BE522332A

BE522332A -

Info

Publication number: BE522332A
Authority: BE

Description

ELEMENT CERAMIQUE APPLICABLE AUX SYSTEMES D'ALLUMAGE A BASSE TENSION OU AUX
RESISTANCES.

Cette invention se rapporte aux matériaux céramiques, en par- ticulier à ceux qui possèdent une valeur intéressante comme éléments de sys- tèmes d'allumage à basse tension y compris les équipages des bougies d'allu- mage et les résistances semi-conductrices.

Elle a pour objet un élément céramique comprenant une base en produit céramique obtenue en compacifiant un produit réfractaire et une ma- tière isolante portant sur une partie au moins de sa surface une couche for- tement adhérente d'un oxyde cuit d'un métal appartenant à l'un quelconque des groupes Ib, IIb, IVb, VB, VIIa et VIII de la table ou classification périodique des éléments ou d'unmmélange cuit de pareils oxydes.

Suivant l'invention, cet élément céramique est obtenu en ap- pliquant sur une partie au moins de la surface d'une base en matériau céra- mique résultant de la compacification d'un produit réfractaire et d'un ma- tériau isolant un oxyde d'un métal appartenant à l'un quelconque desdits groupes de la classification périodique ou bien un mélange de pareils oxydes ou ce qu'on peut appeler un "précurseur" d'un s'emblable oxyde, voire un mé- lange contenant des précurseurs d'un ou plusieurs oxydes de ce genre, puis en soumettant l'élément en question à une cuisson à température élevéeo
On entend ici par "précurseur" un composé du métal qui, dans les conditions de cuisson employées, se décompose pour former un oxyde du métal, des précurseurs convenables étant les carbonates et les composés or- ganiques des métaux.

Le matériau céramique formant la base de l'élément en ques- tion résulte de la compacification d'un produit réfractaire et d'un maté- riau isolant. Il peut être non poreux mais possède, de préférence, dans tous les cas un degré de porosité tràs faible (par exemple ne dépassant

pas 5%) de sorte que l'imprégnation est sersiblement confinée à la couche superficielle de la base. Comme matériaux convenables pour la constitution de la base, on peut employer la magnésie, l'oxyde de zirconium stabilisé et l'oxyde de thorium, les mélanges d'alumine et de silice ou d'alumine, :Le magnésie et de silice, ainsi que les matériaux se présentant à l'état naturel et ayant les caractéristiques spécifiées comme, par exemple, la stéatite.

L'oxyde ou le mélange d'oxydes (y compris éventuellement les précurseurs des oxydes) peuvent être appliqués aux matériaux de base céramiques par diverses méthodes,. La meilleure méthode dans chaque cas dé- pend dans une certaine mesure des matériaux précis dont il est fait usage.

C'est ainsi que l'oxyde ou le mélange d'oxydes peut être aplliqué sous la forme d'une poudre sèche ou bien peut être dispersé au sein d'un milieu li- quide et appliqué sous cette forme. Suivant une autre méthode, l'oxyde ou le mélange d'oxydes peut être dispersé au sein d'un agent organique plasti- que et coulé de manière à former une pellicule qui est ensuite appliquée sur le matériau céramique de base.

Les températures de cuisson employées sont comprises en géné- ral entre 7500 et 1400 C. mais ne doivent pas en règle générale avoir une influence nuisible sur le matériau céramique de base. La durée de la cuis- son varie avec les circonstances; elle va de quelques minutes à une heure ou davantage; elle doit être suffisante dans tous les cas paur assurer le frittage des oxydes appliqués et leur adhérence ferme au materiau céramique de base.

Il parait probable que pendant l'opération de cuisson et dans la plupart des cas, une réaction se produise entre le ou les oxydes métalli- ques appliqués et le matériau de base céramique et que telle est la raison de l'adhérence extrêmement forte de la couche d'oxyde au matériau de base.

Comme indiqué ci-avant, les produits obtenus possèdent une surface d'oxyde semi-conductrice. Des électrodes en métal séparées par une certaine distance peuvent être appliquées contre la surface d'oxyde cuite, l'espace en question constituant un éclateur c'est-à-dire que grâce à l'ap- plication d'une tension convenable aux électrodes une étincelle jaillit en travers de cet espace.

Tel est également le cas quand des électrodes en métal sont appliquées à quelque distance l'une de l'autre à un matériau céramique formé entièrement d'oxydes métalliques (par exemple d'oxyde de nickel et de zinc) mais les éléments que prévoit la présente invention présentent cet avantage important que le matériau céramique de base dont ils sont constitués est, à condition d'être convenablement choisi, beau- coup moins sujet à l'érosion que les oxydes mixtes.

De plus, quand les oxydes qui se trouvent dans les éléments que prévoit l'invention se volatilisent à partir d'une région particulière- du produit céramique, une étincelle jaillit à un endroit voisin au lieu de persister au même endroit comme dans l'hypothèse d'un élément constitué uni- quement par de l'oxyde de nickel et de zinc où il peut alors se former une dépression prononcée.

Des électrodes en métal peuvent être appliquées aux éléments céramiques que prévoit l'invention par n'importe quelle méthode convention- nelle mais il est commode en principe de les appliquer par galvanoplastie.

La surface du matériau céramique de base à laquelle est appli- quée la couche d'oxyde peut être lisse mais il est parfois désirable qu'elle soit rainurée. C'est en effet, de cette manière que le trajet de résistance effective entre des électrodes appliquées après coup peut être augmenté.

Les exemples suivants servent à mettre l'invention en éviden- ce mais ne doivent pas être considérés comme limitatifs. Les proportions sont partout indiquées en poids.

EXEMPLE N I
Matériau à vase d'alumine portant une couche superficielle d'oxyde de nickel et de zinc.

On utilise, comme matériau de base, de l'alumine (ayant un degré de pureté de 98% et sensiblement exempte d'oxyde chromique) qu'on a soumis à la cuisson dans un four à vide à une température de 1750 C.

On façonne ce matériau pour lui donner la forme requise, par exemple la forme d'un disque, puis on plonge celui-ci dans une poudre formée de
Oxyde de zinc (à 99% de pureté)........... 80 parties
Carbonate de nickel .......... 20 parties la poudre reposant sur une plaque de base formée d'oxyde de zinc fritté.

On cuit l'ensemble dans l'air à une température de 1350 Co pendant une heure. On constate,après l'avoir séparé des oxydes pulvérulents et après avoir"enlevé la poudre qui se trouve à la surface et qui n'adhère pas à lui, que le disque est revêtu d'une pellicule surfaciale d'oxyde de nickel et de zinc de couleur vert pâle. La couche d'oxyde adhère très fortement au matériau céramique de base, apparemment à cause de la formation d'une couche de spinelle d'alumine de zinc qui adhère, par un c8té, à la base d'alumine et, par l'autre côté, à l'oxyde de nickel et de zinc. Cet oxyde semble être constitué par un mélange d'une solution solide d'oxyde de zinc dans de l'oxyde de nickel ainsi que par des cristaux d'oxyde de zinc.

Le disque qu'on obtient par ce processus possède une certaine valeur comme élément constitutif des bougies d'allumage.

EXEMPLE N 2.

Matériau à base de stéatite portant une couche superficielle d'oxyde de nickel et de zinc.

On projette au pistolet, ou par un moyen équivalent, de la stéatite dont les éléments ont la forme désirée, avec une dispersion aqueu- se d'oxyde de zinc et de carbonate de nickel dans les mêmes proportions que l'indique l'exemple n 1. On fait ensuite sécher l'élément et on le sou- met à une cuisson à une température de 1100 à 1200 Co pendant 30 minutes.

Après refroidissment, on constate que la stéatite est revêtue d'une couche superficielle d'oxyde de nickel et de zinc. Comme indiqué dans l'exemple n l, il semble qu'une réaction se soit produite entre la stéatite et l'oxy- de de zinc, ce qui assure une très forte adhérence entre la couche d'oxyde et la base céramique.

Le prodùit possède une valeur spéciale comme isolateur cé- ramique à faible déperdition.

EXEMPLE ? 3.

-------------
Matériau à base d'alumine portant une couche superficielle de bioxyde de gitane.

On imprègne un matériau à base d'alumine comme indiqué dans l'exemple n 1 à l'aide de titanate de butyle. On effectue cette imprégna- tion en plongeant le matériau de base dans le titanate de butyle ou bien en appliquant le titanate de butyle sur la matière sous une pression élevée ou dans le vide. On chauffe ensuite l'élément à 800 C. dans une atmosphère d'hydrogène. On constate qu'il s'est formé sur la surface du matériau de base une couche très fermement adhérente de bioxyde de titane réduit et semi- conducteur..

EXEMPLE N 4.

Matériau à base d'alumine portant de l'oxyde de chrome et de titane.

On imprègne en procédant comme suivant l'exemple n 3 un ma- tériau à base d'alumine préparé comme indiqué dans l'exemple n 1 et ayant une porosité de 1 à 5% à l'aide d'une solution aqueuse d'un mélange de sul- fates de chrome et de titane, les proportions étant calculées de manière que, lors de l'allumage, il se forme un mélange d'oxydes de chrome et de titane contenant de 10 à 30% d'oxyde chromique. On soumet l'élément à une cuisson à une température de 1400 C. On recueille un produit revêtu d'une pellicule semi-conductrice et extrêmement adhérente des oxydes mélangés qui conserve ses propriétés aussi bien dans des conditions oxydantes que dans des conditions réductrices.

L'oxyde chromique semble contribuer à assurer l'excellente adhérence de la couche doxyde du fait qu'il est miscible à la fois avec l'alumine et avec le bioxyde de titane.

EXEMPLE N 5.

Matériau à base d'alumine portant de l'oxyde de titane et de zinc.

On prépare le matériau à base d'alumine comme il a été indi- qué dans l'exemple n 1, puis on soumet un mélange d'oxyde de zinc et de 3 à 25% de bioxyde de titane à la cuisson à une température de 1150 C. pen- dant une heure, après quoi on le broie à l'état de poudre fine et on le disperse dans une composition ayant la composition suivante :

EMI4.1

<tb> Poudre <SEP> d'oxyde <SEP> de <SEP> titane <SEP> et <SEP> de <SEP> zinc <SEP> ......... <SEP> 250 <SEP> parties
<tb>
<tb> Tartrate <SEP> de <SEP> diamyle <SEP> ........... <SEP> 5 <SEP> parties
<tb>
<tb> Acétobutyrate <SEP> de <SEP> cellulose................... <SEP> 9 <SEP> parties
<tb>
<tb> Bichlorure <SEP> d'éthylène <SEP> ......... <SEP> 50 <SEP> parties
<tb>

On étale la composition résultante sur une surface polie talle par exemple qu'un panneau en verre, et on laisse le bichlorure d'éthylène s'évaporer. On détache de cette surface polie la pellicule plastique résul- tante contenant les oxydes, on la mouille à l'aide de tartrate de diamyle pour la ramollir légèrement et on l'applique au matériau de base céramique contre lequel elle colle alors assez fermement grâce à l'action ramollissan- te du tartrate de diamyle.

On soumet ensuite l'élément à la cuisson à une température de 13000C. Les matières organiques se décomposent sans laisser de résidus. Il se forme ainsi une pellicule fermement adhérente qui est due apparemment au moins en partie à la formation d'une couche intermédiaire de spinelle d'alu- mine et de zinc comme dans l'exemple n 1.

On peut appliquer des électrodes à la couche d'oxyde ainsi formée en provoquant un dépôt galvano-plastique de cuivre contre la couche à partir d'une solution de cyanure, ce dépôt étant amorcé avec une densité de courant très intense et en le poursuivant dans les conditions ordinaire- ment employées pour le dépôt électrolytique des métaux. La résistance spé- cifique de l'élément peut être supérieure à 10.000 ohms/cm., et la pellicu- le d'oxyde peut avoir une épaisseur de 0,cm 002. De plus, le trajet de ré- sistance peut être rainuré, de manière à augmenter sa longueur effective.

On peut obtenir par ce moyen de très hautes valeurs de résistance. C'est ainsi, par exemple, qu'une tige d'alumine ayant un diamètre de 7 à 8 mm. et traité par le procédé tel que l'indique le présent exemple peut avoir une résistance égale à 10 megohms.

Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écar- ter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.

Claims

RESUME .

1 ) Elément céramique applicable notamment aux systèmes d'al- lumage à basse tension ou aux résistances électriques comprenant un matériau de base céramique résultant de la compacification d'un produit réfractaire et d'une matière isolante portant sur une partie au moins de sa surface une couche d'un oxyde métallique cuit adhérant fermement à elle, cet oxyde cor- respondant à un métal appartenant à l'un quelconque des groupes Ib, IIb, IVb, Vb, VIla et VIII de la table ou classification périodique des éléments ou bien un mélange cuit de pareils oxydes.

2 ) Modes de réalisation de cet élément céramique, caractéri- sés par les particularités conjugables suivantes : a) Le matériau céramique de base est constitué par un oxyde ou un mélange d'oxydes ayant subi une cuisson et sensiblement non poreux ou bien ayant une porosité au plus égale à 5% b) Le matériau céramique de base est de l'alumine, de la ma- gnésie, de l'oxyde de zieconium stabilisé, de l'oxyde de thorium ou bien un mélange d'alumine et de silice ou bien encore un mélange d'alumine, de ma- gnésie et de silice, voire de la stéatite, mais toujours après cuisson. c) Sur la couche d'oxyde sont appliquées des électrodes mé- talliques. d) Ces électrodes portent un dépôt métallique obtenu par voie électrolytique par dessus la couche d'oxyde.

3 ) Procédé de production d'un pareil élément céramique con- sistant à appliquer, sur une partie au moins de la surface d'un matériau céramique de base obtenu par compacification d'un produit réfractaire et d'une matière isolante, un oxyde d'un métal appartenant à l'un quelconque des groupes susdits ou bien un mélange de ces oxydes ou un "précurseur" de ces oxydes ou encore un mélange contenant des précurseurs d'un ou plusieurs des oxydes en question, puis à soumettre les éléments à la cuisson à une température élevée.

4 ) Réalisations particulières de ce procédé, caractérisées en ce que : aa) On plonge le matériau céramique de base dans l'oxyde de métal pulvérulent et on soumet à la cuisson pendant l'immersion. bb) On peut appliquer avantageusement une dispersion aqueuse de l'oxyde de métal pulvérulent sur le matériau de base céramique, le lais- ser sécher sur lui,et soumettre ensuite l'élément à la cuisson. cc) On peut disperser l'oxyde de métal pulvérulent dans une pellicule de matière plastique organique, coller cette pellicule contre le matériau de base, et soumettre l'ensemble à la cuisson. dd) La cuisson peut être effectuée avantageusement à une tem- pérature comprise entre 750 et 1400 C. ee) Le matériau céramique de base peut être un oxyde soumis à la cuisson et choisi parmi les oxydes suivants :

alumine, magnésie, oxyde de zirconium stabilisé, oxyde de thorium, mélange d'alumine, et de silice, mélange d'alumine, de magnésie et de silice ou stéatite.

5 ) Résistance électrique ou système d'allumage à basse ten- sion comportant un élément céramique suivant 1 ou 2 ou obtenu par la mise en oeuvre du procédé sus-indiqué.