Mars 2005 - n°97
La fabrication d'une électrode de pH combinée : voyage au cœur de la production chez Radiometer Analytical
En fournissant à ses utilisateurs des instruments de mesure,
logiciels, capteurs et solutions d'étalonnage, Radiometer Analytical
maîtrise l'ensemble de la chaîne de mesure. Depuis la fabrication
de son premier pH-mètre à Copenhague il y a plus de soixante
ans, Radiometer Analytical a constamment développé sa maîtrise
et son expertise dans le domaine de l'électrochimie. L'équipe
Radiometer Analytical nous a convié à assister, sur son site
de Villeurbanne (69), à la naissance d'une électrode...
La fabrication d'une électrode de pH combinée nécessite
de 2 à 11 jours de travail, en fonction du type de capteur.
Première étape, la verrerie : c'est l'étape la plus spectaculaire,
mais aussi celle qui nécessite un véritable savoir-faire. La
bouche et l’oeil deviennent de véritables outils de précision,
si l'on considère que la boule de verre (verre sensible) doit, sur
certains modèles, respecter des cotes de Ø 10.5 mm, avec une
marge d'erreur de ± 1 mm, toute erreur étant de surcroît
"irrattrapable".
A la base d'une électrode en verre : des tubes de cristal de 2 m de
long dont les diamètres peuvent varier de 2 mm à 12 mm en fonction
de l'électrode. Les tubes de cristal sont, dans un premier temps, travaillés
à froid pour être coupés et percés à l'aide
d'une scie (sèche ou humide) et d'une perceuse dont les lames et le
foret sont diamantés. A la fin de cette étape de découpage
de verre, leséléments obtenus passent dans l'atelier"chaud".
L'agressivité du diamant provoque des angles vifs et coupants. L'étape
de flambage au chalumeau permet d'arrondir les angles. L'étape suivante,
dite étape du recuit, permet à la flamme du chalumeau d'égaliser
les tensions (inégalités de la matière) sur la longueur
du tube. L'étape des doubles soudures permet d'obtenir la compartimentation
intérieure de l'électrode.
Vient ensuite l'étape du poreux (céramique de Ø 1 mm)
qui est elle aussi fondamentale : en effet, si le montage est réalisé
à une température trop élevée, la céramique
poreuse sera bouchée et les échanges ioniques ne se feront pas.
A l'inverse, si la température est trop faible, des fuites apparaissent.
La mise en place de la boule de verre sensible, dont la formulation est confidentielle,
détermine la performance de l'électrode et s'effectue à
partir d'une première boule en verre destinée à créer
un socle après cassage pour le prélèvement du verre sensible
dans un fourà 1200 °C.
On "souffle" ensuite la boule de verre sensible. Après un
dégraissage et un contrôle unitaire mécanique, les éléments
en verre passent à l'étape du montage de l'électrode.
- Remplissage :
- cristaux de KCl + solution de remplissage interne
- mise en place des éléments de référence Red
Rod interne et externe contenant de la poudre d’AgCl
- Une première étape de collage assure l'étanchéité
de l'électrode
- Un blindage de cuivre permettra la connexion électrique de l’électrode
de référence et le blindage de la tête de l’électrode.
- Mise en place du câblage
- Taggage, qui consiste à marquer unitairement chaque électrode
pour en assurer la parfaite traçabilité
- Une seconde étape de collage pour assurer l'isolation de l'électrode
avec 24 heures de séchage
A ce stade les électrodes sont pratiquement finies. Il ne reste plus
que l'étape du collage de la tête, déjà disponible
sur le câble.
Un trempage de 12 heures dans une solution d’hydratation permet d'amorcer
le verre sensible. Une fois l’électrode amorcée, les spécifications
de chaque électrode sont contrôlées par un banc automatique
permettant d’établir un certificat rassemblant ses caractéristiques
(pente, temps de réponse, etc...).
Les électrodes sont enfin emballées individuellement en attendant
de rejoindre votre laboratoire.
BB