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"Fils' métalliques très fins et produit magnétique pour hautes fréquences".
Les fils métalliques très fins ont été obtenus jusqu'à présent à partir d'un fil d'ébauche par tréfilages successifs de ce fil à travers des filières de plus en plus petites. La fines- se du fil rend cette opération très difficile pour les très petits diamètres. De plus, la production horaire des machines qui est à peu près proportionnelle à la section du fil tombe à de très faibles valeurs pour ces diamètres, ce qui en rend le prix de revient très élevé.
Il en résulte que les fils de diamètre iinférieur à 50 microns ne sont utilisés à l'heure actuelle que dans les applications où ils sont indispensables et où la quan-
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tité requise est assez petite pour que le prix ne grève pas trop lourdement le prix total de l'appareil, ce qui est le cas, par exemple, pour les bobinages de cadres des appareils de mesure électriques.
L'un des domaines où il serait le plus désirable de disposer de procédésde fabrication des fils métalliques très fins à des prix de revient modérés est celui des matériaux magnéti- ques pour installations à courant alternatif de haute fréquence.
Ces matériaux doivent, en effet,être divisés pour limiter l'ac- tion nuisible des courants de Foucault. Ces courants provoquent d'une part une perte d'énergie qui diminue le facteur de quali- té des bobinages et d'autre part un champ magnétique antagoniste qui s'oppose au champ principal et réduit ainsi l'effet inductif du matériau. On démontre que cette action nuisible est propor- tionnelle au carré de la fréquence et au carré de l'épaisseur des bandes ou du diamètre des fils constituant les éléments. On pour- ra donc utiliser les matériaux à des fréquences d'autant plus élevées qu'ils sont formés de fils plus fins,. A titre d'exemple, il faudrait pour fabriquer des noyaux d'inductance de bonne qua- lité disposer de fils d'un diamètre de l'ordre de 15 microns pour 100 kc et de 6 microns pour 250 kc.
Conformément à la présente invention, on fabrique des fils très fins en tréfilant les fils enfermés dans une enveloppe métallique dont ils sont éventuellement espacés au moyen d'une matière telle qu'un solide friable, une poudre à grains très fins ou même simplement une couche d'oxyde ou d'autre composé déposée sur les fils. Cette matière de séparation peut également servir à éviter l'adhérence entre fils ou entre fils et enveloppe et à isoler électriquement les fils. L'enveloppe pouvant présenter un diamètre nettement plus grand que celui du ourles fils intérieurs, on évite ainsi les difficultés provenant de la finesse des fils à tréfiler.
D'autre part, on peut évidemment par ce procédé tré- filer simultanément un grand nombre de fils enfermés sous une me-
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me enveloppe, ce qui entraide mne diminution consieérable du prix de revient des fils.
La description qui suit du mode de réalisation de l'in- vention vise plus particulièrement la fabrication d'un matériau destiné aux noyaux et enroulements magnétiques. Il est bien pré- cisé, toutefois, que cette invention s'applique également à tous autres usages des fils métalliques très fins tels que les bobina- ges de cadres pour appareils de mesure électriques, les câbles à conducteurs très souples pour appareils mobiles, les fils et tissus, etc... ainsi qu'à toutes autres réalisations nécessitant l'emploi de fils métalliques très fins.
L'invention s'appuie sur la constatation expérimentale que, en tréfilant sous une même enveloppe cylindrique des fils métalliques longitudinaux nus, ou séparés par une matière fria- ble ou pulvérulente, l'ensemble finit par s'étirer d'un seul bloc comme s'il s'agissait d'une matière homogène.
L'insertion d'une matière séparatrice entré les fils est utile pour évier les collages si l'on envisage de les séparer après l'opération. Il est à noter, d'ailleurs, que si l'on doit tréfiler simultanément plusieurs fils et si l'on veut qu'ils conservent une section circulaire, il est nécessaire d'insérer entre les fils une quantité de matière séparatrice assez impor- tante pour évier l'aplatissement de ces fils les uns par les autres. Dans les noyaux magnétiques pour courants alternatifs, il est nécessaire, pour la limitation des pertes par courants de Foucault, que, dans le produit terminé, les fils individuels soient isolés électriquement les uns des autres. Un tel isolement peut être appliqué sur les fils tréfilés au diamètre d'utilisa- tion.
D'après une autre caractéristique de l'invention, le mode de fabrication envisagé permet aussi d'obtenir directement de= faisceaux de fils électriquement isolés les uns des autres. A cet effet, il suffit d'utiliser comme matière de séparation entre
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les fils d'ébauche une matière électriquement isolante.
La matière de séparation devra, en outre, pouvoir suppor- ter sans perdre sas caractéristiques, la température de recuit des métaux, des fils et de l'enveloppe.
On utilisera par exemple comme matière séparatrice les oxydes métalliques tels que la magnésie, l'alumine, l'oxyde de cuivre, l'oxyde de zinz, l'oxyde de fer ou des sels métalliques stables à haute température tels que les silicates ou encore des mélanges d'oxyde et de sels.
La matière de séparation pourra être mise enlace par tous procédés connus. On pourra, par exemple, en faire un lait de consistance adéquate par solution ou mise en suspension dans un liquide. Les fils sont alors trempés dans ce lait et séchés. On peut également enfiler sur le fil des tubes creux ou des pastil- les trouées faites en matière friable ou en poudre comprimée. Si l'oxyde ou un sel de métal constituant les fils peut être employé comme matière séparatrice, on pourra simplement oxyder ou trans- former ce fil par l'action de la chaleur et/ou par voie chimique avant ou après la mise en place sous l'enveloppe. On peut aussi revêtir le fil métallique d'une couche d'un autre métal qui est ensuite oxydé ou transformé comme ci-dessus.
Les fils éventuellement revêtus de la matière séparatri- ce sont mis en faisceau et ce faisceau est placé dans l'enveloppe qui est constituée par exemple par un tube métallique. On peut d'ailleurs pendant la formation du faisceau et sa mise en place dans l'enveloppe ajouter une certaine quantité de matière sépa- ratrice en poudre de façon à bien remplir cette enveloppe.
L'insertion du faisceau dans l'enveloppe pourra être grandement facilitée en utilisant comme enveloppe un tube fendu longitudinalement. Un tel tube sera aisément réalisé en repliant longitudinalement une bande métallique autour du faisceau des fils d'ébauche. On pourra également réaliser un tube portant deux fentes longitudinales en repliant autour du faisceau deux bandes
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dont chacune couvre une moitié de la périphérie. Nous avons constaté que la présence des fentes longitudinales ne constitue pas un obstacle pour le tréfilage.
Pour éviter que les fils ou la matière séparatrice sor- tent par la ou les fentes, on pourra éventuellement recouvrir la première enveloppe fendue d'une deuxième enveloppe fendue en prenant soin que la ou les fentes de la deuxième enveloppe ne tombent pas en face de la ou des fentes de la première enveloppe.
L'enveloppe contenant les fils est ensuite tréfilée, avec recuits intermédiaires suivant les procédés connus. Si l'on veut obtenir des fils très fins, il pourra être avantageux, pour éviter de descendre à de trop petits diamètres de tréfilage, de d'arrêter à un certain diamètre, d'enlever éventuellement l'en- veloppe par l'une des méthodes décrites ci-après et de constituer au moyen de plusieurs faisceaux ainsi obtenus éventuellement réisolés par l'une des méthodes décrites ci-dessus, un nouveau faisceau qui sera placé dans une enveloppe de plus grand diamè- tre sur laquelle on recommencera le tréfilage. Cette opération pourra être recommencée autant de fois qu'il sera jugé nécessai- re.
S'il est nécessaire d'enlever la ou les enveloppes métalliques tubulaires on procèdera par voie chimique, mécanique ou thermique.
Si l'on procède par voie chimique, l'enveloppe sera dissoute dans un réactif approprié. Cette méthode présente l'in- convénient d'exposer à l'action du réactif la matière de sépara- tion et les fils, à moins que la réaction ne soit arrêtée juste au moment à où l'attaque de l'enveloppe se termine. Sinon, il y aura lieu d'utiliser des métaux différents pour l'enveloppe et les fils et de choisir un réactif qui n'attaque pas les fils.
On pourra par exemple, tréfiler des fils d'alliage magnétique fer-nickel dans des enveloppes en fer et dissoudre ensuite le
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fer dans l'acide sulfurique qui n'attaque pas l'alliage fer-nickel.
Mais dans un tel cas, il sera en général nécessaire, si les fils sont destinés à constituer un noyau ou enroulement ihagnétique de reconstituer leur isolement par vernissage ou émaillage par exemple .
Si l'on procède par voie mécanique, on pourra utiliser une machine analogue à celles qui sont employées pour le dépouille- ment des câbles électriques sous gaine de plomb, c'est-à-dire qui incise le tube aux deux extrémités d'un diamète et enlève ensuite, en les écartant, les deux bandes ainsi formées. Ce procédé sera évidemment facilité par l'utilisation des enveloppes fendues men- tionnées ci-dessus.
Si l'on procède par voie thermique on utilisera pour la constitution de la ou des enveloppes un métal possédant une tem- pérature de fusion plus basse que celle des fils et de la matière séparatrice. On pourra alors enlever la ou les enveloppes par.fu- sion en faisant passer le faisceau enveloppé dans un four porté à une température intermédiaire entre le point de fusion de la ou des enveloppes et celle des fils et de la matière séparatrice.
On pourra également transformer l'enveloppe en un oxyde ou un sel du métal dont elle est constituée qui soit sans action gênante pour la mise en oeuvre ultérieure et/ou l'utilisation du produit terminé.
Si l'on utilise une bande fendue pour le tréfilage des fils destinés à constituer un matériau magnétique, il sera possi- ble, sous certaines conditions, de laisser l'enveloppe en place autour du faisceau. Le tube métallique non fendu devait être en- levé car il aurait constitué un chemin de circulation de grand diamètre pour les courants de Foucault. Si, en revanche, on uti- lise un tube fendu, ce chemin de circulation pourra être interrom- pu en isolant électriquement les uns des autres les bords de la ou des fentes. Ceci pourra être obtenu, par exemple, en revou-
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vrant d'un oxyde ou sel métallique isolant la partie de la bande qui vient du côté des fils et en donnant aux bords un léger recou- vrement ou encore en laissant entre eux un petit intervalle.
On pourra encore insérer entre les bords de la fente une bande d'un autre métal qui sera transformé après tréfilage en un oxyde ou un sel électriquement isolant.
Pour que la présence de l'enveloppe n'augmente pas les courants de Foucault, il faut encore que l'épaisseur de cette bande dans le produit terminé soit du même ordre que le diamètre des fils. Si l'on utilise par exemple le procédé décrit ci-dessus qui consiste à rassembler les faisceaux au cours du tréfilage, on pourra, par exemple, utiliser comme enveloppe des fils d'ébauche une bande dont l'épaisseur sera du même ordre que le diamètre des fils et laisser cette bande en place. Lorsqu'on placera ensuite l'ensemble des faisceaux sous une enveloppe commune, il sera en général nécessaire d'utiliser une bande d'épaisseur supérieure au diamètre des fils. Il sera alors préférable d'enlever cette se- conde enveloppe après achèvement du tréfilage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on peut utiliser comme produit d'ébauche de la poudre métallique au lieu de fils métalliques. On choisira de préférence dans ce but une pou- dre à gtains assez gras et de grosseur assez uniforme. On réalise alors un mélange bien homogène de poudre métallique et de poudre séparatrice et on remplit avec ce mélange le tube formant envelop- pe qui est ensuite tréfilé. Les grains de poudre s'allongent sous l'effet du tréfilage en prenant la forme de fibres. Toutes les autres considérations développées ci-dessus au sujet de la fabri- cation à partir de fils d'ébauche sont également applicables à la fabrication à partir de poudre.
Les fils très fins obtenus par le procédé suivant l'in- vention peuvent être séparés pour être utilisés individuellement.
Ils peuvent aussi, après séparation et réisolement éventuel, être regroupés en faisceaux ou filés par les procédés connus de l'in-
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dustrie textile.
Comme il a été indiqué ci-dessus, les faisceaux obtenus par tréfilage peuvent également être utilisés directement pour certaines applications et, en particulier, pour la réalisation de noyaux ou enroulements magnétiques. On pourra xxxxx dans ce cas augmenter au besoin la résistance mécanique du faisceau en lui donnant une légère torsion. Si l'on désire donner au faisceau une forme différente de la forme circulaire, teUequ'une forme de ban- de, on pourra y parvenir en terminant le tréfilage par une ou plusieurs passes de laminage. On pourra également augmenter la résistance au frottement et l'isolement superficiel du faisceau par tout procédé connu comme par exemple le vernissage ou l'é- maillage.
Si les faisceaux sont utilisés pour réaliser des bobi- nes d'inductance ou de transformateurs, on pourra augmenter la résistance mécanique de ces noyaux en les comprimant dans des moules et/ou en les imprégnant d'un vernis isolant comme il est procédé pour les bobines Pupin.
R¯E¯S¯U¯M¯E.
1. Procédé de fabrication de fils métalliques très fins, caractérisé en ce qu'on tréfile des fils métalliques enfermés dans une enveloppe métallique avec séparation éventuelle des fils entre eux et avec l'enveloppe par une substance friable ou une poudre très fine.
2. Procédé de fabrication de fils métalliques très fins ou fibres métalliques très fines, caractérisé en ce qu'on tréfile de la poudre métallique enfermée dans une enveloppe métallique avec séparation des grains de poudre métallique entre eux par une poudre séparatrice très fine.