durablement et avec des caractéristiques stables dans des conditions sévères énumérées précédemment.
Par exemple, il est connu dans le brevet FR2977377 un traducteur ultrasonore dit « haute température » comprenant des jonctions à base d’indium et d’or et présentant de très bonnes propriétés de tenue à haute température.
Le traducteur ultrasonore haute température selon le brevet FR2977377 est illustré en figure 1A. II comprend une électrode supérieure 12 en acier ou métal, un convertisseur 10 en matériau piézoélectrique et un support 11 en acier ou en métal assurant l’interface entre le convertisseur et le milieu de propagation des ondes acoustiques, une première jonction J11 entre le support et le matériau piézoélectrique, une seconde jonction J12 entre le convertisseur et l’électrode supérieure. La première jonction consiste en un joint solide comprenant de l’or et de l’indium.
Le matériau piézoélectrique est de préférence du niobate de lithium.
La première jonction transmet les ondes acoustiques, et elle couple acoustiquement le convertisseur et le support.
La seconde jonction peut transmettre également les ondes acoustiques, en couplant acoustiquement le convertisseur et l’électrode. Mais elle peut aussi ne pas transmettre les ondes acoustiques, et réaliser ainsi un découplage acoustique du convertisseur et de l’électrode.
Comme illustré en figure 1B, le traducteur ultrasonore haute température comprend en outre un boîtier 20 intégrant l’assemblage composé du support, de la première jonction, de la seconde jonction, et de l’électrode supérieure, le support en acier ou en métal étant une lame intégrée audit boîtier, ou rapportée sur ledit boîtier.
Le matériau piézoélectrique nécessite pour un fonctionnement optimal à haute température une teneur constante en oxygène.
En effet, la plupart des matériaux piézoélectriques sont constitués d’oxydes et sont sujets à l'appauvrissement en oxygène, lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées, à l'intérieur d'un boîtier étanche, à des atmosphères réductrices ou à une faible pression partielle d'oxygène. Lorsqu'un élément piézoélectrique perd de l'oxygène, il devient plus conducteur de l'électricité, et cette perte sévère de résistivité, exacerbée par l'augmentation de la température, rend le capteur inopérant, peu fiable ou induit des dommages permanents.
Par exemple, les effets néfastes du phénomène dit de « perte d’oxygène » du niobate de lithium se manifestent à température élevée (supérieure à environ 350°C) sous faible pression partielle d’oxygène. Le cristal piézoélectrique en niobate de lithium subit une perte du signal acoustique lors d’un chauffage à haute température, dû à une perte de l’oxygène du cristal et à une diminution de la résistivité électrique.
Or, le boîtier est soumis, aux températures de fonctionnement (pouvant aller jusqu’à 550°C, voire 700°C), à une aydation sur sa surface interne et cette réaction appauvrit en oxygène l’atmosphère en contact avec le matériau piézoélectrique.
Même en choisissant un boîtier en acier inoxydable, la couche naturelle d’oxyde de chrome des aciers inoxydables fournit une protection insuffisante. En effet, l’acier inoxydable comprend des éléments qui peuvent encore combiner l’oxygène pour former une couche d’oxyde plus importante.
Pour contrecarrer ce phénomène, les surfaces internes du boîtier du traducteur ultrasonore haute température peuvent être oxydées préalablement à leur utilisation. Mais là encore, il y a un phénomène d’oxydation inévitable à haute température qui entraîne une consommation de l’oxygène présent dans le boîtier.
Pour pallier cette perte d’oxygène, le traducteur piézoélectrique peut comprendre des moyens d’aération permettant de renouveler l’oxygène présent dans le boîtier. Une aération est ainsi prévue, en tant que de besoin, pour maintenir le matériau piézoélectrique sous une pression partielle d’oxygène suffisante, à haute température.
Un moyen d’aération pour assurer le renouvellement de l’oxygène à l’intérieur du boîtier enfermant le matériau piézoélectrique peut être réalisé par des tubes d’aération 41,42 alimentant le boîtier, comme illustré en figure
1B.
Cependant, ces moyens d’aération rendent le traducteur ultrasonore complexe à manipuler.
D’autres inconvénients des moyens d’aération sont l’augmentation du diamètre de sortie pour l’instrumentation du boîtier, et globalement une taille de boîtier plus importante, une fabrication plus complexe du traducteur, et la nécessité d’alimenter en air le boîtier.
En outre, il y a un risque de bouchage des tubes d’aération, ce qui peut entraîner une dégradation des signaux au cours du temps.
Enfin, il peut y avoir un risque de fuite dû à l’intégration des tubes d’aération dans le boîtier (brèche ou fissure, dû soit à un défaut de raccordement, soit à un défaut de fabrication). Par exemple, l'humidité et/ou des fluides peuvent entrer dans le boîtier et produire de la corrosion, ou d'autres dommages internes sur le capteur, même quand il n'est pas en fonctionnement. Ce phénomène est d’autant plus dommageable lorsque le capteur est en immersion dans un fluide, une fuite entraînant sa dégradation et la pollution du milieu environnant.
Le même problème existe plus largement pour tout capteur comportant un matériau piézoélectrique disposé dans un boîtier hermétique.
Ainsi, par exemple, le même problème existe pour un accéléromètre piézoélectrique comprenant un élément actif piézoélectrique disposé dans un boîtier hermétique, ledit accéléromètre pouvant fonctionner à haute température, tel que décrit dans la demande de brevet US2012/0204644. La solution adoptée consiste à ajouter au boîtier hermétique de l'accéléromètre une petite section de métal faite d'argent (ou d'alliages d'argent) pour permettre la diffusion de l'oxygène à travers le métal, lorsqu'il est soumis à une température élevée. Cependant, le boîtier subit quand même au bout d’un certain temps une oxydation des surfaces préalablement traitées.
L’invention vise à surmonter les inconvénients précités.
L’invention vise à disposer d’un capteur piézoélectrique pouvant fonctionner à haute température sans dégradation des performances des éléments piézoélectriques dans le temps.
L’invention vise particulièrement à disposer d’un capteur piézoélectrique apte à éviter la perte d’oxygène, plus largement à maintenir une teneur constante en oxygène et à obtenir un fonctionnement optimal du matériau piézoélectrique.
EXPOSE DE L’INVENTION
Un objet de l’invention permettant d’atteindre ce but est un procédé de fabrication d’un capteur piézoélectrique comprenant les étapes suivantes :
- une étape de fourniture d’un boîtier en acier inoxydable ;
- une étape d’élaboration d’une solution d’un composé comprenant un élément métal ou métalloïde ;
- une étape de dépôt d’une couche de ladite solution sur au moins une surface intérieure du boîtier ;
- une étape d’oxydation de la couche de solution déposée ;
- une étape de mise en place d’un élément piézoélectrique à l’intérieur dudit boîtier ;
- une étape de fermeture du boîtier postérieure à l’ensemble des étapes précédentes.
L’étape de dépôt est postérieure à l’étape d’élaboration. L’étape d’oxydation est postérieure à l’étape de dépôt.
L’étape de mise en place d’un élément piézoélectrique à l’intérieur du boîtier est réalisée de préférence après l’étape d’oxydation, mais pourrait être réalisée avant.
L’étape de fourniture du boîtier peut être antérieure ou postérieure à l’étape d’élaboration. Elle est évidemment antérieure à l’étape de dépôt.
La fermeture du boîtier est de préférence hermétique.
Par élément, il faut comprendre un élément chimique de la classification périodique des éléments. II peut s’agir d’un élément métal ou d’un élément métalloïde.
Un élément métalloïde est un élément chimique dont les propriétés sont intermédiaires entre celles des métaux et des non-métaux ou sont une combinaison de ces propriétés. Les six éléments généralement reconnus comme métalloïdes sont le bore, le silicium, le germanium, l'arsenic, l'antimoine et le tellure.
Les éléments métaux comprennent les terres rares qui sont un groupe d’éléments métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium, l'yttrium, et les quinze lanthanides.
Le dépôt et l’oxydation de la couche de solution d’un composé comprenant un élément métal ou métalloïde conduit à une couche d’oxyde adhérente qui joue le rôle de barrière de diffusion et garantie une vitesse d’oxydation très lente de l’acier inoxydable.
Selon un mode de réalisation préféré, la solution est une solution de terres rares.
La solution de terres rares peut comprendre un composé à base de lanthane, d’yttrium ou de cérium. Elle peut comprendre une combinaison desdits composés. Selon un mode de réalisation particulier, la solution consiste en un composé à base de lanthane, d’yttrium ou de cérium, ou encore en une combinaison desdits composés.
La solution de terres rares peut comprendre un composé choisi parmi : un oxyde de lanthane, un hydroxyde de lanthane, un carbonate de lanthane, un acétate de lanthane, un oxalate de lanthane, un oxyde d’yttrium, un hydroxyde d’yttrium, un oxalate d’yttrium ou un oxyde de cérium, ou encore une combinaison desdits composés. Selon un mode de réalisation particulier, la solution consiste en un composé à base d’oxyde de lanthane, d’hydroxyde de lanthane, de carbonate de lanthane, d’acétate de lanthane, d’oxalate de lanthane, d’oxyde d’yttrium, d’hydroxyde d’yttrium, d’oxalate d’yttrium ou d’oxyde de cérium, ou encore en une combinaison desdits composés.
Selon un autre mode de réalisation, la solution comprend un composé à base de polysilazane. Selon un mode de réalisation particulier, la solution consiste en un composé à base de polysilazane.
Selon un autre mode de réalisation, la solution comprend un composé à base de zirconium, par exemple un oxyde de zirconium. Selon un mode de réalisation particulier, la solution consiste en un composé à base de zirconium.
Selon un mode de réalisation, l’étape de dépôt est réalisée par trempage du boîtier dans la solution (« dip coating » en anglais). Cette étape de trempage est suivie d’une étape de retrait.
Selon un mode de réalisation alternatif, l’étape de dépôt est réalisée par enduction centrifuge de la solution sur le boîtier (« spin coating » en anglais).
Selon un mode de réalisation alternatif, l’étape de dépôt est réalisée par pulvérisation de la solution sur le boîtier (« spray coating » en anglais).
Selon un mode de réalisation alternatif, l’étape de dépôt est réalisée par application au pinceau, au tampon ou à la brosse de la solution sur le boîtier.
Selon un mode de réalisation, les étapes d’élaboration de la solution et de dépôt d’une couche de ladite solution sur au moins une surface intérieure du boîtier sont réalisées par un procédé de type sol-gel.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé de type solgel comprend une étape de condensation de la couche de solution, ladite étape de condensation étant postérieure à l’étape de dépôt, et antérieure à l’étape d’oxydation. La température de condensation est de préférence inférieure ou égale à 100°C.
Selon un mode de réalisation préféré, l’étape d’oxydation est réalisée à une température supérieure à la température d’utilisation du capteur piézoélectrique. Cela permet de former une couche protectrice qui diminue fortement la désoxygénation des éléments piézoélectriques à haute température.
Selon un mode de réalisation particulier, l’étape d’oxydation est réalisée à une température supérieure à 500°C, de p-éférence à une température supérieure ou égale à 600°C.
Un autre objet de l’invention est un capteur piézoélectrique comprenant :
- un boîtier en acier fermé hermétiquement ;
- un élément piézoélectrique disposé à l’intérieur dudit boîtier.
Le capteur piézoélectrique comprend en outre une couche d’une solution d’un composé comprenant un élément métal ou métalloïde, ladite couche étant disposée sur au moins une surface intérieure du boîtier.
De préférence, la couche d’une solution d’un composé comprenant un élément métal ou métalloïde est oxydée à une température supérieure à la température d’utilisation dudit capteur piézoélectrique.
Selon un mode de réalisation préféré, la solution est une solution de terres rares.
La solution de terres rares peut comprendre un composé à base de lanthane, d’yttrium ou de cérium. Elle peut comprendre une combinaison desdits composés.
La solution de terres rares peut comprendre un composé choisi parmi : un oxyde de lanthane, un hydroxyde de lanthane, un carbonate de lanthane, un acétate de lanthane, un oxalate de lanthane, un oxyde d’yttrium, un hydroxyde d’yttrium, un oxalate d’yttrium ou un oxyde de cérium, ou encore une combinaison desdits composés.
Selon un mode de réalisation alternatif, la solution comprend un composé à base de polysilazane.
Selon un mode de réalisation alternatif, la solution comprend un composé à base de zirconium, par exemple un oxyde de zirconium.
Selon un mode de réalisation préféré, le capteur piézoélectrique est un traducteur ultrasonore haute température.
Selon un mode particulier, l’élément piézoélectrique est un convertisseur en matériau piézoélectrique, et le traducteur ultrasonore haute température comprend en outre, dans le boîtier :
- une électrode supérieure en acier ou métal,
- un support en acier ou en métal assurant l’interface entre le convertisseur et le milieu de propagation des ondes acoustiques,
- une première jonction entre le support et le convertisseur en matériau piézoélectrique, consistant en un joint solide comprenant de l’or et de l’indium
- une seconde jonction entre le convertisseur et l’électrode supérieure.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur piézoélectrique est accéléromètre.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit donnée à titre illustratif et non limitatif, faite en regard des figures annexées parmi lesquelles :
- les figures 1A et 1B illustrent un traducteur ultrasonore haute température de l’art antérieur ;
- la figure 2 illustre un capteur piézoélectrique selon l’invention ;
- la figure 3 illustre des courbes de variation de masse de l’acier inoxydable d’un boîtier non traité selon l’invention et d’un boîtier traité selon l’invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Les figures 1A et 1B ont déjà été décrites et ne seront pas reprises ici.
La figure 2 illustre un capteur piézoélectrique 1 selon l’invention, comprenant un boîtier 20 dans lequel est disposé au moins un élément actif piézoélectrique 10.
En outre, le capteur piézoélectrique 1 comprend une couche 30 d’une solution d’un composé comprenant des éléments métal ou métalloïdes, par exemple des terres rares. Ladite couche est déposée sur des surfaces intérieures dudit boîtier. Ladite couche déposée est ensuite oxydée, de préférence à une température supérieure à la température d’utilisation du capteur piézoélectrique 1.
Dans le cas d’un traducteur ultrasonore haute température, l’élément actif piézoélectrique 10 peut être un convertisseur en matériau piézoélectrique, et le capteur peut comprendre en outre, dans le boîtier 20, une électrode supérieure 12 en acier ou métal, un support 11 en acier ou en métal assurant l’interface entre le convertisseur et le milieu de propagation des ondes acoustiques, une première jonction Jn entre le support et le matériau piézoélectrique, une seconde jonction J12 entre le convertisseur et l’électrode supérieure. La première jonction Jn peut consister en un joint solide comprenant de l’or et de l’indium.
La figure 3 montre des courbes de variation de masse d’un acier inoxydable 304L durant 70h pour un boîtier non traité selon l’invention et pour un boîtier traité selon l’invention.
Sur le graphique de la figure 3, on constate que l’acier inoxydable 304L non traité (courbes a et b) s’oxyde de manière très significative après environ 20 heures. Ceci est lié à la formation d’oxydes contenant du fer tels que FeCr2O4 et Fe2O3. La couche d’oxyde a tendance à se décoller au refroidissement.
Le dépôt et l’oxydation d’une couche de lanthane selon le procédé de l’invention (courbes c et d) réduit la vitesse d’oxydation d’un facteur au moins dix, à tel point que le temps n’a pratiquement pas d’influence sur l’oxydation. Les courbes de prise de masse (exprimée en mg.cm'2) ont une allure qui témoigne d’une bonne protection du métal. Le lanthane se retrouve sous la forme de chromite de lanthane LaCrO3 et le dopage de la couche de chromine Cr2O3 favorise la diffusion anionique interne, une vitesse lente et une bonne l’adhérence de la couche.
Le dépôt et l’oxydation de la couche de lanthane conduit à une couche d’oxyde adhérente qui joue le rôle de barrière de diffusion et garantie une vitesse d’oxydation très lente de l’acier inoxydable.
Afin de réaliser les étapes d’élaboration d’une solution et de dépôt d’une couche de ladite solution sur au moins une surface à l’intérieur du boîtier, on utilise de préférence une méthode de type sol-gel, préalablement à l’étape d’oxydation.
Une méthode de type sol-gel met en oeuvre une première étape d’élaboration d’une solution d’hydroxyde de terres rares, la première étape étant aussi nommée réaction d’hydrolyse. La solution ainsi obtenue est appelée « sol ».
Selon un mode de réalisation particulier, on élabore une solution d’hydroxyde de lanthane.
A titre d’exemple, une solution d’hydroxyde de lanthane est élaborée à partir de nitrates de lanthane. On mélange de l’eau, du nitrate de lanthane, et de l’ammoniaque, afin de former un précipité d’hydroxyde de lanthane, selon la réaction :
La(aq) + 3°¾) θ Ta(O//)3(s)
Le précipité d’hydroxyde de lanthane est ensuite mis en solution dans de l’acide jusqu’à une stabilisation du pH. La concentration finale est ajustée avec de l’eau. On obtient une solution ionique d’hydroxyde de lanthane.
La méthode de type sol-gel comprend ensuite une seconde étape de dépôt d’une couche mince de la solution d’hydroxyde de terres rares (par exemple de la solution d’hydroxyde de lanthane) sur une ou plusieurs surfaces internes du boîtier.
L’étape de dépôt peut être réalisée en plongeant le boîtier à revêtir dans la solution élaborée, par exemple dans la solution d’hydroxyde de lanthane élaborée à partir des nitrates de lanthane.
Alternativement, l’étape de dépôt peut être réalisée par application de la solution élaborée sur une ou plusieurs surfaces du boîtier à l’aide d’un pinceau, ou encore alternativement par pulvérisation de la solution élaborée sur une ou plusieurs surfaces du boîtier.
La méthode de type sol-gel comprend ensuite une troisième étape de densification (également nommée étape de condensation) de la couche mince, à une température inférieure ou égale à 100°C, voire à température ambiante. On obtient ainsi un « gel ».
L’étape de condensation forme une couche de type « gel » de quelques microns d’épaisseur.
L’étape de condensation est suivie par une étape d’oxydation à chaud de la couche de solution. Pendant l’étape d’oxydation, ladite couche réagit avec les constituants métalliques de l’acier inoxydable, en formant d’autres oxydes plus protecteurs que la couche de chromine présente naturellement.
La durée de l’étape d’oxydation est de préférence plusieurs heures. La durée est de préférence supérieure à 24 heures, préférentiellement supérieure à 48 heures et encore plus préférentiellement supérieure à 72 heures.
En outre, l’oxydation est de préférence réalisée à une température supérieure à la température d’utilisation du capteur piézoélectrique, soit supérieure à 500°C, et de préférence supérieure ou égale à 600°C. Cela permet de former une couche protectrice qui diminue fortement dans des conditions d’utilisation spécifiques la désoxygénation des éléments piézoélectriques à haute température.
Ce procédé simple à mettre en oeuvre et très économique permet une augmentation de la durée de vie du capteur piézoélectrique et une meilleure résistance à l’oxydation dudit capteur.
Les différents modes peuvent être combinés entre eux.
En outre, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation entrant dans la portée des revendications.
Les capteurs piézoélectriques peuvent être des accéléromètres, des TUSHT, ou encore d’autres capteurs, et notamment des capteurs qui sont susceptibles de relâcher de l’oxygène à des températures supérieures ou égales à 500°C.
Claims (21)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d’un capteur piézoélectrique (1) comprenant les étapes suivantes :- une étape de fourniture d’un boîtier (20) en acier inoxydable ;- une étape d’élaboration d’une solution d’un composé comprenant un élément métal ou métalloïde ;- une étape de dépôt d’une couche de ladite solution sur au moins une surface intérieure du boîtier (20) ;- une étape d’oxydation de la couche de solution déposée ;- une étape de mise en place d’un élément piézoélectrique (10) à l’intérieur dudit boîtier ;- une étape de fermeture hermétique du boîtier (20), postérieure à l’ensemble des étapes précédentes.
- 2. Procédé selon la revendication 1, la solution étant une solution de terres rares.
- 3. Procédé selon la revendication 2, la solution de terres rares comprenant un composé à base de lanthane, d’yttrium, de cérium ou une combinaison desdits composés.
- 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, la solution de terres rares comprenant un composé choisi parmi un oxyde de lanthane, un hydroxyde de lanthane, un carbonate de lanthane, un acétate de lanthane, un oxalate de lanthane, un oxyde d’yttrium, un hydroxyde d’yttrium, un oxalate d’yttrium, un oxyde de cérium ou une combinaison desdits composés.
- 5. Procédé selon la revendication 1, la solution comprenant un composé à base de polysilazane.
- 6. Procédé selon la revendication 1, la solution comprenant un composé à base de zirconium, par exemple un oxyde de zirconium.
- 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, l’étape de dépôt étant réalisée par trempage du boîtier dans la solution.
- 8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, l’étape de dépôt étant réalisée par enduction centrifuge de la solution sur le boîtier.
- 9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, l’étape de dépôt étant réalisée par pulvérisation de la solution sur le boîtier.
- 10. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, l’étape de dépôt étant réalisée par application au pinceau, au tampon ou à la brosse de la solution sur le boîtier.
- 11. Procédé l’une des revendications 1 à 10, les étapes d’élaboration de la solution et de dépôt d’une couche de ladite solution sur au moins une surface intérieure du boîtier étant réalisées par un procédé de type sol-gel.
- 12. Procédé selon la revendication 11, le procédé de type sol-gel comprenant une étape de condensation de la couche de solution à une température inférieure ou égale à 100°C, ladite étape de condensation étant postérieure à l’étape de dépôt, et antérieure à l’étape d’oxydation.
- 13. Procédé selon l’une des revendications 1 à 12, l’étape d’oxydation étant réalisée à une température supérieure à la température d’utilisation du capteur piézoélectrique.
- 14. Procédé selon l’une des revendications 1 à 13, l’étape d’oxydation étant réalisée à une température supérieure à 500°Q de préférence à une température supérieure ou égale à 600°C.
- 15. Capteur piézoélectrique (1) comprenant :- un boîtier (20) en acier fermé hermétiquement ;- un élément piézoélectrique (10) disposé à l’intérieur dudit boîtier ;caractérisé en ce que le capteur piézoélectrique (1) comprend en outre une couche (30) d’une solution d’un composé comprenant un élément métal ou métalloïde, ladite couche étant disposée sur au moins une surface intérieure du boîtier (20) et étant oxydée à une température supérieure à la température d’utilisation dudit capteur piézoélectrique.
- 16. Capteur piézoélectrique (1) selon la revendication 15, la solution étant une solution de terres rares, comprenant de préférence un composé à base de lanthane, d’yttrium, de cérium ou une combinaisons desdits composés.
- 17. Capteur piézoélectrique (1) selon la revendication 16, la solution de terres rares comprenant un composé choisi parmi un oxyde de lanthane, un hydroxyde de lanthane, un carbonate de lanthane, un acétate de lanthane, un oxalate de lanthane, un oxyde d’yttrium, un hydroxyde d’yttrium, un oxalate d’yttrium, un oxyde de cérium ou une combinaison desdits composés.
- 18. Capteur piézoélectrique (1) selon la revendication 15, la solution comprenant un composé à base de polysilazane.
- 19. Capteur piézoélectrique (1) selon la revendication 15, la solution comprenant un composé à base de zirconium, par exemple un oxyde de zirconium.
- 20. Capteur piézoélectrique (1) selon l’une des revendications 15 à 19, formant un traducteur ultrasonore haute température, l’élément piézoélectrique (10) étant un convertisseur en matériau piézoélectrique, et le capteur piézoélectrique (1) comprenant en outre, dans le boîtier (20) :- une électrode supérieure (12) en acier ou métal,- un support (11) en acier ou en métal assurant l’interface entre le convertisseur et le milieu de propagation des ondes acoustiques,- une première jonction (Jn) entre le support (11) et le convertisseur (10) en matériau piézoélectrique, consistant en un joint solide comprenant de l’or et de l’indium,- une seconde jonction (J12) entre le convertisseur (10) et l’électrode supérieure (12).
- 21. Capteur selon l’une des revendications 15 à 19, formant un 5 accéléromètre.
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