CH690440A5 - Procédé et dispositif de fabrication de fils ayant une surface en laiton, pour les besoins de l'électro-érosion à fil. - Google Patents

Description

  
 



  L'invention porte sur un procédé permettant de fabriquer des fils à surface de laiton présentant une teneur prédéfinie de zinc, en vue de l'électro-érosion à fil. L'invention comprend aussi un dispositif mettant en Öuvre le procédé. 



  Pour l'électro-érosion à fil on utilise couramment un fil de laiton ou un fil enrobé de laiton. Selon un procédé de fabrication connu, dans un premier temps le fil de cuivre est galvanisé par électrolyse, et, dans un deuxième temps, ce fil de cuivre galvanisé est chauffé dans un four. On obtient ainsi une diffusion dans le fil de cuivre du zinc déposé par galvanisation, la phase laiton recherchée se produisant pour le moins à la surface du fil. Ce procédé de fabrication en deux temps représente un investissement et des coûts d'exploitation importants, avec pour conséquence un coût de fabrication élevé pour le fil de laiton. 



  En partant de ces faits, l'inventeur s'est proposé de mettre au point un procédé tel que décrit plus haut, ainsi qu'un dispositif mettant en Öuvre ce procédé, permettant d'obtenir un  alliage laiton à teneur prédéfinie de zinc, sur un fil de cuivre ou de laiton, et ce à un prix avantageux et de manière simple. 



  Dans le procédé, la solution inventée pour cette tâche se présente ainsi: un fil de cuivre ou de laiton est passé dans une enceinte de traitement chauffée emplie d'une vapeur de zinc, qui, en phase gazeuse, diffuse dans le fil. Ce faisant, la concentration de zinc en phase gazeuse et la température du fil dans l'enceinte de traitement doivent être réglées de telle manière que la teneur en zinc de la phase laiton générée à la surface du fil corresponde bien à la teneur prédéfinie de zinc. 



  Le procédé inventé repose sur le principe physique selon lequel un métal à l'état solide est en équilibre avec sa vapeur saturante. Chaque modification des conditions initiales conduit à un nouvel état d'équilibre. Si par exemple on modifie la pression de vapeur partielle du zinc au-dessus d'un alliage de laiton pour une température donnée, il s'instaure un nouvel équilibre dans la phase laiton solide, la teneur en zinc se trouvant modifiée. 



  La pression de vapeur partielle du zinc en phase gazeuse peut être ajustée de telle manière qu'elle corresponde à la pression de vapeur partielle du zinc existant à la température du fil dans l'enceinte de traitement alors que se forme la phase laiton solide à la surface du fil, avec une teneur prédéfinie de zinc. 



  Toutefois, la teneur prédéfinie de zinc en phase laiton sur la surface du fil peut aussi être réglée et contrôlée par la température du fil dans l'enceinte de traitement. 



  Pour des raisons pratiques, la pression de vapeur partielle du zinc en phase gazeuse est réglée comme pression de vapeur saturante au travers de la température du zinc liquide dans l'enceinte de traitement. Pour ce faire, dans l'enceinte de traitement, le fil peut être porté à une température supérieure à celle de la phase métallique liquide ou de celle régnant dans l'enceinte de traitement. 



  Pour le réglage d'une pression de vapeur partielle du zinc en phase gazeuse, on peut, au lieu de zinc pur en phase métallique liquide, se servir d'un alliage de zinc et d'un autre métal, l'alliage zinc/étain étant tout particulièrement avantageux. Grâce à l'alliage de zinc au lieu de zinc pur, on arrive à régler la pression de vapeur partielle du zinc en phase gazeuse non seulement par le biais de la température de la phase métallique liquide, mais aussi en jouant sur la composition de l'alliage. Ce système donne une plus grande marge de manÖuvre car en phase laiton il permet de régler la teneur en zinc à la surface du fil, d'une part en agissant sur la température, et d'autre part, en modifiant la concentration de la phase métallique liquide, pour obtenir la teneur prédéfinie de zinc.

   Il va de soi que l'on peut par la seule modification de la température du fil, régler la teneur en zinc en phase laiton, à la valeur prédéfinie. 



  Lors de l'utilisation d'un alliage, il faut évidemment veiller à ce que la perte de zinc soit compensée par une adjonction régulière de ce métal. 



  Pour le réglage fin des propriétés de la phase laiton à la surface du fil on peut, dans l'enceinte de traitement, disposer sous forme d'alliages liquides, d'autres métaux prévus dans le fil, évaporables et diffusant à partir de la phase gazeuse. 



  Le procédé inventé permet de constituer sur la section du fil une ou plusieurs couches de diffusion tout en modifiant la teneur en zinc. De même, on peut définir la durée de séjour d'un fil en cuivre dans l'enceinte de traitement de manière à ce que se forme une phase laiton sur la section entière du fil. 



  Le procédé inventé requiert pour sa mise en Öuvre un dispositif approprié constitué d'une enceinte de traitement avec au moins un four (à feu continu) dans lequel sont disposés des réservoirs pour les phases métalliques liquides. En plus, on peut prévoir des installations pour le passage à plusieurs reprises ou en plusieurs fois d'un fil au moins. 



  Les autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention apparaîtront dans les descriptions suivantes d'exemples d'applications triés sur le volet, ainsi qu'au travers du dessin inclus; celui-ci représente schématiquement 
 
   Fig. 1 la section d'un four (à feu continu) destiné au traitement de fils; 
   Fig. 2-5 diverses variantes pour le guidage du fil. 
 



  Le four (à feu continu) 10 se compose (voir fig. 1) du four proprement dit 12 en forme de cylindre vertical avec l'enceinte de traitement 14, à laquelle vient s'ajouter un four secondaire 16 avec un récipient 18 contenant une phase métallique liquide 34. Les éléments du four 12 et 16 sont chauffés indirectement par les résistances électriques 20 situées sur la face externe des éléments du four 12 et 16. 



  L'élément cylindrique du four 12 se termine aux extrémités par une bride 22 avec intercalage d'un joint d'étanchéité 24, avec pour seule ouverture un orifice pour le passage du fil 32. Toujours aux extrémités, l'élément cylindrique du four 12 comporte à l'extérieur, des conduites de refroidissement 26, et à l'intérieur, des blocs de cuivre 28. L'enceinte de traitement 14 proprement dite est limitée aux deux bouts, sur une longueur l de 1 à 2 m par exemple, d'écrans 30 constitués d'un matériau calorifuge. 



  Le four secondaire 16 est équipé d'une vanne 36 pour emplir ou rajouter dans le récipient 18, une phase métallique liquide 34. 



  Les conditions opératoires dans l'enceinte de traitement 14 du four (à feu continu) 10 sont sélectionnées comme on le sait en agissant sur la composition de la phase métallique liquide 34, pouvant être par exemple un alliage zinc/étain, ainsi que sur la température Tf1 de la phase métallique liquide 34 de l'enceinte de traitement 14, et, le cas échéant, sur la température TD du fil 32 de l'enceinte de traitement 14, en tenant compte de la  teneur prédéfinie de zinc de la phase laiton à produire sur la surface du fil. 



  Pour les pressions de vapeur partielles de zinc, les températures et concentrations nécessaires qui leur correspondent sont traitées dans la littérature spécialisée se rapportant aux phases et diagrammes d'état relatifs aux systèmes d'alliage dont il est question ici. 



  Pour le réglage d'une phase laiton  beta  à la surface d'un fil, on peut par exemple choisir les conditions suivantes: 



  Température de zinc à l'état liquide Tf1 = 990 K 



  Température du fil TD = 1100 K 



  Dans ces conditions, la pression de vapeur partielle PZn,g de zinc en phase gazeuse correspond à la pression de vapeur partielle PZn,f de zinc sur la phase laiton  beta  à la surface du fil. 



  La longueur l de l'enceinte de traitement 14 ainsi que la vitesse de transit du fil 32 par l'enceinte de traitement 14 déterminent la durée du traitement qui à son tour conditionne l'épaisseur de la phase laiton se déposant par diffusion à la surface du fil. Il existe différentes manières de faire varier la durée du traitement, ce qui permet d'obtenir une diffusion de la section tout entière du fil. 



  La longueur l maximale de l'enceinte de traitement 14 étant limitée à quelque 2 m pour des raisons techniques, il est possible d'accroître la durée de traitement ou d'élever la vitesse de transit du fil en reliant l'une à la suite de l'autre plusieurs enceintes de traitement conformément à la fig. 3. Une autre possibilité (voir fig. 4a et b) consiste à faire passer le fil 32 plusieurs fois par l'enceinte de traitement 14, au moyen de rouleaux de renvoi 38. Enfin, on peut imaginer aussi (voir fig. 5) plusieurs fils 32 transitant de concert par la même enceinte de traitement 14. 

Claims (10)

1. Procédé de fabrication de fils ayant une surface en laiton d'une teneur prédéfinie de zinc, pour les besoins de l'électro-érosion à fil, caractérisé par le fait qu'un fil (32) en cuivre ou en laiton, est passé à travers une enceinte de traitement (14) chauffée et emplie d'une vapeur de zinc, de façon que le zinc en phase gazeuse diffuse dans le fil (32), la concentration de zinc en phase gazeuse et la température (TD) du fil (32) dans l'enceinte de traitement (14) étant réglées de manière que la teneur en zinc de la phase laiton se formant à la surface du fil corresponde à la teneur prédéfinie de zinc.

2.

Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pression de vapeur partielle (PZn,g) de zinc en phase gazeuse est réglée de manière à ce qu'elle corresponde à la pression de vapeur partielle (PZn,f) de zinc à la température (TD) du fil dans l'enceinte de traitement (14) sur la phase laiton solide se formant à la surface du fil avec une teneur prédéfinie de zinc.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la teneur prédéfinie de zinc de la phase laiton à la surface du fil est réglée au moyen de la température (TD) du fil (32) dans l'enceinte de traitement (14).

4.

Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la pression de vapeur partielle (PZn,g) de zinc en phase gazeuse est réglée comme pression de vapeur saturante au moyen de la température (Tf1) de zinc à l'état liquide (34) dans l'enceinte de traitement (14).

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que du zinc à l'état liquide (34) est utilisé sous forme d'alliage, en particulier d'un alliage zinc/étain.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que pour la diffusion en phase gazeuse dans le fil (32), d'autres métaux évaporables sont prévus, sous forme d'alliages liquides (34) disposés dans l'enceinte de traitement (14).

7.

Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que dans l'enceinte de traitement (14), le fil (32) est porté à une température (TD) supérieure à la température (Tf1) du zinc à l'état liquide (34) ou de la température de l'enceinte de traitement.

8. Procédé selon une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'une ou plusieurs couches de diffusion à teneur de zinc changeante se forment autour de la section du fil.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la durée de séjour du fil (32) en cuivre dans l'enceinte de traitement (14) est sélectionnée de façon à ce qu'une phase laiton se constitue sur toute la section du fil (32).

10.

Dispositif pour la mise en Öuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'enceinte de traitement est constituée d'au moins un four, de préférence à feu continu (10), dans lequel sont disposés des réservoirs (18) pour les phases métalliques liquides (34).