CA2872590C - Procede d'analyse pour quantifier un niveau de proprete d'une surface d'une piece - Google Patents

Abstract

Procédé d'analyse pour quantifier un niveau de propreté et/ou d'activation d'une surface (S) d'une pièce (P) conductrice électriquement. Le procédé comprend : le positionnement dans un électrolyte (1) contenant des ions d'une contre-électrode (2) et de la surface (S) de la pièce (P); l'application à l'aide d'un générateur (G) de courant électrique d'une tension électrique (V) entre la contre-électrode (2) et la surface (S) de la pièce (P) dont on cherche à quantifier le niveau de propreté et/ou d'activation; la mesure de l'évolution dans le temps de l'intensité (I) du courant circulant entre la contre-électrode (2) et ladite surface (S) de la pièce conductrice (P); l'évaluation d'un niveau de propreté et/ou d'activation de la surface (S) en fonction de ladite mesure d'évolution de l'intensité (I).

Description

PROCEDE D'ANALYSE POUR QUANTIFIER UN NIVEAU DE PROPRETE
D'UNE SURFACE D'UNE PIECE
L'invention porte sur le domaine des procédés et dispositifs permettant d'analyser le niveau de propreté
et/ou d'activation d'une surface d'une pièce conductrice électriquement.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
L'évaluation de la propreté d'une surface d'une pièce est particulièrement utile si l'on souhaite appliquer sur cette surface un traitement de surface ou une couche de revêtement dont la qualité pourrait être affectée par un défaut de propreté. La mesure de propreté
permet par exemple qualifier la préparation de la pièce préalablement au traitement de surface. On note qu'un défaut de propreté de la surface peut conduite une fragilisation de la couche de revêtement formée sur la pièce et dans certains cas à une fragilisation de la pièce elle-même.
Il est connu un procédé d'analyse de la propreté
d'une pièce consistant à évaluer sa mouillabilité de la pièce en observant la forme prise par un film d'eau versé
sur la pièce. En fonction de la répartition du film d'eau sur la pièce on peut localiser des zones de la pièce présentant des défauts de préparation. Un inconvénient de cette mesure est qu'elle est peu précise car elle ne permet l'observation que de pollutions macroscopiques et hydrophobes. Un autre inconvénient de ce test est qu'il est qualitatif et non quantitatif.
OBJET DE L'INVENTION
Un objet de la présente invention est un procédé
et/ou un dispositif permettant de quantifier la propreté
et/ou l'activation d'une surface d'une pièce.
RESUME DE L'INVENTION
A cet effet l'invention porte sur un procédé
d'analyse pour quantifier un niveau de propreté et/ou

2 d'activation d'une surface d'une pièce conductrice électriquement. Ce procédé est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend :
- le positionnement dans un électrolyte contenant des ions d'une contre- électrode et de la surface de la pièce dont on veut quantifier le niveau de propreté et/ou d'activation ;
- l'application à l'aide d'un générateur de courant électrique d'une tension électrique entre la contre-électrode et la surface de la pièce dont on cherche à quantifier le niveau de propreté et/ou d'activation ;
- la mesure de l'évolution dans le temps de l'intensité du courant circulant entre la contre-électrode et ladite surface de la pièce conductrice ;
- l'évaluation d'un niveau de propreté et/ou d'activation de la surface en fonction de ladite mesure d'évolution de l'intensité.
Pour la compréhension de l'invention, on note que l'activation est la capacité d'une surface électriquement conductrice à interagir avec un environnement électrolytique. Plus cette activation est grande, meilleures seront les réactions électrochimiques de surfaces. Ainsi, une surface bien activée améliorera le rendement de Faraday (économie électrique, gain de temps) et amènera à une meilleure adhérence d'un dépôt électrolytique.
La pièce dont on veut quantifier le niveau de propreté et/ou d'activation doit être conductrice électriquement au moins au niveau de la surface dont on quantifie la propreté et/ou l'activation.
Le courant qui circule entre la surface de pièce et la contre-électrode en passant par l'électrolyte entre la surface de pièce et la contre-électrode est affecté
par le degré de propreté et/ou d'activation de cette

3 PCT/EP2013/059823 surface. Comme la surface de pièce et la distance séparant la contre-électrode de cette surface de pièce sont des constantes (préférentiellement, cette surface et cette distance sont connue et prédéterminée avant la mesure), on observe que l'évolution de l'intensité du courant circulant entre la contre électrode et la surface de pièce dépend essentiellement de la propreté et/ou de l'activation de cette surface qui détermine en particulier sa conductivité surfacique tant à un niveau macroscopique qu'au niveau microscopique. Ainsi, le procédé de l'invention permet de détecter plusieurs types de défauts de pièce pouvant impacter la conductivité
surfacique de cette pièce. De tels défauts peuvent être macroscopiques, microscopiques, hydrophiles, hydrophobes, et même sous-jacents à la surface de la pièce et donc invisibles par une simple observation visuelle. Comme on le verra par la suite, le procédé selon l'invention fait appel à des propriétés physiques de la Loi de COTTRELL
qui est une loi d'électrochimie.
Cette loi démontre que la courbe de variation d'intensité du courant dans le temps dépend de la cinétique de diffusion molaire de l'élément ionique réduit dans l'électrolyte. Or, cette diffusion molaire dépend elle-même de l'état de la surface de la pièce et en particulier de sa propreté et/ou de son activation.
Ainsi, en observant l'évolution dans le temps de l'intensité, et connaissant en outre une forme type d'évolution dans le temps de l'intensité mesurée avec une pièce de référence dite propre, on peut évaluer l'état de propreté et/ou d'activation de la pièce mesurée par rapport à l'état de propreté et/ou d'activation de la pièce de référence dite pièce propre.
On note qu'il est particulièrement innovant de quantifier le niveau d'activation d'une surface conductrice à l'aide du procédé non destructif selon

4 l'invention.
Le procédé de l'invention permet ainsi de quantifier objectivement l'état de propreté et/ou d'activation pour par exemple décider objectivement du type de traitement auquel la pièce doit être soumise.
L'invention permet d'ajuster le niveau de propreté et/ou d'activation souhaité en fonction du domaine d'utilisation de la pièce. Ainsi, une pièce destinée à un environnement peu contraignant peut accepter un niveau de propreté et/ou d'activation inférieur à une pièce destinée à un environnement contraignant.
L'invention porte également sur des procédés de production d'un élément tel qu'un élément mécanique d'aéronef utilisant l'un quelconque des modes de réalisation du procédé d'analyse décrits dans la présente demande de brevet.
Un premier mode de réalisation du procédé de production d'un élément selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que :
- on soumet l'élément et une pièce à une même opération de préparation de surfaces ; puis - on quantifie un niveau de propreté et/ou d'activation d'une surface de la pièce ainsi préparée en mettant en uvre le procédé d'analyse selon l'un quelconque des modes décrits dans la présente demande ;
puis - si le niveau de propreté et/ou d'activation ainsi quantifié de la surface de pièce est considéré
satisfaisant par rapport à des critères prédéterminés, alors on soumet l'élément à une opération complémentaire de traitement de sa surface ; et - si le niveau de propreté et/ou d'activation ainsi quantifié de la surface de pièce est considéré
insatisfaisant par rapport aux critères prédéterminés, alors on soumet à nouveau l'élément à l'opération de préparation de surface.
Par opération complémentaire de traitement de surface on entend une opération visant à conférer à
l'élément une caractéristique supplémentaire comme un

5 traitement anticorrosion ou une amélioration de la dureté
de l'élément ou une protection surfacique. Par exemple une opération complémentaire peut consister en l'application d'une couche d'un revêtement sur l'élément comme une couche de peinture, une couche de revêtement métallique déposée via un bain électrolytique, ou une couche de revêtement déposée par projection d'un mélange pulvérulent.
Ce mode permet d'évaluer la propreté et/ou l'activation de l'élément que l'on produit en utilisant plusieurs pièces / éprouvettes de mesure de propreté. La propreté/activation de l'élément est ainsi évaluée sans avoir à réaliser de test directement sur l'élément. On limite ainsi le risque de polluer / dégrader l'élément lors de l'analyse.
Comme la réalisation de l'opération complémentaire sur l'élément est conditionnée par l'atteinte préalable d'un niveau de propreté /
d'activation donné, on constate que cet élément présente statistiquement moins de défauts qu'un élément subissant cette même opération complémentaire alors qu'il n'a pas atteint le niveau de propreté/activation donné.
Selon un second mode de réalisation du procédé de production d'un élément, on utilise non pas une seule pièce / éprouvette comme dans le premier mode de réalisation précité, mais on utilise plusieurs pièces /
éprouvettes pour évaluer statistiquement la propreté/l'activation de l'élément.
Ce second mode de réalisation du procédé de production de l'élément est essentiellement caractérisé
en ce que :

6 - on soumet l'élément et plusieurs pièces à la même opération de préparation de surfaces (typiquement, une opération de préparation de surface est une opération de nettoyage ou de dégraissage réalisée par exemple dans un bain contenant des produits lessiviels) ; et - on met en uvre le procédé d'analyse selon l'un quelconque des modes décrits dans la présente demande afin de quantifier pour chaque pièce ainsi préparée un niveau de propreté et/ou d'activation de surface, puis - si ces niveaux de propreté et/ou d'activation ainsi quantifiés des surfaces des pièces sont considérés satisfaisants par rapport à des critères prédéterminés, alors on soumet l'élément à une opération complémentaire de traitement de sa surface ; et - si ces niveaux de propreté et/ou d'activation ainsi quantifiés des surfaces des pièces sont considérés insatisfaisants par rapport aux critères prédéterminés, alors on soumet à nouveau l'élément à l'opération de préparation de surface.
Ici encore, on conditionne la mise en uvre de l'opération de traitement de surface à l'atteinte préalable d'un niveau de propreté et/ou d'activation estimé de l'élément via les mesures réalisées sur les pièces / éprouvettes.
Grâce à l'invention, le traitement de surface réalisé sur l'élément est de meilleure qualité que si l'on n'avait pas préalablement mesuré / évalué la propreté et/ou l'activation.
En effet, si l'opération de traitement de surface consiste à appliquer une couche, cette couche sera appliquée une fois que le niveau de propreté et/ou d'activation estimé de l'élément sera atteint. Dans le cas où ce niveau estimé n'est pas atteint, on réalise alors une opération complémentaire de préparation de la surface de l'élément jusqu'à ce que le niveau de propreté

7 et/ou d'activation requis soit atteint pour réaliser l'opération complémentaire de traitement de surface.
Ainsi, grâce à l'invention, on peut améliorer statistiquement la qualité d'accroche de la couche formée sur l'élément.
L'invention concerne enfin un dispositif de quantification d'un niveau de propreté et/ou d'activation d'une surface d'une pièce conductrice électriquement. Ce dispositif est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend :
- une enceinte pour l'introduction d'un électrolyte contenant des ions ;
- des moyens d'étanchéité s'étendant à la périphérie d'une ouverture de l'enceinte, ces moyens d'étanchéité étant agencés pour réaliser une étanchéité
entre une zone interne de l'enceinte destinée à contenir l'électrolyte et une portion de la pièce conductrice électriquement contenant ladite surface disposée en vis-à-vis d'une zone interne de l'enceinte ;
- une contre-électrode disposée dans l'enceinte, en vis-à-vis de l'ouverture d'enceinte ;
- un générateur de courant électrique relié à la contre électrode ;
- préférentiellement une électrode de référence utilisée pour réguler le courant délivré par le générateur ; et - des moyens de liaison électrique agencés pour pouvoir relier électriquement au moins une zone de ladite pièce et ledit générateur ;
- le générateur étant agencé pour délivrer une tension entre la contre-électrode et les moyens de liaison électrique ;
- le dispositif comportant en outre des moyens de mesure de l'évolution dans le temps d'une intensité de courant circulant entre la contre-électrode et les moyens

8 de liaison électrique.
Ce dispositif de l'invention est particulièrement adapté pour mettre en uvre l'un quelconque des procédés d'analyse selon l'invention.
Grâce à ce dispositif, on place l'ouverture d'enceinte face à une portion conductrice de la pièce. La surface de la pièce dont on veut évaluer la propreté
et/ou l'activation se trouve alors en vis-à-vis de l'ouverture d'enceinte et de la contre-électrode. Puis on introduit dans l'enceinte l'électrolyte et les ions, cet électrolyte étant en contact d'une part avec la contre électrode et d'autre part avec la surface de la pièce qui est à distance de la contre électrode. Le générateur délivre alors le courant de tension continue et les moyens de mesure évaluent l'évolution de l'intensité du courant passant entre la contre électrode et la surface de pièce.
Comme on l'a déjà expliqué cette mesure permet de caractériser la propreté et/ou l'activation de la surface de pièce.
Idéalement, ce dispositif comporte des moyens automatisant l'analyse et délivrant automatiquement une étiquette (par étiquette, on entend une information pouvant être sous la forme d'une instruction électronique et/ou d'une impression papier) représentative de la propreté et/ou de l'activation de la surface de la pièce mesurée. En fonction de cette information, l'opérateur peut décider du traitement complémentaire qu'il doit ou non faire subir à la pièce ou à l'élément qu'il produit.
Comme on le verra ci-après, la mesure du courant peut se faire grâce à un potentiel choisi par rapport à
une référence connue.
Un tel dispositif est peu couteux à mettre en uvre, utilisable simplement par un opérateur non spécialisé dans l'analyse d'état de surface, utilisable

9 directement dans l'atelier de production pour mesurer la propreté et/ou l'activation d'une pièce ou d'un élément.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention (procédés et dispositif) ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à
titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
- la figure 1 présente un premier mode de réalisation d'un dispositif permettant de mettre en uvre les procédés selon l'invention ;
- la figure la présente une vue de face d'une pièce présentant une surface dont on veut évaluer la propreté et/ou l'activation;
- la figure lb présente une vue de dos de la pièce de la figure la ;
- la figure 2 présente des courbes de variation de l'intensité mesurée en fonction du temps avec une surface conductrice de référence, le temps T étant ici exprimé en abscisse suivant la formule -\/ (1/T) (pour faciliter la compréhension de ce graphique la correspondance de temps T en secondes est également donnée) ;
- la figure 3 présente un exemple de trois courbes d'évolution d'intensité en fonction du temps mesurées sur différentes pièces à l'aide du procédé et du dispositif de l'invention (le temps étant ici présenté en abscisse suivant une échelle -\/ (1/T) et suivant une échelle non linéaire T en secondes) ;
- la figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du dispositif d'analyse de l'invention permettant la quantification d'un niveau de propreté
et/ou d'activation sur une surface conductrice électriquement d'une pièce.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Comme indiqué précédemment, l'invention porte sur un procédé d'analyse adapté pour quantifier la propreté
et/ou l'activation d'une surface électriquement conductrice d'une pièce.
5 La quantification de la propreté et/ou de l'activation d'une surface est importante pour par exemple conditionner la réalisation d'une étape de nettoyage ou d'une étape de traitement de la surface de la pièce ou d'un élément associé à la pièce lorsque la

10 surface analysée est considérée suffisamment propre.
Typiquement la pièce conductrice est un alliage métallique tel qu'un alliage acier, un alliage aluminium, ou un alliage de nickel.
Comme on le verra par la suite, cette pièce P
peut être :
- une pièce prise dans une ligne de production telle qu'une tige d'atterrisseur d'aéronef ; ou - une éprouvette utilisée pour évaluer indirectement la propreté et l'activation d'un élément produit dans une ligne de production (par exemple l'élément peut être une tige d'atterrisseur et la pièce est alors une éprouvette ayant subi les mêmes traitements que la tige, cette pièce éprouvette étant préférentiellement constituée du même matériau que l'élément de production).
Pour analyser la propreté / l'activation de la surface conductrice S, on délimite la surface S à
analyser de la pièce P ce qui permet d'avoir une surface de dimensions fixes. La délimitation de la surface S
permet de fixer un paramètre influant de l'évolution de l'intensité I de courant entre la pièce P et la contre-électrode 2.
La surface S est délimitée pour être constante d'une pièce P à une autre favorisant ainsi la reproductibilité des conditions de mesures et permettant

11 une comparaison entre les résultats mesurés.
Les évolutions d'intensité mesurées, en utilisant les mêmes paramètres de mesure (même électrolyte, même distance D entre la contre-électrode et la surface S, même dosage ionique), sur deux pièces distinctes ayant une même valeur de surface S sont comparables entre elles. Comme on le verra par la suite, si l'une de ces pièces est considérée comme pièces P de référence Pref, alors on peut quantifier la propreté / l'activation de l'autre pièce P en comparant des caractéristiques des évolutions d'intensité mesurées sur ces pièces Pref et P.
Une première manière de délimiter la surface S
est illustrée aux figures la et lb où l'on applique sur l'électrode P une couche isolante électriquement 9 (en l'occurrence un film plastifié autocollant) sur toute la portion de la pièce destinée à être en contact avec l'électrolyte à l'exception de la surface S. Sur la figure lb, on voit une autre des deux faces de la pièce éprouvette P. Cette face est intégralement recouverte de la couche isolante 9 à l'exception d'une zone de liaison électrique 12 destinée à être éloignée de l'électrolyte.
Sur la figure la, une bande isolante 9 sépare la zone de liaison électrique 12 de la surface S. Le niveau d'électrolyte est situé au dessus de la surface S et au niveau de la bande isolante, sans toucher la zone 12.
Ainsi, même si le niveau d'électrolyte vient à varier tout en restant au niveau de la bande isolante 9, on est certain de toujours avoir la même valeur de surface S
immergée en contact électrique avec l'électrolyte.
Une autre manière de limiter cette surface S pour qu'elle soit constante et homogène d'une pièce à l'autre est visible à la figure 4. Sur cette figure le dispositif de quantification 0 d'un niveau de propreté /
d'activation d'une surface S comprend une enceinte 4 pour l'introduction de l'électrolyte 1. Des moyens

12 d'étanchéité 5 s'étendant à la périphérie d'une ouverture 6 de l'enceinte 4. Ici ces moyens d'étanchéité 5 sont formés par un joint souple annulaire de l'ouverture 6. Ce joint est agencé pour que lorsqu'il est plaqué sur une surface plane, il y réalise une étanchéité et préférentiellement forme une ventouse annulaire permettant de maintenir le joint plaqué sur la pièce P.
Pour cela, ce joint présente une gorge annulaire formant ventouse (conférant d'une part une fonction d'étanchéité
entre une zone interne 12 de l'enceinte 4 et une portion de la pièce et d'autre part une fonction de maintien de l'enceinte 4 sur la pièce P). La surface S est délimitée par le pourtour interne de ce joint (l'enceinte est rigide et maintient la forme du joint pour que la surface délimité reste constante entre deux pièces). Seule la surface S de la pièce P est alors en vis-à-vis de l'ouverture 6 pour être mise en contact avec l'électrolyte 1 contenu dans l'enceinte 4.
Grâce à ces caractéristiques des moyens d'étanchéité 5, pour toute pièce présentant une portion de pièce de forme géométrique donnée, en réalisant l'étanchéité contre la portion de pièce P, on aura toujours la même surface délimitée S.
Selon le procédé de l'invention, et comme illustré aux figures 1 et 4, pour analyser / mesurer la propreté / l'activation de la surface S :
- on positionne dans l'enceinte 4 une contre-électrode 2 et la surface S de la pièce pour qu'elles soient en vis-à-vis l'une de l'autre et soient éloignées entre elles d'une distance fixe D prédéterminée ;
- on positionne dans l'enceinte 4 une électrode de référence 3 pour qu'elle soit aussi à distance fixe de la surface S ;
- on utilise des moyens de liaison électrique 7 pour relier électriquement au moins une zone de la pièce

13 P et un générateur G de courant.
On fait en sorte que la contre électrode 2 et l'électrode de référence 3 soient fixées via des moyens de fixations tels que les distances entre la surface S et ces électrodes 2, 3 restent constantes pendant la mesure et soient reproduites lorsque l'on remplace la pièce P
par une autre pièce P présentant une portion de forme géométriquement identique.
Dans le cas présent l'électrode de référence 3 est du type électrode au calomel saturée en chlorure de potassium ou du type Ag/AgC1 (par exemple avec double chambre électrolytique KCL3m01/L et pont salin) et la contre électrode 2 est du type platine ou Or.
Une fois ces électrodes 2, 3 et la surface S
mises en place dans l'enceinte, l'électrolyte y est introduit. Le générateur G de courant électrique I qui est relié électriquement à la contre électrode 2, à
l'électrode de référence 3 et à la surface S via les moyens de liaison électrique 7 est alors alimenté pour générer un courant de tension continue prédéterminée. Sur la figure 1 les moyens de liaison électrique 7 comportent une pince conductrice électriquement serrant une portion émergée de la pièce P. Sur la figure 4, les moyens de liaison électrique 7 comprennent au moins un contact électrique fixé sur une partie conductrice de la pièce métallique P et à distance de l'enceinte et de la surface S qui se trouve orientée vers l'intérieur de l'enceinte.
On note que dans un cas particulier, le joint d'étanchéité peut comporter des portions électriquement conductrices placées à l'extérieur de l'enceinte, à
distance de l'électrolyte, pour permettre de relier électriquement la surface S au générateur G sans que ces moyens de liaison 7 n'entrent en contact avec l'électrolyte 1.
Le générateur G délivre une tension constante V

14 entre la contre-électrode 2 et les moyens de liaison électrique 7, ce qui permet d'avoir une tension constante V' entre la surface S et la contre-électrode 2. Cette tension électrique V appliquée entre la contre-électrode 2 et les moyens de liaison électrique 7 reliés à la surface S est évaluée / régulée par mesure à l'aide de l'électrode de référence 3. L'intensité I du courant entre la contre-électrode 2 et la surface S est mesurée à
l'aide d'un ampèremètre appartenant à des moyens de mesure M de l'évolution dans le temps d'une intensité I.
L'évolution de l'intensité I est mémorisée pour être par la suite analysée.
On note que le générateur G et les moyens de mesure M
peuvent appartenir à un potentiostat relié aux électrodes 2, 3 et aux moyens 7, ce potentiostat enregistrant les résultats de la mesure de I. On note aussi que pour le bon fonctionnement du dispositif, une résistance cathodique peut être obtenue en utilisant un câble cathodique présentant une résistance prédéterminée.
Comme le générateur de courant G est régulé pour que la tension électrique V reste constante alors la tension V' (c'est-à-dire la tension entre la surface S et la contre-électrode 2) reste également constante pendant la mesure d'évolution dans le temps de l'intensité I. La régulation de tension est telle que la valeur absolue de ces tensions constantes V ou V' reste inférieure ou égale à un seuil de tension prédéterminé. En l'occurrence le seuil de tension est inférieur à 0.5 Volts, préférentiellement inférieur à 0.2 Volts et préférentiellement inférieur ou égal à 0.15 Volts et supérieur à 0.05 Volts. Préférentiellement, la tension constante V est choisie pour être égale au seuil de 0.15 Volts ce qui permet d'éviter de dégrader la surface S
lors de l'analyse puisque la tension V' qui est inférieure ou égale à V ne dépassera pas 0.15 Volts.

Le dispositif de l'invention réalise une mesure de type voltampérométrique à trois électrodes permettant de caractériser l'évolution de la réaction électrochimique dans un électrolyte 1. Pour réguler la 5 tension constante V' appliquée entre la contre-électrode 2 et la surface S, on mesure une tension représentative de la tension entre l'électrode de référence 3 et la surface S. La mesure de l'intensité I permet de quantifier l'écoulement de charges au niveau de la 10 surface S alors que la tension V et la tension V' restent constantes.
Selon la Loi de COTTRELL simplifiée relative aux propriétés électrochimiques on a :
I = n.F.S' .00 .D0 1/2.-\/(1/t) = K.-\/(1/t)

15 Avec : I : intensité (A ou C/s) n : nombre d'électrons échangés par le système F : Constante de Faraday = 96500 C/mol S' : surface active cathodique (m2) CO : Concentration initiale en élément réduit (mol/m 3) DO : diffusion molaire de l'élément réduit (m2/s) En relevant les valeurs de courant I au cours du temps T puis en traçant la courbe I = f((1/t), comme illustré sur la figure 2, on peut alors déduire le paramètre K qui est la valeur de pente K de la droite obtenue sur une plage de temps de mesure X. Pour une pièce P d'indice n, on obtient une droite Dn de pente Kn caractérisant notamment la surface cathodique de cette pièce Pn.
Le paramètre K, Kn est représentatif de la vitesse de variation de l'intensité I mesurée sur la plage de temps de mesure X. En comparant ce paramètre avec une valeur seuil prédéterminée Kref mesurée sur une pièce de référence Pref (cette pièce est considérée comme optimale au niveau de sa préparation de surface S), on peut alors attribuer à la surface S une valeur

16 quantifiant son niveau de propreté et d'activation.
La comparaison entre Kn et Kref est réalisée en calculant le rapport Kn/Kref (en %).
Kn est la pente de la droite de régression linéaire de la variation d'intensité I mesurée sur une plage temporelle X avec la pièce Pn à tester et soumise au potentiel constant V'.
KRef est la pente de la droite de régression linéaire de la variation d'intensité I mesurée sur une plage temporelle X avec la pièce de référence PRef et soumise au potentiel constant V'.
Comme on le voit sur la figure 2, la plage X
commence après avoir alimenté en courant la contre électrode pendant un temps prédéterminé
préférentiellement supérieure à 5 secondes et préférentiellement compris entre 10 et 20 secondes. La courbe d'évolution de l'intensité I est plus représentative de la propreté / de l'activation de la surface S sur la plage X qu'elle ne l'est sur la plage Y
(la plage Y s'étend entre le début de l'alimentation en courant de la contre-électrode et le début de la plage X).
La figure 3 représente, sur la plage X, les courbes Cl, C2, Cref d'évolutions respectives d'intensités I pour différentes pièces Pl, P2, PRef.
La courbe C2 correspond à la variation d'intensité I mesurée avec une pièce P2 graissée et ayant séjourné quelques secondes dans un bain de dégraissage.
La courbe Cl correspond à la variation d'intensité I mesurée avec une pièce P1 ayant subi un traitement de nettoyage / dégraissage supérieur à celui de la pièce P2.
La courbe Cref correspond à la variation d'intensité I mesurée avec la pièce de référence Pref qui est parfaitement dégraissée (Pref a été préparée par

17 immersion en bain dégraissant sur une durée au moins six fois supérieure à la durée d'immersion de la pièce Pl, puis Pref a été préparée par une finition surfacique à
l'acétone appliqué avec une lingette, suivi d'un double traitement de dégraissage et d'une nouvelle finition à
l'acétone suivie d'un sablage et d'une finition polissage miroir).
Sur cette figure 3, la plage Y n'apparait pas car elle est considérée peu pertinente pour estimer la préparation de la surface S, et seule la plage X est représentée. L'origine temporelle de la mesure a été
décalée pour coïncider avec le début de la plage pertinente X.
Par une méthode de régression linéaire avec un coefficient R2 supérieur à 0.9 impliquant que la régression linéaire représente correctement le phénomène, on calcule pour chacune de ces courbes Cl , C2, CRef les pentes respectives des droites de régression linéaires correspondantes Kl, K2, KRef. Dans le cas présent, pour définir ces droites de régressions linéaires, on a supprimé les premières valeurs de I mesurées sur la plage Y car plus on avance dans le temps et plus le phénomène est représentatif de la propreté / de l'activation de la surface S. On obtient ici un R2 supérieur ou égal à 0.95, et K1 = -7, 21*10-5, K2 = -1, 0026*10-4 et KRef = -1, 34*10-4 . Pour la courbe Cl, Kl/ Kref = 53.8%. Pour la courbe C2 :
K2/KRef = 74.8%. Enfin, et de manière logique, pour la courbe CRef : KRef/KRef -100%.
On constate que plus la pièce est sale et plus le rapport Kn/KRef est faible. A contrario, plus la pièce est propre et plus le rapport Ke/KRef est important jusqu'à
atteindre la valeur de propreté / d'activation idéale de 100%. Ce ratio R = Kri/KRef est une valeur particulièrement précise qui permet de quantifier l'état de préparation /
d'activation de la pièce Pn et sa propreté de surface. En

18 fixant par exemple une valeur seuil du ratio R (par exemple R= 70%), on peut alors dire qu'une pièce dont le ratio R est inférieur à 70% est impropre et doit subir une préparation de surface complémentaire alors qu'une pièce Pn dont le ratio R est supérieur à 70% est considérée comme propre et peut dès lors subir une étape de traitement de surface complémentaire, comme l'application d'une couche de peinture.
Pour la mise en uvre de l'invention, l'électrolyte 1 est le même pour chacune des mesures. Cet électrolyte 1 comporte :
- des sels choisis parmi des sels halogénés, des sels d'ammonium, des sels de carbonate, des sels organiques tels que des carboxylates, des sels de cyanure, des sels organo-magnésiens ; et - un solvant polaire pouvant être plus ou moins visqueux, par exemple des cétones, des alcools, des aldéhydes, des milieux aqueux, des gels ;
- au moins un acide et/ou au moins une base présent ou non naturellement dans le solvant.
L'acide est choisi dans le groupe d'acides comprenant des acides minéraux tels que de l'acide othophosphorique, de l'acide sulfurique et un acide organique tel que de l'acide carboxylique.
La base est choisie dans le groupe de bases comprenant de la soude, de la potasse et de l'ammoniac.
Cet électrolyte 1 peut avoir la forme d'un liquide ou d'un gel, le gel présentant l'intérêt d'être plus facile à appliquer à la surface de la pièce car il s'écoule moins que le liquide. Le gel peut être un gel à
base de silice et/ou d'Agar Agar.
Idéalement, pour conférer à l'électrolyte un domaine d'utilisation efficace pour des pièces analysées en acier et acier inox, l'électrolyte comprend :
- 0,1g/1 < [Ferrocyanure, comme des ferrocyanures de

19 potassium] < 0,5g/1;
- 0,1g/1 < [Ferricyanure comme des ferricyanures de potassium] < 0,5g/1;
- Om1/1 < [Acides fort] .. < .. 1m1/1 ;
- Om1/1 < [Acides faibles] < 10m1/1 ;
- Pas de sels halogénés (ils dégradent l'acier) ;
- Og/1 < [sels d'ammonium] .. < ..
0,1g/1 ;
- Pas de sels de carbonate (ils passivent la couche d'acier activée).
D'autres sels pourraient être utilisés :
- Og/1 < Soude < 10g/1 ;
- Og/1 < Potasse < 10g/1.
On note que les ions Fe2+ et Fe3+ des Ferrocyanure et Ferricyanure forment un couple électrochimique favorable à l'observation de la loi de Cotterell sans effectuer de dépôt indésirable sur la surface analysée S. De plus, le couple Fe2+/Fe3+ permet de travailler à des potentiels V
très faibles où le phénomène de réduction de l'oxygène n'existe pas. Il n'est donc pas obligatoire d'inerter l'enceinte à l'azote pour éviter des risques d'explosion.
Un autre intérêt des Ferrocyanure et Ferricyanure est que le cyanure stabilise le système (les ions Fe2+ ont normalement une instabilité dans le temps).
Les conditions idéales pour réaliser les mesures d'intensité sont :
- température de l'électrolyte entre 15 C et C ;
- Potentiel appliqué constant V : entre 0,2V et 0,05V
30 - Coefficient de régression linéaire R2 > 0,98 pour un résultat acceptable ;
- la pression de travail (pression de l'électrolyte) et le type d'atmosphère environnant l'électrolyte dans l'enceinte peut être choisi en fonction du niveau de précision de la mesure souhaité.

Ainsi, la pression peut être atmosphérique, sous vide ou sous pression supérieure à la pression atmosphérique.
- Le type d'atmosphère utilisé peut être de l'air ou ses dérivés (air enrichi en oxygène, 02 pur, N2, CO2) 5 ou encore un/des gaz organiques insolubles dans le milieu utilisé (les pollutions engendrent des fluctuations de résistance électrochimique faussant les mesures ou rendant difficile la lecture des résultats) ;
- afin de fiabiliser la mesure, une cage de 10 faraday mise à la terre peut être disposée autour de tout ou partie de l'enceinte 4, de la pièce P et/ou du générateur G.
Comme on le voit sur la figure 4, le dispositif de l'invention 0 comporte en outre une pompe 10 reliée hydrauliquement à un réservoir d'électrolyte 11 et à la zone interne Z de l'enceinte 4.
Cette pompe 10 est commandée par des moyens de commande Cde afin de sélectivement remplir ou vider l'enceinte de l'électrolyte. Ainsi, après avoir appliqué / fixé

20 l'enceinte sur la pièce P, délimité la surface S et relié
les moyens de liaison électrique 7, les moyens de commande Cde ordonnent le remplissage de l'enceinte 4 en électrolyte 1 pour y plonger les électrodes 2, 3 et la surface S. Puis le moyen Cde commande :
- le générateur G pour qu'il délivre le courant de tension régulée V ; et - les moyens de mesure M pour qu'ils évaluent l'évolution de l'intensité I dans le temps T.
Une fois les mesures effectuées et enregistrées, le moyen Cde commande la vidange de l'enceinte 4 par la pompe 10 vers le réservoir 11.
La température du catalyseur 1 est préférentiellement régulée, par des moyens de régulation thermique du dispositif, pour être comprise dans une plage de valeurs de température prédéterminée (15 C-

21 30 C) Pour favoriser cette mesure, on essaie aussi de limiter autant que possible les courants de convection dans l'enceinte 4. Pour cela, on immobilise les électrodes 2, 3 au moins pendant toute la durée de la mesure d'intensité.
Idéalement l'élément dont on évalue la propreté /
l'activation est une tige d'atterrisseur, cette évaluation se fait en positionnant plusieurs pièces /
éprouvettes à des endroits clefs prédéterminés autour de la tige durant sa phase de préparation de surface. Puis ces pièces / éprouvettes qui présentent toute une surface conductrice sont analysées avec le procédé de l'invention, et on déduit ainsi l'état de préparation de surface de la tige à différents endroits de tige. Le procédé de l'invention peut être utilisé pour produire une cartographie de la propreté et/ou de l'activation de la tige.
Il est intéressant d'utiliser plusieurs pièces, c'est-à-dire dans ce cas des éprouvettes car cela permet d'analyser la propreté / l'activation de la tige via une méthode indirecte sans risque de la dégrader. Si ces différentes valeurs sont satisfaisantes, on réalise alors l'opération complémentaire de traitement de surface (par exemple l'application d'une couche de revêtement sur la tige).
On note enfin que l'invention, en mesurant la propreté /
l'activation d'une pièce, peut être utilisée pour caractériser la qualité des procédé de préparation de pièce (par exemple mettre en évidence des zones de défaut de traitement, ou suivre le vieillissement de bain de dégraissage ou éventuellement pour qualifier un produit lessiviel).

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'analyse pour quantifier un niveau de propreté et/ou d'activation d'une surface (S) d'une pièce (P) conductrice électriquement, comprenant :
le positionnement dans un électrolyte (1) contenant des ions d'une contre- électrode (2) et de la surface (S) de la pièce (P) ;
l'application à l'aide d'un générateur (G) de courant électrique d'une tension électrique (V) entre la contre-électrode (2) et la surface (S) de la pièce (P) dont on cherche à quantifier le niveau de propreté et/ou d'activation ;
la mesure de l'évolution dans le temps de l'intensité (I) du courant circulant entre la contre-électrode (2) et ladite surface (S) de la pièce conductrice (P) ; et l'évaluation d'un niveau de propreté et/ou d'activation de la surface (S) en fonction de ladite mesure d'évolution de l'intensité (I).

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la tension électrique (V) appliquée entre la contre-électrode (2) et la surface (S) de la pièce (P) est mesurée à l'aide d'une électrode de référence (3) également positionnée dans ledit électrolyte (1), le générateur de courant (G) étant régulé de manière que cette tension électrique (V) soit constante pendant la mesure d'évolution dans le temps de l'intensité (I) et de manière à ce que la valeur absolue de cette tension constante (V) soit inférieure ou égale à un seuil de tension prédéterminé.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le seuil de tension prédéterminé est inférieur à 0.5 Volts.

4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le seuil de tension prédéterminé est inférieur ou égal à
0.15 Volts et supérieur à 0.05 Volts.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 dans lequel, l'électrode de référence (3) est du type électrode au calomel saturée en chlorure de potassium ou du type Ag/AgCl et la contre électrode est du type platine ou Or.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel, pour évaluer le niveau de propreté et/ou d'activation en fonction de la mesure d'évolution de l'intensité, on détermine un paramètre (Kn) représentatif de la vitesse de variation de l'intensité
mesurée sur une plage de temps (X) et on compare ce paramètre (Kn) avec une valeur seuil prédéterminée (Kref) puis en fonction de cette comparaison attribue à la surface (S) de la pièce (P) une valeur (R) quantifiant son niveau de propreté et/ou d'activation.

7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le paramètre représentatif de la vitesse de variation de l'intensité est une pente Kn d'une droite (Dn) définie par régression linéaire à partir de la mesure de l'évolution dans le temps de l'intensité du courant sur la plage de temps, la valeur seuil prédéterminée étant une valeur de pente prédéterminée Kref et la comparaison consistant à
calculer le ratio R= Kn / Kref, ce ratio R constituant une valeur quantifiant le niveau de propreté et/ou d'activation de la surface (S) de la pièce (P).

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel la plage de temps (X) commence après qu'une durée (Y) d'application du courant électrique entre la contre-électrode (2) et la surface (S) de la pièce conductrice (P) se soit écoulée, cette durée (Y) étant d'au moins 5 secondes.

9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel, la durée (Y) est d'au moins 20 secondes.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'électrolyte (1) comporte :
des sels choisis parmi des sels halogénés, des sels d'ammonium, des sels de carbonate, des sels organiques tels que des carboxylates, des sels de cyanure, des sels organo-magnésiens ; et un solvant polaire tel que des cétones, des alcools, des aldéhydes, des milieux aqueux, des gels ;
au moins un acide et/ou au moins une base ;
ledit au moins un acide étant choisi dans le groupe d'acides comprenant des acides minéraux tels que de l'acide othophosphorique, de l'acide sulfurique et un acide organique tel que de l'acide carboxylique ;
ladite au moins une base étant choisie dans le groupe de bases comprenant de la soude, de la potasse et de l'ammoniac.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle la surface (S) de la pièce (P) dont on quantifie le niveau de propreté et/ou d'activation est délimitée par une couche d'isolant électrique (9) portée par la pièce (P).

12. Procédé de production d'un élément, dans lequel :
on soumet l'élément et une pièce à une même opération de préparation de surfaces ; puis on quantifie un niveau de propreté et/ou d'activation d'une surface de la pièce ainsi préparée en mettant en oeuvre le procédé d'analyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 ; puis si le niveau de propreté et/ou d'activation ainsi quantifié de la surface de pièce est considéré
satisfaisant par rapport à des critères prédéterminés, alors on soumet l'élément à une opération complémentaire de traitement de sa surface ; et si le niveau de propreté et/ou d'activation ainsi quantifié de la surface de pièce est considéré
insatisfaisant par rapport aux critères prédéterminés, alors on soumet à nouveau l'élément à l'opération de préparation de surface.

13. Procédé de production d'un élément selon la revendication 12, dans lequel l'élément est une tige d'atterrisseur d'aéronef.

14. Procédé de production d'un élément, dans lequel :
on soumet l'élément une opération de préparation de surfaces de l'élément ; puis on quantifie un niveau de propreté et/ou d'activation d'une surface de l'élément ainsi préparé en mettant en oeuvre le procédé d'analyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 ; puis si le niveau de propreté et/ou d'activation ainsi quantifié de la surface de pièce est considéré
satisfaisant par rapport à des critères prédéterminés, alors on soumet l'élément à une opération complémentaire de traitement de sa surface ; et si le niveau de propreté et/ou d'activation ainsi quantifié de la surface de pièce est considéré
insatisfaisant par rapport aux critères prédéterminés, alors on soumet à nouveau l'élément à l'opération de préparation de surface.

15. Dispositif de quantification d'un niveau de propreté et/ou d'activation d'une surface d'une pièce conductrice électriquement, comprenant :
une enceinte (4) pour l'introduction d'un électrolyte (1) contenant des ions ;
des moyens d'étanchéité (5) s'étendant à la périphérie d'une ouverture (6) de l'enceinte (4), ces moyens d'étanchéité (5) étant agencés pour réaliser une étanchéité entre une zone interne (Z) de l'enceinte (4) destinée à contenir l'électrolyte (1) et une portion de la pièce conductrice électriquement (P) contenant ladite surface (S) disposée en vis-à-vis de la zone interne (Z) de l'enceinte (4) ;
une contre-électrode (2) disposée dans l'enceinte (4), en vis-à-vis de l'ouverture (6) d'enceinte (4) ;
un générateur (G) de courant électrique (I) relié
à la contre électrode (2) ; et des moyens de liaison électrique (7) agencés pour pouvoir relier électriquement au moins une zone de ladite pièce (P) et ledit générateur (G) ;

le générateur (G) étant agencé pour délivrer une tension (V) entre la contre-électrode (2) et les moyens de liaison électrique (7) ;
le dispositif comportant en outre des moyens de mesure (M) de l'évolution dans le temps d'une intensité (I) de courant circulant entre la contre-électrode (2) et les moyens de liaison électrique (7).

16. Dispositif selon la revendication 15, dans lequel lesdits moyens d'étanchéité (5) sont agencés pour que lorsque l'étanchéité est réalisée entre la zone interne (Z) de l'enceinte (4) et la portion de la pièce conductrice électriquement (P), seule la surface (S) de la pièce (P) dont on veut quantifier la propreté et/ou l'activation soit en vis-à-vis de l'ouverture (6) de l'enceinte (4) et puisse être mise en contact avec l'électrolyte (1) contenu dans l'enceinte (4).