CH393870A - Procédé de fabrication d'un tube à paroi mince au moins partiellement constitué,dans le sens de son épaisseur, par un oxyde métallique et tube obtenu par ce procédé - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication d'un tube à paroi     mince    au moins     partiellement        constitué,     dans le sens de son épaisseur, par un oxyde     métallique    et     tube    obtenu par ce procédé         L'invention    vise un     procédé    pour fabriquer un  tube à     paroi        mince    au     moins        partiellement        constitué,          dans    le sens de son épaisseur, par un oxyde métal  lique.  



  Elle vise     également    le tube obtenu par ce pro  cédé.  



  Dans le brevet principal, on a     proposé,    pour fabri  quer une feuille mince au moins     partiellement    consti  tuée, dans le     sens    de     son        épaisseur,    par un     oxyde     métallique, de     partir    d'une     feuille    métallique     mince    à  faces lisses parallèles,

   de former     mécaniquement    sur  une face de cette feuille des saillies rigidificatrices et  de soumettre à un     traitement    d'oxydation la face de  la feuille opposée à     celle        déformée    mécaniquement  jusqu'à ce que     l'oxydation,    en progressant     vers    la  face de 1a feuille     déformée    mécaniquement     ait        atteint     la base desdites saillies rigidificatrices.  



  Les feuilles minces obtenues par ce procédé sont  des feuilles d'oxyde métallique     renforcées        par    des  saillies rigidificatrices en métal dudit oxyde et faisant  corps avec ladite feuille.  



  Ces feuilles peuvent être utilisées     notamment     comme barrières microporeuses utilisables dans les       techniques    de     séparation    isotopique par     diffusion     gazeuse.  



       L'invention    consiste à donner auxdites feuilles  une     forme        tubulaire    avant de les soumettre à l'oxy  dation et, de préférence, avant d'y faire apparaître  les nervures de raidissement.  



  Le procédé selon l'invention est     caractérisé    par  le fait qu'on part d'une     feuille    métallique mince  d'épaisseur constante, on fait apparaître par formage  mécanique sur la face désirée des     nervures    de     raidis-          sement,

      on donne à     ladite        fouille    une     forme        tubulaire     et on soumet la face     opposée    aux nervures du tube    ainsi formé à une oxydation jusqu'à ce que ce     traite-          ment    ait     transformé    en oxyde du métal     primitif    toute  l'épaisseur de l'élément, hors les nervures, et com  mence à atteindre les bases de ces     nervures.     



  La section     transversale    des tubes formés peut être       quelconque,    notamment circulaire,     polygonale    (en  forme, par exemple, d'hexagone     régulier,    ou d'octo  gone, ou de carré, etc.), elliptique ou autre.  



  Les nervures     formées    constituent     une    grille dont  les     mailles    - de     forme        notamment        carrée,    ronde     ou     hexagonale - délimitent des     trous        borgnes    ou alvéo  les à fond très     mince.     



  De     préférence,    on     laisse    intactes les zones des  tubes voisines de     leurs    extrémités et servant à la fixa  tion d'embouts sur ces tubes. De même, il     peut    être       avantageux    de     réserver    çà et là     dans    la paroi de     ces     tubes des bandes longitudinales et/ou transversales  sans alvéoles dans un but de renforcement.  



  Le métal ou     alliage        constitutif    des éléments min  ces de     départ        peut        être    tout métal ou     alliage        dont    la  couche superficielle -est     susceptible        d'êtme        transformée     par     oxydation        @en    une couche d'oxyde     adhérant    for  tement     sur    la couche plus profonde de métal ou al  liage non oxydée.  



  De     telles    substances sont, par exemple, les mé  taux suivants:     aluminium,    magnésium,     chrome,    nio  bium, tantale, titane, vanadium,     zirconium    et haf  nium, ou des.     alliages    de ces métaux :     aluminium-          magnésium,        @etc.     



       L'épaisseur    des éléments de     départ    doit âtre com  patible     avec    le motif     d'alvéolage    choisi:     elle    est en  général comprise     entre    60 et 300     mierons,    de préfé  rence entre 80 et 250     microns.         La forme et les     dimensions    -des     alvéoles,    ainsi que  l'épaisseur de     leurs        fonds,        peuvent    varier selon la       destination    des     éléments    fabriqués.  



  Si ceux-ci sont destinés à constituer des     barrières     de     diffusion    de     fluides,    la     palus.        grande        dimension    des  fonds d'alvéoles (ou leur diamètre,     s'ils    sont     circulai-          res)    doit     généralement        être    comprise entre 150 et  1000     microns,    de préférence     entre    150     et    500 mi  crons.

       L'épaisseur    des -barreaux     formant    les     mailles,          c'est-à-dire    des parois latérales des alvéoles, est éga  lement     comprise    entre 150 et 1000 microns, de pré  férence entre 150     et    500     microns.    La hauteur de     ces     barreaux (comptée     perpendiculairement    à fa     surface          des    fonds) peut     aller    de<B>50à</B> 250     microns,    ou plus si  possible.

       Quant    à l'épaisseur des fonds d'alvéoles,       autrement    dit l'épaisseur du métal ou     alliage        transfor-          mée    en oxyde, elle     peut        varier    de 15 à 50 microns  et est de     préférence        comprise    entre 15     et    40 microns.  



  Le formage mécanique des     nervures    et     alvéoles,     ou   alvéolage  , peut être effectué avant ou après  mise en forme des tubes.  



  Dans le premier cas, on       alvéole      un     feuillard     par tous moyens désirables, par exemple par matri  çage ou par laminage entre un     cylindre    lisse et un       cylindre        gravé,    puis on     roule    le     feuillard    alvéolé en  forme de tube et on le soude     ale    long .de la     génératrice     de     jonction,

          avant    de     soumettre    sa face     lisse    à     l'oxy-          dation.    Les     bords    du feuillard     contigus    à     ladite    géné  ratrice doivent âtre dépourvus     d'alvéoles    sur une lar  geur suffisante     pour    permettre une soudure     étanche     cette     largeur    est, par     exemple,    deux fois     supérieure     à celle     intéressée    par la soudure.  



  Dans le     deuxième    cas, qui est     préféré,    on com  mence par former un tube à     paroi        mince    de toute  façon désirable, par exemple en constituant une ébau  che     tubulaire        par        filage    à chaud, puis en étirant à  froid l'ébauche formée, ou     par        roulage    d'une     feuille     rectangulaire suivi de soudage, etc.

   Puis on pratique       mécaniquement    des nervures et alvéoles sur     l'une    des  faces du tube     formé,    de     préférence    sur sa face exté  rieure, par     application    de poinçons ou roulage de       molettes    gravées sur ladite face.  



  La face de     chaque    tube non munie de     nervures     et     alvéoles    est ensuite     soumise        ù    une     oxydation    de  toute façon     désirable    connue, de     préférence    par élec  trolyse, le tube     constituant    anode.  



  En se     référant    aux dessins ci-joints, on va décrire  ci-après des exemples de     réalisation    de l'invention.  La fig. 1 de ces dessins montre en vue perspec  tive     agrandie    une portion de     barrière        tubulaire    établie       conformément    à l'invention.  



  La fig. 2 montre ladite barrière en coupe axiale       fortement    agrandie, les     proportions        réelles    ayant été  conservées entre les     différentes    dimensions.  



  Les fig. 3 et 4 illustrent schématiquement, res  pectivement en vue de côté et en     coupe        selon    IV-IV  fig. 3, un mode d'exécution de l'alvéolage conforme  à     l'invention.       Les fig. 5, 6 et 7 illustrent schématiquement trois  autres modes d'exécution de l'alvéolage conformes à  l'invention.  



  Et la fig. 8, enfin, montre schématiquement un  mode     d'exécution    d'oxydation anodique d'un tube  alvéolé,     conforme    à     l'invention.     



  Sur les     figures,    on a désigné par 1 le tube à  paroi mince, par 2 les alvéoles pratiqués dans ladite  paroi, par 3 les     nervures    qui     délimitent    ces alvéoles,  et par 4 les dents des outils qui leur donnent nais  sance.  



  Les fig. 3 à 7 illustrent des procédés d'alvéolage  exécutés sur les faces extérieures de tubes 1 à parois  lisses à l'intérieur desquels ont été engagés des man  drins durs 5.  



  Dans le cas des fig. 3 à 5, le mandrin a la forme  d'un prisme à six     pans    (c'est-à-dire ayant pour base  un hexagone régulier) et l'alvéolage est exécuté  -. soit par moletage longitudinal, c'est-à-dire par  roulage de deux molettes gravées 6     (fig.    3 et 4)  le long de deux pans opposés du tube,     parallèle-          ment    aux génératrices de celui-ci, les axes de ces  molettes étant maintenus parallèles à une dis  tance constante réglable l'un de l'autre, ce pour  quoi, par exemple, on     monte    les deux molettes  sur le chariot mobile d'un tour, le     mandrin    entouré  du tube étant fixe ;

    - soit par application de deux poinçons gravés 7       (fig.    5) contre deux pans opposés du     tube,        avec     une pression de l'ordre, par exemple, de 5 à 15  tonnes par     em2.     



       L'utilisation    d'un mandrin prismatique, compor  tant de préférence un nombre pair de pans (six, huit,  douze ... ),     permet        d'exécuter    d'emblée     l'alvéolage    du  tube selon une surface importante.  



  Pour éviter la formation de zones fragiles aux       arêtes,    il est     avantageux    de rendre ensuite au tube  alvéolé une forme cylindrique de révolution, ce qu'on       réalise    en admettant à l'intérieur du tube un fluide  sous pression ou en faisant passer dans ce tube un  noyau à profil progressif adapté.  



  Dans le cas des     fig.    6 et 7, le     mandrin    a la forme  d'un     cylindre    de révolution et     l'alvéolage        est        exécuté     - soit par application de poinçons gravés 8     (fig.    6)  à surfaces de travail     curvilignes    dont     les    dents  latérales présentent une     dépouille    suffisante     pour          permettre    un dégagement facile des     poinçons     après     gravure    ;

    - soit par     moletage    transversal, c'est-à-dire par  roulage de pièces dentées     cylindriques    9     (fig.    7),  de génératrices     parallèles    à l'axe du tube, ayant  chacune pour section droite un secteur circulaire ;

    dans     le    mode de réalisation de la     fig.    7, ces piè  ces, au nombre de deux, sont     disposées    symétri  quement par rapport à l'axe du tube 1 et l'arc  limitant chaque     secteur    a pour     longueur    la moitié  de la circonférence limitant extérieurement la sec  tion droite du tube: il suffit donc de déplacer ces  deux pièces dans le sens des flèches pour     alvéoler     la totalité de la surface désirée du tube.      Sur la fig. 8 est illustré un processus d'oxydation  anodique d'un tube 1 alvéolé sur sa face extérieure.  



  Selon ce processus, on     relie    de     façon    étanche les  extrémités     dudit    tube à un     réservoir        contenant    le  bain d'électrolyte 11, on plonge dans le tube une  tige conductrice 10 et on     relie    respectivement le tube  1 et la tige 10 aux     bornes        positive    et     négative    d'une  source de courant     continu.    De préférence, on     fait    cir  culer l'électrolyte dans le tube au moyen d'une pompe       durant        l'électrolyse,

      de façon à améliorer la dissipa  tion des calories.  



  On peut enregistrer la courbe     donnant,en        fonction     du temps l'intensité du courant traversant     l'électrolyte     et déterminer     ainsi        facilement        l'instant        correspondant     à l'oxydation complète des fonds des     alvéoles    sans  oxydation de la     grille    de     renfort,    instant qui corres  pond à une     brusque    augmentation de ladite     intensité.     De cette courbe, on peut aussi     déduire    par intégra  tion la quantité de courant nécessaire,

   laquelle est  constante     pour    une surface et une épaisseur données  de barrière.  



  L'exemple qui suit est relatif à la préparation  d'une barrière tubulaire pour la diffusion     d'hexa-          fluorure    d'uranium gazeux.  



  On part d'un tube cylindrique en alliage alumi  nium-magnésium à 3 % de magnésium obtenu par  étirage sans soudure, ayant 15 mm de diamètre,  500 mm de long et 0,1     men    d'épaisseur de paroi.  



  On introduit     dans    ce tube en     forçant        légèrement     un mandrin prismatique à huit pans et on alvéole sa  surface extérieure par     moletage        longitudinal    à l'aide  de deux molettes jumelées de 50 mm de diamètre  et de 6 mm     d    e largeur, à     l'exception    de deux zones  longues de 20     mm    que l'on laisse     intactes    à chaque  extrémité du tube.  



  Chaque     molette    présente     une    gravure en creux  de traits croisés larges de 0,3 mm écartés de 0,8 mm       (écartement        compté    entre les lignes médianes de deux  traits     consécutifs)    :

   le     moletage    forme     ainsi    dans     le     métal du tube une     grille    en relief     encadrant    des al  véoles     carrés    de 0,5 mm de côté, la     hauteur    de ladite  grille     étant    de<B>0,11</B> mm, l'épaisseur des fonds     d'al-          véoles    de 0,04 mm, et l'épaisseur totale de la paroi  étant donc passée de 0,10 à 0,15 mm (voir fig. 2).  



  Après moletage, on     redonne    au tube sa     forme     cylindrique en appliquant à l'intérieur de ce     tube    une       pression    modérée de fluide     .(par        exemple    de 2 ou  3 kg/cm2).  



  On oxyde ensuite la face interne du tube     alvéolé     par une électrolyse     conduite    de la façon décrite     ci-          dessus    en référence à la fig. 8.  



       L'électrolyte    est     constitué    par une     solution     aqueuse d'acide oxalique à 7 % maintenu à 30  C.  La cathode 9 est une tige en     molybdène.       La     tension    aux     bornes    de la source de courant       continu    est de 36     voilas        pet    l'on     observe    une     intensité     de courant de 1,2 ampère par dm2 de surface interne  du     tube.     



  Pour oxyder l'épaisseur     désirée    de 0,04 mm       (épaisseur        des        fonds        d'alvéoles),    on     constate    qu'il  faut une quantité de courant     totale    d'environ 2,9     am-          p'eres-heure.     



  Le tube     alors        obtenu        présente    une     transparence     optique excellente des fonds de     maille    et sa     grille          métallique        extérieure    constitue     une        armature    à la fois       solide    (capable de     résister    à une pression de 4 kg  par     cmz    appliquée à     l'intérieur    du tube)

   et souple (ce  qui     évite        les    risques de     craquelures    du tube lors de  ses flexions).  



  Pour adapter sa     perméabilité    aux valeurs requi  ses pour les barrières de     diffusion,    on débouche la  couche imperméable superficielle     d'alumine        formée     au fond des     alvéoles    en     l'attaquant    par tout bain dési  rable connu, par exemple par de l'acide phosphorique       additionné    de     fluorure        d'ammonium.     



       Pourrenforcer    la     barrière        itubulaire        obtenue    et no  tamment     évi=ter        qu'elle    ne se brise lors de ses manipu  lations, on l'enrobe     avantageusement        d'une        armature          métallique    gaufrée     et        perforée    ne prenant contact  avec la grille extérieure que selon des     génératrices    de  celle-ci.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de fabrication d'un tube à paroi mince au moins partiellement constitué, dans le sens de son épaisseur, par un oxyde métallique, caractérisé en ce qu'on part d'une feuille métallique mince d'épais seur constante, on fait apparaître par formage méca nique sur la face désirée des nervures de raidissement,

   on donne à ladite feuille une forme tubulaire et on soumet la face, opposée aux nervures, du -tube ainsi formé à une oxydation jusqu'à ce que ce traitement ait transformé en oxyde du métal primitif toute l'épais seur de l'élément, hors les nervures, et commence à atteindre les bases de ces nervures. Il.

   Tube à paroi mince obtenu par le procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il com prend une feuille tubulaire mince d'oxyde renforcée sur l'une de ses faces par des nervures métalliques faisant corps avec ladite feuille. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on donne à ladite feuille une forme tubu laire avant d'y faire apparaître les nervures de raidis sement. 2. Procédé selon la sous-revendication 1, carac- t6risé en ce que l'on forme les nervures sur la surface extérieure du tube. 3.

   Procédé selon la sous-revendication 2, caracté risé en ce que, pour former les nervures, on introduit dans le tube un mandrin en matière dure et on fait rouler au moins une pièce moletée munie de bossages sur la face extérieure du tube monté sur le mandrin. 4.

   Procédé selon la sous-revendication 3, caracté risé en ce que le mandrin est prismatique. 5. Procédé selon la sous-revendication 4, caracté risé -en ce que, après formage des nervures, on rend au tube sa forme de cylindre de révolution en admet- tant un fluide sous pression à l'intérieur de celui-ci. 6.

   Procédé selon la sous-revendication 2, caracté risé en ce que l'on fait subir à la paroi interne du tube une oxydation anodique au cours de laquelle on fait circuler en permanence l'électrolyte liquide à l'in térieur dudit tube formant anode.