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FORMATION D UN FILM DE VERRE SUR L'ACIER AU SILICIUM PAR RECUIT
EN BANDE.
La présente invention concerne la formation d'un film en verre sur l'acier au silicium par recuit en bande. Dans le brevet américain n 2.385.332 au nom de Carpenter, Bell et Heck, ainsi que dans le brevet américain 2.492.682, on a exposé des procédés pour former des revêtements vitreux sur l'acier au silicium.
De tels revêtements ou films sont très appréciés parce qu'ils confèrent une résistivité de surface élevée au métal destiné à servir à la formation des noyaux feuilletés d'appareils magnéti- ques, tout en maintenant un coefficient de remplissage élevéo En résumé, le procédé décrit dans le susdit brevet impliquait les opérations consis- tant à effectuer l'oxydation préférentielle du silicium présent dans la tôle au voisinage de sa surface, pour former de la silice; à enduire la sur- face de la tôle d'une substance chargée de magnésie et à soumettre la tôle ainsi enduite à un traitement thermique consistant en un recuit en caisses d'une allure très lenteo On utilisait un excès de matière chargée de magné- sie, afin de constituer un séparateur pour le recuit;
après la formation du verre, l'excèdent de magnésie était enlevé à la brosse de la surface de la tôle, en laissant le film isolant.
Le brevet américain 2492682 décrit un perfectionnement de ce procédé, selon lequel la tôle, après avoir été enduite l'hydroxyde de magné- sium et séchée, est soumise à une nouvelle opération de séchage aux tempé- ratures-d'environ 815 C (1500F), pour expulser l'eau de combinaison.
Ce traitement thermique peut également comporter un traitement décarburanto Toutefois, le recuit en caisses est encore toujours employé pour former le film vitreux à base de silice et de magnésie et il est toujours fait usage d'un excès de magnésie afin de constituer un séparateur de recuit au cours du recuit en caisses à haute températureo
Le traitement de tôles en acier au silicium extrêmement minces
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(par "tôles" on entend ici du métal laminé aux calibres qui sont ceux des tôles, et pouvant se présenter indifféremment sous la forme de feuilles, d'une bande sans fin ou d'une bande formée en soudant des feuilles bout à bout) soulevé des problèmes qui rendent inapplicables les procédésexposés dans les susdits brevets.
On a constaté qu'il était impossible de recuire en caisses des tôles très fines; par tôles très fines on entend ici celles de 0,127 mm (0,005 inch)o
L'inventeur a constaté que, grâce au procédé décrit ici, il est possible d'obtenir les propriétés magnétiques désirées et de produire un film vitreux sur la surface de l'acier au silicium, cela en une seule opé- ration continue, l'invention permettant de produire un tel film sur des- tôles d'une épaisseur de 0,127 mm (0,005 inch) ou moins grâce au fait que le nouveau procédé selon;l'unvention supprime la nécessité d'un recuit en caisses.
De plus, l'élimination du recuit en caisses permet de réduire la quantité de matière chargée de magnésie à tel point que l'on peut utiliser seulement la quantité suffisante pour produire un film vitreux de l'épaisseur requise, c'est-à-dire qu'il n'est pas fait usage d'un excès de matière char- gée de magnésie par rapport à la quantité nécessaire pour se combiner avec la silice de la surface en vue de former un verre.
L'invention vise donc à établir un procédé pour former un film vitreux sur une têle d'acier au silicium très mince, ce film étant durable et présentant des propriétés isolantes élevées, ainsi qu'un excellent coëf- ficient de remplissageo
L'invention vise en outre à établir un procédé visant à obtenir les propriétés magnétiques voulues tout en produisant en même temps un tel film sur la tôle d'acier au silicium, cela d'une façon continue et rapide L'invention a en outre pour objet l'élimination de la nécessité d'employer un excédent de matière chargée de magnésie, cet objet étant atteint par la réalisation de l'autre objet consistant à éliminer un recuit en caisses, de façon à rendre superflu un séparateur de recuit.
Ces objets de la présente invention ainsi que d'autres qui se- ront indiqués ci-après d'une façon plus détaillée, sont réalisés par la sé- rie d'opérations dont on décrira ci-après des modes d'exécution à titre d'exemple.
Partant d'une tôle laminée à froid d'un calibre fin, on enduit celle-ci des deux côtés de magnésie ou d'une matière chargée de magnésie.
Bien que divers types de substances chargée de magnésie donnent des résul- tats satisfaisants, de même que les oxydes et les hydroxydes d'autres métaux alcalino-terreux, il est préférable d'employer l'hydroxyde de magnésium ou lait de magnésie, vu son prix réduit et la facilité avec laquelle on peut se le procurero L'épaisseur du film peut être aisément contrôlée à l'aide de rouleaux garnis de caoutchouc ou au moyen de raclettes, cette épaisseur devant être réglée de façon à ne laisser sur les surfaces de la tôle que la quantité d'hydroxyde de magnésium suffisante pour produire un film vitreux de l'épaisseur voulue. Il va de soi que la couche d'enduit chargée de ma- gnésie peut être appliquée par immersion ou par projection ou de toute autre manière voulue.
La bande enduite passe ensuite directement à un four-tunnel, avec ou sans séchage préalableo Ce four doit contenir une atmosphère ré- ductrice humide, laquelle peut être une atmosphère d'hydrogène, d'ammoniaque dissociée ou tout autre gaz réducteur chargé d'hydrogène. Si la bande a été préalablement séchée, il peut être indiqué d'introduire de la vapeur d'eau dans l'atmosphère du four, tandis que, si la bande a été introduite à l'état humide, la quantité d'humidité introduite avec le revêtement humide sera généralement suffisante.
Dans l'une comme dans l'autre cas, il suffit de maintenir la teneur en humidité de l'atmosphère à un niveau tel que le point de rosée ne soit pas inférieur à 21 C (70 F) environ et de maintenir l'hydrogène et les autres gaz réducteurs en une proportion telle que le mé- lange soit réducteur vis-à-vis du fer, conformément aux relations d'équili- bre bien connueso
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L'humidité dans l'atmosphère du four remplit deux fonctions,: elle détermine les conditions nécessaires pour la décarburation et fournit l'o- xygène nécessaire pour la formation de la silice. Ainsi, ,l'humidité contenue dans l'atmosphère du four se combine avec le silicium à la surface de la tôle, pour former la silice (SiO2).
En outre, le lait de magnésie (Mg (OH) ) se décompose en magnésie (Mg0) et en eau, ce qui représente un avantage, comme indiqué plus hauto La magnésie formée à partir du lait de magnésie se combine ensuite avec la silice, pour former le film vitreux (un silicate de magnésium). Comme indiqué plus @ haut, la quantité de lait de magnésie'' est calculée pour produire la quantité de magnésie nécessaire à la formation du film de verre de l'épaisseur requise.
On peut évidemment employer un excès de lait de magnésie, mais ce- ci nécessitera une opération de brossage après le recuit en bande, pour-éli- miner l'excédent de magnésie et, par conséquent, il est inutile de prévoir un excès de magnésie, comme déjà indiqué plus haut, de sorte que l'emploi d'un excès de lait de magnésie constituerait un gaspillage.
La température du four doit être maintenue sensiblement entre 1038 C (1900 F) et 1204 C (2200 F)o On a obtenu d'excellents résultats dans un four maintenu à 1149 C (2100 F). La matière peut être conduite assez rapi- dement à travers le four. Par exemple, on a obtenu un excellent film vitreux sur une bande d'une épaisseur de 0,051 mm (0,002 inch) en la faisant passer à la vitesse de 9,144 m (30 feet) par minute à travers une zone longue de 3,048 m (10 feet) et portée à une température de l149 C (2100 F), de sorte que chaque élément de la bande séjourne dans la zone chauffée pendant 20 secondes; toutefois, une durée plus longue n'est pas préjudiciable.
Le film est extrêmement uniforme d'un corps à l'autre de la bande, ainsi que d'une extrémité à l'autre de la bobine..La bande sortant du four est à l'état finu et, si l'on n'a pas appliqué un excès de lait de magnésie, il ne sera même pas nécessaire d'opérer un brossage.
Bien que la plus grande utilité de l'invention réside probablement dans son application aux tôles extrêmement minces, elle a déjà été appliquée aux tôles d'une épaisseur allant jusque 0,330 mm (0,013 inch) où elle a per- mis de produire un film de verre satisfaisanto
La bande doit évidemment être propre lorsqu'elle est enduite de lait de magnésie ou d'une autre substance chargée de magnésie. Cependant, la substance chargée de magnésie peut être appliquée dans un véhicule tel que l'huile très fluide. Dans ce cas il ne semble pas qu'il soit nécessaire de nettoyer la bande avant l'application de cette substance.
Il est intéressant de noter que lorsqu'une bande d'acier de sili- cium ordinaire est recuite de façon continue dans une atmosphère humide à 1149 C (2100 F) par exemple, les particules de silice, qui se sont formées par la réaction du silicium avec la vapeur d'eau subissent une coalescence au-dessous de la surface de la bande. Une telle matière n'offre qu'une ré- sistivité négligeable entre tôles. Dans la même tôle, enduite de lait de magnésie et recuite dans les conditions exactement identiques, les particu- les de silice seront situées à la surface, où elles réagiront avec la magné- sie, pour former le film de verre. La résistivité de cette surface est com- parable à celle obtenue par un recuit en caisses.
On notera que la décarburation de la bande à lieu en même temps que la formation du film de verre, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de faire subir à la tôle une décarburation séparée. Le film obtenu présente une résistivité excellente, offre un coëfficient de remplisage élevé et est extrêmement,durable. Il est évident que l'on peut apporter au présent pro-- cédé certaines-modifications, sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS.
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