CH661748A5 - Process for coating a metal wire with an alloy or a metal - Google Patents

Description

  
 

**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.

 



   REVENDICATION
 Procédé pour revêtir un fil métallique à l'aide d'un alliage ou d'un métal selon lequel on fait défiler axialement ce fil au travers d'une enceinte maintenue remplie de cet alliage à l'état fondu, verticalement de bas en haut par l'intermédiaire de deux ouvertures ménagées à l'aplomb l'une de l'autre dans des portions opposées de la paroi de ladite enceinte, caractérisé par le fait que   l'on    fait passer ce fil à la sortie de cette enceinte dans un canal qui lui est coaxial et dont le diamétre est choisi supérieur au diamètre final désiré pour ce fil et que l'on porte la paroi dudit canal à une température au moins égale à celle pour laquelle ledit alliage ou métal est maintenu à l'état fondu le long de ce canal.



   L'invention se rapporte à un procédé pour revêtir un fil métallique d'un alliage ou d'un métal.



   Le revêtement continu d'un fil par immersion implique le passage rapide du fil à travers une enceinte remplie de l'alliage fondu qui se solidifie au contact du fil. Cette technique fait l'objet de plusieurs publications.



   C'est ainsi que le US-A-3   687 105    se rapporte à un tel procédé dans lequel une filière partiellement submergée dans un bain de métal fondu est placée dans le passage de sortie du fil. Cette filière comporte une ouverture présentant une faible tolérance vis-à-vis du fil nu de sorte que cette filière définit vraisemblablement le diamètre du fil revêtu. Une telle solution pose des problèmes de concentricité du revêtement. La filière doit toujours rester submergée de façon que la couche d'oxyde se formant à la surface du bain ne vienne pas contre la face d'entrée de la filière.



   Le US-A-4   207362    se rapporte à ce mode de revêtement de fil, un lit de particules d'essuyage étant disposé à la sortie du bain et un organe destiné à limiter l'écoulement du métal autour du fil à un écoulement laminaire est placé sous ce lit de particules d'essuyage.



   Dans le US-A-4 339 480, ainsi que le US-A-4 287 238, L'essuyage du fil revêtu est réalisé à la sortie du bain de métal en fusion par une filière à gaz.



   Dans le EP-A-32 640, un dispositif d'essuyage mécanique à l'aide de coussins d'un matériau non combustible est placé à la sortie du bain de métal en fusion.



   Dans le cas d'un alliage, la température de fusion n'est pas ponctuelle, de sorte que, pour une température donnée du bain de métal fondu, la solidification des constituants de l'alliage n'est pas simultanée. C'est ainsi que, dans le cas de la technique de revêtement par passage dans un bain d'un fil dont la température est plus basse que celle du bain, le refroidissement consécutif à l'entrée en contact de l'alliage n'a pas la même répercussion sur ces constituants. Dans la plupart des cas, il en résulte l'entraînement par le fil d'une couche plus ou moins épaisse et irrégulière de l'alliage du bain.

  Etant donné les points de solidification différents des constituants de l'alliage, il s'est avéré que les différentes techniques d'essuyage mécanique ou pneumatique proposées jusqu'ici ne se sont pas révélées satisfaisantes dans la mesure où la consistance de l'alliage n'est pas homogène dans la zone de contact avec le fil, consécutivement au refroidissement produit par le passage de ce fil. En effet, L'essuyage ne permet pas d'obtenir une couche régulière dans un tel cas, étant donné que l'effet mécanique n'est pas le même sur les différents constituants de l'alliage dont la consistance varie suivant la température. En outre, une partie des solutions proposées posent des problèmes de concentricité du revêtement.



   Le but de la présente invention est d'apporter une solution, notamment lors du revêtement d'un fil métallique par un alliage ou un métal, qui ne présente pas les inconvénients des solutions susmentionnées.



   A cet effet, I'invention a pour objet un procédé pour revêtir un fil métallique, notamment à l'aide d'un alliage ou d'un métal selon la revendication.



   Selon ce procédé, la couche en général irrégulière et épaisse de métal formée par le passage du fil à travers le bain de métal en fusion est réchauffée dans le canal situé à la sortie de l'enceinte contenant le métal, de sorte que le dépôt final résulte du passage du fil à travers ce canal, dont le diamètre est supérieur à celui du fil revêtu de la couche d'épaisseur désirée, et constamment rempli de métal en fusion. De ce fait, la couche finale formée sur le fil résulte de la différence entre la force exercée sur le métal liquide par la paroi du canal et celle exercée par la surface du fil passant à une certaine vitesse à travers ce canal.

  Il s'ensuit un revêtement régulier, d'épaisseur réglable en fonction du diamètre du canal et de la vitesse du fil, et concentrique dans la mesure où les forces définissant l'épaisseur du revêtement sont également réparties sur   360O.   



   Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.



   La fig. 1 est un schéma général de cette installation.



   La fig. 2 est une vue agrandie en coupe d'un détail.



   L'installation illustrée par la fig. 1 comporte un poste d'alimentation 1 destiné à délivrer le fil 2 à revêtir. Ce fil passe ensuite dans un poste de préchauffage 3 qui comporte une alimentation de courant continu 4 par frotteurs 5 entre trois poulies 6. Ensuite, le fil 2 passe dans une buse 7 alimentée en métal en fusion par un creuset 8, dont le niveau de métal fondu est commandé par un piston plongeur 9.



  La buse 7 présente deux ouvertures 7a et 7b situées à l'aplomb l'une de l'autre dans la trajectoire verticale du fil. Au-dessus de cette buse 7, le fil passe dans un canal 10 d'un organe de réchauffement 11 qui sera décrit plus en détail en relation avec la fig. 2, puis dans une enceinte de refroidissement 12. A la sortie de cette enceinte 12, le fil 2 est conduit vers un poste de bobinage 13.



   En se reportant maintenant à la fig. 2, on y reconnaît la buse 7 avec l'ouverture de sortie 7b et le canal 10 traversant l'organe de réchauffement 11. Une résistance électrique 14 est noyée dans la paroi de cet organe pour chauffer la paroi du canal 10, un thermocouple 15 servant à mesurer et à régler la température de l'organe 11. La longueur active de ce canal 10 est constituée par sa portion 10a de plus petit diamètre, le reste de ce canal est de plus grand diamètre et sert à donner à l'organe 11 une longueur axiale suffisante pour permettre d'y loger une résistance électrique 14 de la puissance nécessaire au chauffage de l'organe de réchauffement 11 à la température désirée.



   Le procédé consiste à préchauffer le fil 2 passant dans le poste de préchauffage 3 puis à le faire passer en le déplaçant verticalement de bas en haut à travers la buse 7 dans laquelle le métal est maintenu en fusion. Lorsqu'il s'agit d'un alliage en particulier, l'épaisseur de la couche de métal entraînée par le fil 2 est en général de beaucoup supérieure à celle désirée et cette couche est irrégulière. En arrivant à l'entrée du canal 10 chauffé par la résistance, un premier effet d'essuyage mécanique se produit. La couche de métal qui entre dans le canal est maintenue à la température de fusion et le fil 2, entouré de cette masse de métal en fusion, pénètre dans la partie 10a du canal.

 

  Lorsqu'il ressort, la couche de métal est de l'épaisseur désirée régulière et concentrique. Cette épaisseur est fonction de la mouillabilité du fil, de celle de la paroi du canal 10a, du diamètre de ce canal, de sa longueur et de la vitesse de défilement du fil 2, de sa température et de la viscosité du métal fondu.



   Des essais ont été réalisés en vue de déposer une couche d'un alliage à 65% Pb - 35% Sn sur un fil de cuivre de 0,6 mm de diamètre.



   Préalablement au dépôt, le fil de cuivre a été nettoyé dans une installation non représentée. Ce nettoyage, qui doit intervenir aussi peu de temps que possible avant le dépôt, au maximum 1 à 2 heures, peut de préférence être réalisé en ligne avec l'installation décrite. Ce type de traitement est connu et ne fait pas directement partie de l'invention. C'est la raison pour laquelle il n'est ni décrit, ni représenté.  



  Il suffit simplement de savoir que les opérations de nettoyage consis



  tent à faire passer le fil dans une solution alcaline de dégraissage, de le rincer ensuite à l'eau courante, puis de le faire passer dans une solution acide de décapage et de le rincer à l'eau courante avant de le rincer à l'eau déionisée. De plus, l'opération de préchauffage du fil 2 dans le poste 3 se déroule dans une atmosphère inerte de N2 + H2 afin de prévenir l'oxydation du fil.



   Avec l'alliage Pb-Sn susmentionné, la température de solidification s'étend sur une plage de 183 à   248     C. Pour le liquide pur audessus de   248     C, I'épaisseur de la couche sur le fil de cuivre serait de 25 microns selon les données communiquées par D.A. White et
J.A. Tallimadge, AICHE Journal, vol. 13,   N"    4, 1967, p. 745. Si la viscosité augmente d'un facteur de 100 dans la région liquide + solide au-dessus de   248     C, I'épaisseur de la couche augmente d'environ 1 mm. C'est ce qui a été constaté en pratique avec un préchauffage du fil qui n'a jamais dépassé   275     C mesuré 20 cm au-dessous de la buse 7.

  En admettant une perte de température de l'ordre de 20% à proximité immédiate du fil, une zone relativement froide est formée, ce qui explique l'épaisseur de la couche mesurée à la sortie qui varie entre 2 et 4 mm. Il n'est pas possible d'augmenter la température de préchauffage du fil pour avoir plus de 250 C à l'entrée de la buse 7, du fait que cela amènerait à porter la température du fil à un maximum de   350      C,    ce qui est trop élevé pour un fil de cuivre.



   C'est la raison pour laquelle on a placé l'organe de réchauffement   1 1    muni du canal 10 et qui joue le rôle d'essuyeur. Cet organe 1 1 est formé à partir d'une tige de laiton percée munie d'une résistance électrique de 200 ohms et 25 W. Cet organe de réchauffement est placé à une distance d'environ 50 mm au-dessus de la buse 7.

 

   Pour obtenir une bonne concentricité du revêtement, il est nécessaire de bien faire coïncider l'axe du canal 10 avec celui du fil. Dans l'exemple décrit, la partie rétrécie 10a du canal 10 est de 2 mm de diamètre et 7 mm de longueur pour un fil nu de 0,6 mm. L'organe de réchauffement   1 1    est chauffé à   250    C.



   Différents essais ont été réalisés, notamment à des vitesses de défilement du fil comprises entre 100 et 300   mimi.    On constate que l'épaisseur du revêtement varie peu en fonction de la vitesse et de la température de préchauffage située entre 230 et 275 C mesurée 20 cm au-dessous de la buse 7. Cette épaisseur se situe entre 8 et    13 m.    

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé pour revêtir un fil métallique à l'aide d'un alliage ou d'un métal selon lequel on fait défiler axialement ce fil au travers d'une enceinte maintenue remplie de cet alliage à l'état fondu, verticalement de bas en haut par l'intermédiaire de deux ouvertures ménagées à l'aplomb l'une de l'autre dans des portions opposées de la paroi de ladite enceinte, caractérisé par le fait que l'on fait passer ce fil à la sortie de cette enceinte dans un canal qui lui est coaxial et dont le diamétre est choisi supérieur au diamètre final désiré pour ce fil et que l'on porte la paroi dudit canal à une température au moins égale à celle pour laquelle ledit alliage ou métal est maintenu à l'état fondu le long de ce canal.

   L'invention se rapporte à un procédé pour revêtir un fil métallique d'un alliage ou d'un métal.

   Le revêtement continu d'un fil par immersion implique le passage rapide du fil à travers une enceinte remplie de l'alliage fondu qui se solidifie au contact du fil. Cette technique fait l'objet de plusieurs publications.

   C'est ainsi que le US-A-3 687 105 se rapporte à un tel procédé dans lequel une filière partiellement submergée dans un bain de métal fondu est placée dans le passage de sortie du fil. Cette filière comporte une ouverture présentant une faible tolérance vis-à-vis du fil nu de sorte que cette filière définit vraisemblablement le diamètre du fil revêtu. Une telle solution pose des problèmes de concentricité du revêtement. La filière doit toujours rester submergée de façon que la couche d'oxyde se formant à la surface du bain ne vienne pas contre la face d'entrée de la filière.

   Le US-A-4 207362 se rapporte à ce mode de revêtement de fil, un lit de particules d'essuyage étant disposé à la sortie du bain et un organe destiné à limiter l'écoulement du métal autour du fil à un écoulement laminaire est placé sous ce lit de particules d'essuyage.

   Dans le US-A-4 339 480, ainsi que le US-A-4 287 238, L'essuyage du fil revêtu est réalisé à la sortie du bain de métal en fusion par une filière à gaz.

   Dans le EP-A-32 640, un dispositif d'essuyage mécanique à l'aide de coussins d'un matériau non combustible est placé à la sortie du bain de métal en fusion.

   Dans le cas d'un alliage, la température de fusion n'est pas ponctuelle, de sorte que, pour une température donnée du bain de métal fondu, la solidification des constituants de l'alliage n'est pas simultanée. C'est ainsi que, dans le cas de la technique de revêtement par passage dans un bain d'un fil dont la température est plus basse que celle du bain, le refroidissement consécutif à l'entrée en contact de l'alliage n'a pas la même répercussion sur ces constituants. Dans la plupart des cas, il en résulte l'entraînement par le fil d'une couche plus ou moins épaisse et irrégulière de l'alliage du bain.

   Etant donné les points de solidification différents des constituants de l'alliage, il s'est avéré que les différentes techniques d'essuyage mécanique ou pneumatique proposées jusqu'ici ne se sont pas révélées satisfaisantes dans la mesure où la consistance de l'alliage n'est pas homogène dans la zone de contact avec le fil, consécutivement au refroidissement produit par le passage de ce fil. En effet, L'essuyage ne permet pas d'obtenir une couche régulière dans un tel cas, étant donné que l'effet mécanique n'est pas le même sur les différents constituants de l'alliage dont la consistance varie suivant la température. En outre, une partie des solutions proposées posent des problèmes de concentricité du revêtement.

   Le but de la présente invention est d'apporter une solution, notamment lors du revêtement d'un fil métallique par un alliage ou un métal, qui ne présente pas les inconvénients des solutions susmentionnées.

   A cet effet, I'invention a pour objet un procédé pour revêtir un fil métallique, notamment à l'aide d'un alliage ou d'un métal selon la revendication.

   Selon ce procédé, la couche en général irrégulière et épaisse de métal formée par le passage du fil à travers le bain de métal en fusion est réchauffée dans le canal situé à la sortie de l'enceinte contenant le métal, de sorte que le dépôt final résulte du passage du fil à travers ce canal, dont le diamètre est supérieur à celui du fil revêtu de la couche d'épaisseur désirée, et constamment rempli de métal en fusion. De ce fait, la couche finale formée sur le fil résulte de la différence entre la force exercée sur le métal liquide par la paroi du canal et celle exercée par la surface du fil passant à une certaine vitesse à travers ce canal.

   Il s'ensuit un revêtement régulier, d'épaisseur réglable en fonction du diamètre du canal et de la vitesse du fil, et concentrique dans la mesure où les forces définissant l'épaisseur du revêtement sont également réparties sur 360O.

   Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.

   La fig. 1 est un schéma général de cette installation.

   La fig. 2 est une vue agrandie en coupe d'un détail.

   L'installation illustrée par la fig. 1 comporte un poste d'alimentation 1 destiné à délivrer le fil 2 à revêtir. Ce fil passe ensuite dans un poste de préchauffage 3 qui comporte une alimentation de courant continu 4 par frotteurs 5 entre trois poulies 6. Ensuite, le fil 2 passe dans une buse 7 alimentée en métal en fusion par un creuset 8, dont le niveau de métal fondu est commandé par un piston plongeur 9.

   La buse 7 présente deux ouvertures 7a et 7b situées à l'aplomb l'une de l'autre dans la trajectoire verticale du fil. Au-dessus de cette buse 7, le fil passe dans un canal 10 d'un organe de réchauffement 11 qui sera décrit plus en détail en relation avec la fig. 2, puis dans une enceinte de refroidissement 12. A la sortie de cette enceinte 12, le fil 2 est conduit vers un poste de bobinage 13.

   En se reportant maintenant à la fig. 2, on y reconnaît la buse 7 avec l'ouverture de sortie 7b et le canal 10 traversant l'organe de réchauffement 11. Une résistance électrique 14 est noyée dans la paroi de cet organe pour chauffer la paroi du canal 10, un thermocouple 15 servant à mesurer et à régler la température de l'organe 11. La longueur active de ce canal 10 est constituée par sa portion 10a de plus petit diamètre, le reste de ce canal est de plus grand diamètre et sert à donner à l'organe 11 une longueur axiale suffisante pour permettre d'y loger une résistance électrique 14 de la puissance nécessaire au chauffage de l'organe de réchauffement 11 à la température désirée.

   Le procédé consiste à préchauffer le fil 2 passant dans le poste de préchauffage 3 puis à le faire passer en le déplaçant verticalement de bas en haut à travers la buse 7 dans laquelle le métal est maintenu en fusion. Lorsqu'il s'agit d'un alliage en particulier, l'épaisseur de la couche de métal entraînée par le fil 2 est en général de beaucoup supérieure à celle désirée et cette couche est irrégulière. En arrivant à l'entrée du canal 10 chauffé par la résistance, un premier effet d'essuyage mécanique se produit. La couche de métal qui entre dans le canal est maintenue à la température de fusion et le fil 2, entouré de cette masse de métal en fusion, pénètre dans la partie 10a du canal.

   Lorsqu'il ressort, la couche de métal est de l'épaisseur désirée régulière et concentrique. Cette épaisseur est fonction de la mouillabilité du fil, de celle de la paroi du canal 10a, du diamètre de ce canal, de sa longueur et de la vitesse de défilement du fil 2, de sa température et de la viscosité du métal fondu.

   Des essais ont été réalisés en vue de déposer une couche d'un alliage à 65% Pb - 35% Sn sur un fil de cuivre de 0,6 mm de diamètre.

   Préalablement au dépôt, le fil de cuivre a été nettoyé dans une installation non représentée. Ce nettoyage, qui doit intervenir aussi peu de temps que possible avant le dépôt, au maximum 1 à 2 heures, peut de préférence être réalisé en ligne avec l'installation décrite. Ce type de traitement est connu et ne fait pas directement partie de l'invention. C'est la raison pour laquelle il n'est ni décrit, ni représenté. **ATTENTION** fin du champ CLMS peut contenir debut de DESC **.