EP1120797A1 - Manufacturing process for a wire-conductor made of composite material with a copper matrix and wire-conductor obtained by the process - Google Patents
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- EP1120797A1 EP1120797A1 EP01400151A EP01400151A EP1120797A1 EP 1120797 A1 EP1120797 A1 EP 1120797A1 EP 01400151 A EP01400151 A EP 01400151A EP 01400151 A EP01400151 A EP 01400151A EP 1120797 A1 EP1120797 A1 EP 1120797A1
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Definitions
- the invention relates to a method for manufacturing a conductive wire. made of a copper matrix composite material in which metallic or ceramic particles are dispersed, and the wire conductor obtained from this process.
- Copper is a widely used material, due to its high electrical conductivity, as a material constituting the conductive wire in electrical and electronic cables.
- a copper alloy which, by different hardening mechanisms, has mechanical strength superior to copper, while having an electrical conductivity at less than 85% of the electrical conductivity of copper.
- these alloys there may be mentioned Cu-Cd, Cu-Zr, Cu-Fe and Cu-Cd-Cr.
- the object of the present invention is to provide a method of manufacturing allowing a conductive wire having a better electrical conductivity than prior art alloys, at the same time increased mechanical strength, especially in torsion and bending, as well as good stability at high temperature of these properties mechanical.
- said ductile material belongs to the group including silver, gold, platinum, palladium and their alloys.
- said particles contain aluminum oxide, preferably from 0.2 to 0.4% by weight composite material.
- said coating step base wire includes electrolytic deposition of a layer silver with a thickness between 1 and 10 ⁇ m, preferably between 3 and 6 ⁇ m.
- a favorable solution for the manufacturing technique provides that the wire drawing includes several passages in a cold multi-pass drawing to obtain a final diameter for the wire secondary at least five times smaller than the nominal wire diameter primary, preferably substantially ten times smaller.
- the present invention also relates to a conducting wire as it results from the aforementioned manufacturing process, this thread being made of a composite material with a copper matrix in which are dispersed metallic or ceramic particles, this wire being characterized by that it further comprises a coating of ductile material and that it has an electrical conductivity at least equal to 92% of the electrical conductivity of copper (International Annealed Copper Standard).
- the thread according to the present invention is characterized in that when a shielding braid electromagnetic cable is made with said conductive wire, when said cable is subjected to one million (1,000,000) bending cycles and combined torsion, each bending and torsion cycle corresponding to the passage of a section of cable relative to an initial position, on the one hand relative to a main direction of the cable from a 0 ° position, towards a position at + 140 °, towards a position at -140 ° and the return to the 0 ° position (torsion), and on the other hand with respect to a direction orthogonal to said main direction of the cable from a 0 ° position, to a position at + 140 °, towards a position at -140 ° and the return to the 0 ° position (bending), said braid has a maximum electrical resistance variation of 7%.
- the conductive wire has a value of tensile strength greater than or equal to 300 Mpa.
- said ductile material belongs to the group including silver, gold, platinum, palladium and their alloys.
- the ductile material is a layer silver obtained electrolytically and said particles contain aluminum oxide, preferably 0.2 to 0.4% by weight of the material composite.
- the method of manufacturing the conducting wire uses a basic wire made of a composite material with a copper matrix in which are dispersed metallic or ceramic particles.
- the composite material used is therefore produced by powder metallurgy by dispersing homogeneous metallic or ceramic fine particles (for example example of oxides, carbides, nitrides or silicides) in a copper matrix.
- the effect of these dispersed particles on the microstructure metallurgical copper allows, on the one hand, to increase the resistances mechanical properties of the material and, on the other hand, to maintain this mechanical strength up to high temperatures, without altering the electrical conductivity too much of the copper matrix.
- the manufacturing process according to the present invention allows obtaining a conducting thread surprisingly having very high mechanical performance, electrical conductivity and resistance mechanical at high temperature.
- the manufacturing method according to the present invention comprises basically three stages of processing the basic yarn made in the aforementioned composite material, namely successively silvering, wire drawing and annealing heat treatment.
- GLIDCOP registered trademark sold by the company SCM Metal Products Inc. (UNS reference C15 715).
- This composite material contains 0.25 to 0.35% by weight of aluminum oxide particles dispersed in the copper matrix and it has a maximum electrical conductivity equal to 92% of that of copper. The size of these particles is between 3 and 12 nanometers.
- a 0.8 mm diameter base wire made of this material has been used as a starting point to develop a common thread according to the present invention.
- the next step in the manufacturing process consists, in particular in order to avoid a break in the base wire during the subsequent passage in the cold drawing machine allowing the continuous reduction of the section of the base wire, to deposit a silver coating on the base wire, this coating preferably being produced electrolytically and with a thickness of 3 to 6 ⁇ m.
- this step of coating the base wire by silver includes the following steps: alkaline degreasing of the wire base, rinsing with water of the base wire, acid pickling of the base wire, rinsing with base wire water, electrolytic deposition of a silver undercoat on the base wire, electrolytically depositing a layer of silver on the undercoat to form a primary wire, and rinse the primary wire with water.
- This primary wire (silver wire) is then, in a second step, continuous wire drawing using a cold multi-pass wire drawing machine, the last channels used to reach a secondary thread with a final diameter of 0.106 mm, or 0.100 mm or 0.079 mm.
- the silver coating remains continuous and homogeneous and results in a layer with a thickness of around 1 ⁇ m.
- the last step of the manufacturing process consists of a heat treatment.
- the purpose of this heat treatment is to restore the ductility of the composite material by reducing the internal stresses of the material created by the wire drawing stage.
- this treatment thermal will consist of an annealing during which the secondary wire has been brought to a temperature between 450 and 520 ° C for a time between 150 and 210 min.
- the conductive wire of Cu-Cd alloy has a loss of 20% of its tensile strength when the wire conductor according to the present invention exhibits only a loss in 5% breaking load. It therefore follows that the common thread from the manufacturing method according to the present invention exhibits better thermal resistance compared to a conductive wire of Cu-Cd alloy.
- This cable 10 comprises one hundred and forty two coaxial conductors distributed within eight groups (reference 12) of sixteen coaxial cables and seven pairs (reference 14 of coaxial cables). All cables coaxial is twisted around a central anti-tearing fiber 16, all being wrapped in a ribbon 18 surrounded by the shielding braid 20, itself protected by an outer sheath 22 of plastic material.
- the flexion aspect includes rotational movements with respect to a horizontal axis (X, X '), these movements being formed by the passage of sample 24 from a initial position 0 to position + 140 °, then its passage from position + 140 ° at the -140 ° position and finally its passage from the -140 ° position to the position initial 0.
- the sample 24 crosses orthogonally a horizontal beam 26 driven in rotation (driving mechanism not shown) and which imposes the previously described movement back and forth in rotation (arrow A in Figure 2) around the horizontal axis (X, X ') which is parallel to the longitudinal direction of the beam 26.
- the twist aspect includes rotational movements relative to an axis (Y, Y ') orthogonal to the axis horizontal (X, X ') above, these movements being constituted by the passage of sample 24 from an initial position 0 to the position + 140 °, then its passage from the + 140 ° position to the -140 ° position and finally its passage from the position -140 ° to the initial position 0.
- a torsion module 28 crosses the beam 26 according to the axis (Y, Y ') by forming a pivot link, a section of the sample 24 being integrally housed inside the torsion module 28 according to the axis (Y, Y ').
- a first end 24a of the section of the sample protrudes from a first sleeve 28a surrounded by a bracket 28a ', these two elements forming a first part of the module 28, and a second end 24b of the section of the sample protrudes by one second sleeve 28b forming a second part of module 28.
- the sample 24 is entirely subjected to the movements of module 28, including the previously described back-and-forth movement rotating (arrows B in Figure 2) around the axis (Y, Y ') (mechanism rotational drive around (Y, Y ') not shown).
- the sample 24 of the cable is completely free to move, therefore subject only to gravity. This test allows in particular to reconstruct the stresses to which a cable connected to a portable medical electrical device is subjected such as a probe.
- the main thread resulting from the manufacturing process according to the present invention therefore appears to have greater mechanical resistance, combined with better thermal resistance, while having an electrical conductivity higher than the conductive wires of prior art.
- the present invention also relates to a shielding braid electromagnetic for an electric cable, comprising at least one wire conductor as defined above.
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un fil conducteur réalisé dans un matériau composite à matrice en cuivre dans laquelle sont dispersées des particules métalliques ou céramiques, et le fil conducteur obtenu à partir de ce procédé.The invention relates to a method for manufacturing a conductive wire. made of a copper matrix composite material in which metallic or ceramic particles are dispersed, and the wire conductor obtained from this process.
Le cuivre est un matériau largement utilisé, du fait de sa haute conductivité électrique, en tant que matériau constituant le fil conducteur dans les câbles électriques et électroniques.Copper is a widely used material, due to its high electrical conductivity, as a material constituting the conductive wire in electrical and electronic cables.
Cependant, le cuivre présente des caractéristiques mécaniques médiocres souvent insuffisantes pour qu'il constitue le matériau du fil conducteur de câbles devant présenter une forte résistance mécanique, notamment en flexion et en torsion.However, copper has mechanical characteristics poor often insufficient to constitute the material of the wire cable conductor which must have high mechanical resistance, especially in bending and torsion.
Traditionnellement, on utilise alors un alliage de cuivre qui, par différents mécanismes de durcissement, présente une tenue mécanique supérieure au cuivre, tout en présentant une conductivité électrique au moins égale à 85 % de la conductivité électrique du cuivre. Parmi ces alliages, on peut citer Cu-Cd, Cu-Zr, Cu-Fe et Cu-Cd-Cr.Traditionally, a copper alloy is then used which, by different hardening mechanisms, has mechanical strength superior to copper, while having an electrical conductivity at less than 85% of the electrical conductivity of copper. Among these alloys, there may be mentioned Cu-Cd, Cu-Zr, Cu-Fe and Cu-Cd-Cr.
Parmi ces alliages, le dernier alliage précité (cuivre-cadmium-chrome) est très utilisé du fait qu'il présente une conductivité électrique intéressante (90 % de celle du cuivre) et une résistance mécanique bien meilleure que le cuivre (charge à la rupture en traction = 420 MPa).Among these alloys, the last aforementioned alloy (copper-cadmium-chromium) is widely used because it has an electrical conductivity interesting (90% of that of copper) and good mechanical resistance better than copper (tensile strength = 420 MPa).
La présente invention a pour objet de fournir un procédé de fabrication permettant l'obtention d'un fil conducteur présentant une meilleure conductivité électrique que les alliages de l'art antérieur, en même temps qu'une résistance mécanique accrue, notamment en torsion et en flexion, ainsi qu'une bonne stabilité à haute température de ces propriétés mécaniques.The object of the present invention is to provide a method of manufacturing allowing a conductive wire having a better electrical conductivity than prior art alloys, at the same time increased mechanical strength, especially in torsion and bending, as well as good stability at high temperature of these properties mechanical.
Le procédé de fabrication selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- on fournit un fil de base réalisé dans ledit matériau composite,
- on réalise un revêtement du fil de base avec un matériau ductile afin d'obtenir un fil primaire présentant un diamètre nominal,
- on réalise le tréfilage dudit fil primaire pour aboutir à un fil secondaire présentant un diamètre final, et
- on réalise un traitement de recuit dudit fil secondaire afin de relâcher les contraintes induites par le tréfilage.
- a basic wire made of said composite material is supplied,
- the base wire is coated with a ductile material in order to obtain a primary wire having a nominal diameter,
- the primary wire is drawn by the wire to result in a secondary wire having a final diameter, and
- an annealing treatment of said secondary wire is carried out in order to relax the stresses induced by the drawing.
Avantageusement, ledit matériau ductile appartient au groupe comprenant l'argent, l'or, le platine, le palladium et leurs alliages.Advantageously, said ductile material belongs to the group including silver, gold, platinum, palladium and their alloys.
De manière particulièrement avantageuse, lesdites particules comportent de l'oxyde d'aluminium, de préférence de 0.2 à 0.4 % en poids du matériau composite.In a particularly advantageous manner, said particles contain aluminum oxide, preferably from 0.2 to 0.4% by weight composite material.
Selon une autre disposition avantageuse, ladite étape de revêtement du fil de base comprend le dépôt par voie électrolytique, d'une couche d'argent présentant une épaisseur comprise entre 1 et 10 µm, de préférence entre 3 et 6 µm.According to another advantageous arrangement, said coating step base wire includes electrolytic deposition of a layer silver with a thickness between 1 and 10 µm, preferably between 3 and 6 µm.
De manière préférentielle, ladite étape de revêtement du fil de base comprend les étapes suivantes :
- dégraissage alcalin du fil de base,
- rinçage à l'eau du fil de base,
- décapage acide du fil de base,
- rinçage à l'eau du fil de base.
- dépôt par voie électrolytique d'une sous-couche d'argent sur le fil de base,
- dépôt par voie électrolytique d'une couche d'argent sur ladite sous-couche afin de former le fil primaire, et
- rinçage à l'eau du fil primaire.
- alkaline degreasing of the base wire,
- rinsing the base wire with water,
- acid pickling of the base wire,
- rinsing the base wire with water.
- electrolytic deposition of a silver undercoat on the base wire,
- electrolytic deposition of a layer of silver on said sublayer in order to form the primary wire, and
- rinsing the primary wire with water.
Une solution favorable quant à la technique de fabrication prévoit que le tréfilage comprend plusieurs passages dans une machine de tréfilage multipasse à froid et permet d'obtenir un diamètre final pour le fil secondaire au moins cinq fois plus petit que le diamètre nominal du fil primaire, de préférence sensiblement dix fois plus petit.A favorable solution for the manufacturing technique provides that the wire drawing includes several passages in a cold multi-pass drawing to obtain a final diameter for the wire secondary at least five times smaller than the nominal wire diameter primary, preferably substantially ten times smaller.
La présente invention a également pour objet un fil conducteur tel qu'il résulte du procédé de fabrication précité, ce fil conducteur étant réalisé dans un matériau composite à matrice en cuivre dans laquelle sont dispersées les particules métalliques ou céramiques, ce fil se caractérisant en ce qu'il comporte en outre un revêtement en matériau ductile et en ce qu'il présente une conductivité électrique au moins égale à 92% de la conductivité électrique du cuivre (International Annealed Copper Standard). The present invention also relates to a conducting wire as it results from the aforementioned manufacturing process, this thread being made of a composite material with a copper matrix in which are dispersed metallic or ceramic particles, this wire being characterized by that it further comprises a coating of ductile material and that it has an electrical conductivity at least equal to 92% of the electrical conductivity of copper (International Annealed Copper Standard).
En outre, de préférence, le fil conducteur selon la présente invention se caractérise en ce que lorsqu'une tresse de blindage électromagnétique de câble est réalisée avec ledit fil conducteur, lorsque ledit câble est soumis à un million (1.000.000) de cycles de flexion et de torsion combinées, chaque cycle de flexion et de torsion correspondant au passage d'un tronçon de câble par rapport à une position initiale, d'une part par rapport à une direction principale du câble depuis une position 0°, vers une position à +140°, vers une position à -140° et le retour à la position 0° (torsion), et d'autre part par rapport à une direction orthogonale à ladite direction principale du câble depuis une position 0°, vers une position à +140°, vers une position à -140° et le retour à la position 0° (flexion), ladite tresse présente une variation de résistance électrique maximale de 7%.In addition, preferably, the thread according to the present invention is characterized in that when a shielding braid electromagnetic cable is made with said conductive wire, when said cable is subjected to one million (1,000,000) bending cycles and combined torsion, each bending and torsion cycle corresponding to the passage of a section of cable relative to an initial position, on the one hand relative to a main direction of the cable from a 0 ° position, towards a position at + 140 °, towards a position at -140 ° and the return to the 0 ° position (torsion), and on the other hand with respect to a direction orthogonal to said main direction of the cable from a 0 ° position, to a position at + 140 °, towards a position at -140 ° and the return to the 0 ° position (bending), said braid has a maximum electrical resistance variation of 7%.
De plus, de préférence, le fil conducteur présente une valeur de charge à la rupture en traction supérieure ou égale à 300 Mpa.In addition, preferably, the conductive wire has a value of tensile strength greater than or equal to 300 Mpa.
Avantageusement, ledit matériau ductile appartient au groupe comprenant l'argent, l'or, le platine, le palladium et leurs alliages.Advantageously, said ductile material belongs to the group including silver, gold, platinum, palladium and their alloys.
De manière préférentielle, le matériau ductile est une couche d'argent obtenue par voie électrolytique et lesdites particules comportent de l'oxyde d'aluminium, de préférence de 0.2 à 0.4 % en poids du matériau composite.Preferably, the ductile material is a layer silver obtained electrolytically and said particles contain aluminum oxide, preferably 0.2 to 0.4% by weight of the material composite.
Un exemple de réalisation va maintenant être décrit et illustré ci-après. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif.An exemplary embodiment will now be described and illustrated. below. It is understood that the description and the drawings are given only indicative and not limiting.
Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une section transversale d'un câble utilisé pour effectuer des tests de résistance mécanique du fil conducteur objet de la présente invention,
- la figure 2 est une représentation schématique du test de tenue à la flexion et à la torsion mis en oeuvre, et
- la figure 3 est une courbe comparative de la tenue en flexion et en torsion du câble de la figure 1 selon qu'il utilise ou non le fil conducteur selon la présente invention.
- FIG. 1 is a cross section of a cable used to carry out mechanical resistance tests of the conductive wire which is the subject of the present invention,
- FIG. 2 is a schematic representation of the flexural and torsional resistance test used, and
- Figure 3 is a comparative curve of the flexural and torsional behavior of the cable of Figure 1 depending on whether or not it uses the conductive wire according to the present invention.
Selon une des caractéristiques essentielles de la présente invention, le procédé de fabrication du fil conducteur utilise un fil de base réalisé dans un matériau composite à matrice en cuivre dans laquelle sont dispersées des particules métalliques ou céramiques. Le matériau composite utilisé est donc élaboré par la métallurgie de poudre en faisant disperser de façon homogène des particules fines métalliques ou céramiques (par exemple des oxydes, des carbures, des nitrures ou des siliciures) dans une matrice en cuivre.According to one of the essential characteristics of this invention, the method of manufacturing the conducting wire uses a basic wire made of a composite material with a copper matrix in which are dispersed metallic or ceramic particles. The composite material used is therefore produced by powder metallurgy by dispersing homogeneous metallic or ceramic fine particles (for example example of oxides, carbides, nitrides or silicides) in a copper matrix.
Ainsi, l'effet de ces particules dispersées sur la microstructure métallurgique de cuivre permet, d'une part, d'augmenter les résistances mécaniques du matériau et, d'autre part, de maintenir cette tenue mécanique jusqu'à de hautes températures, sans trop altérer la conductivité électrique de la matrice en cuivre.Thus, the effect of these dispersed particles on the microstructure metallurgical copper allows, on the one hand, to increase the resistances mechanical properties of the material and, on the other hand, to maintain this mechanical strength up to high temperatures, without altering the electrical conductivity too much of the copper matrix.
Le procédé de fabrication selon la présente invention permet l'obtention d'un fil conducteur présentant, de manière surprenante, de très hautes performances mécaniques, de conductivité électrique et de tenue mécanique à haute température.The manufacturing process according to the present invention allows obtaining a conducting thread surprisingly having very high mechanical performance, electrical conductivity and resistance mechanical at high temperature.
Le procédé de fabrication selon la présente invention comprend essentiellement trois étapes de traitement du fil de base réalisé dans le matériau composite précité, à savoir successivement l'argentage, le tréfilage et le traitement thermique de recuit.The manufacturing method according to the present invention comprises basically three stages of processing the basic yarn made in the aforementioned composite material, namely successively silvering, wire drawing and annealing heat treatment.
Les essais effectués ont utilisé comme matériau composite le "GLIDCOP" (marque déposée) commercialisé par la société SCM Metal Products Inc. (référence UNS C15 715). Ce matériau composite contient de 0.25 à 0.35 % en poids de particules d'oxyde d'aluminium dispersées dans la matrice en cuivre et il possède une conductivité électrique maximale égale à 92 % de celle du cuivre. La taille de ces particules est comprise entre 3 et 12 nanomètres.The tests carried out used as composite material the "GLIDCOP" (registered trademark) sold by the company SCM Metal Products Inc. (UNS reference C15 715). This composite material contains 0.25 to 0.35% by weight of aluminum oxide particles dispersed in the copper matrix and it has a maximum electrical conductivity equal to 92% of that of copper. The size of these particles is between 3 and 12 nanometers.
Un fil de base de diamètre 0.8 mm réalisé dans ce matériau a été utilisé comme point de départ pour élaborer un fil conducteur selon la présente invention.A 0.8 mm diameter base wire made of this material has been used as a starting point to develop a common thread according to the present invention.
L'étape suivante du procédé de fabrication consiste, notamment afin d'éviter une rupture du fil de base lors du passage ultérieur dans la machine de tréfilage à froid permettant la réduction en continu de la section du fil de base, à déposer un revêtement en argent sur le fil de base, ce revêtement étant préférentiellement réalisé par voie électrolytique et présentant une épaisseur de 3 à 6 µm.The next step in the manufacturing process consists, in particular in order to avoid a break in the base wire during the subsequent passage in the cold drawing machine allowing the continuous reduction of the section of the base wire, to deposit a silver coating on the base wire, this coating preferably being produced electrolytically and with a thickness of 3 to 6 µm.
De manière plus précise, cette étape de revêtement du fil de base par de l'argent comprend les étapes suivantes : dégraissage alcalin du fil de base, rinçage à l'eau du fil de base, décapage acide du fil de base, rinçage à l'eau du fil de base, dépôt par voie électrolytique d'une sous-couche d'argent sur le fil de base, dépôt par voie électrolytique d'une couche d'argent sur la sous-couche afin de former un fil primaire, et rinçage à l'eau du fil primaire.More specifically, this step of coating the base wire by silver includes the following steps: alkaline degreasing of the wire base, rinsing with water of the base wire, acid pickling of the base wire, rinsing with base wire water, electrolytic deposition of a silver undercoat on the base wire, electrolytically depositing a layer of silver on the undercoat to form a primary wire, and rinse the primary wire with water.
Ce fil primaire (fil argenté) est ensuite, dans une deuxième étape, tréfilé en continu en utilisant une machine de tréfilage multipasse à froid, les dernières filières utilisées permettant d'aboutir à un fil secondaire présentant un diamètre final de 0.106 mm, ou 0.100 mm ou 0.079 mm. Au cours de cette étape, on constate que le revêtement en argent reste continu et homogène et aboutit à une couche d'épaisseur environ 1 µm.This primary wire (silver wire) is then, in a second step, continuous wire drawing using a cold multi-pass wire drawing machine, the last channels used to reach a secondary thread with a final diameter of 0.106 mm, or 0.100 mm or 0.079 mm. At during this stage, we see that the silver coating remains continuous and homogeneous and results in a layer with a thickness of around 1 µm.
La dernière étape du procédé de fabrication est constituée d'un traitement thermique. Ce traitement thermique a pour but de restaurer la ductilité du matériau composite en atténuant les contraintes internes du matériau créées par l'étape du tréfilage. Avantageusement, ce traitement thermique va consister en un recuit au cours duquel le fil secondaire a été porté à une température comprise entre 450 et 520°C pendant un temps compris entre 150 et 210 min.The last step of the manufacturing process consists of a heat treatment. The purpose of this heat treatment is to restore the ductility of the composite material by reducing the internal stresses of the material created by the wire drawing stage. Advantageously, this treatment thermal will consist of an annealing during which the secondary wire has been brought to a temperature between 450 and 520 ° C for a time between 150 and 210 min.
Comme on peut le voir sur le tableau I ci-après, ce traitement
thermique du recuit permet d'améliorer de façon très significative les caractéristiques
mécaniques et électriques des fils tréfilés. Dans ce tableau, on a
en effet reporté la valeur de la charge à la rupture et de l'allongement lors de
la rupture dans un essai de traction, ainsi que la conductivité électrique des
fils exprimés en pourcentage de la conductivité électrique du cuivre
dénommée IACS (International Annealed Copper Standard correspondant à
1,7241 micro.ohms.cm à 20°C).
De manière étonnante, on constate donc qu'après le traitement de recuit précité, on obtient un fil conducteur présentant une conductivité électrique de l'ordre de 95 % (94 ou 96 %) de la conductivité électrique du cuivre, c'est-à-dire largement supérieure à celle du fil de base. En outre, on constate que le fil conducteur selon la présente invention présente une meilleure conductivité électrique que les alliages utilisés dans l'art antérieur.Surprisingly, we therefore find that after the treatment of aforementioned annealing, a conductive wire having a conductivity is obtained 95% (94 or 96%) of the electrical conductivity of the copper, that is to say much greater than that of the base wire. In addition, we notes that the thread according to the present invention has a better electrical conductivity than the alloys used in the prior art.
Afin d'illustrer la tenue thermique du fil conducteur obtenu selon le procédé de la présente invention, c'est-à-dire la stabilité à haute température de ces propriétés mécaniques, le test suivant a été mis en oeuvre.In order to illustrate the thermal behavior of the conductive wire obtained according to the process of the present invention, that is to say the stability at high temperature of these mechanical properties, the following test was carried out.
Un fil conducteur en alliage Cu-Cd et un fil conducteur résultant du procédé selon la présente invention, les deux fils présentant un diamètre de 0.1 mm, ont été portés à 400°C pendant une heure. La réduction de la résistance à la rupture en traction de ces fils a été mesurée à l'issue de ce vieillissement thermique.A Cu-Cd alloy conducting wire and a resulting conducting wire of the method according to the present invention, the two wires having a diameter 0.1 mm, were brought to 400 ° C for one hour. Reducing the tensile strength of these wires was measured after this thermal aging.
On constate que le fil conducteur en alliage Cu-Cd présente une perte de 20 % de sa charge à la rupture en traction alors que le fil conducteur selon la présente invention présente seulement une perte en charge à la rupture de 5 %. Il en résulte donc que le fil conducteur issu du procédé de fabrication selon la présente invention présente une meilleure tenue thermique par rapport à un fil conducteur en alliage Cu-Cd. It can be seen that the conductive wire of Cu-Cd alloy has a loss of 20% of its tensile strength when the wire conductor according to the present invention exhibits only a loss in 5% breaking load. It therefore follows that the common thread from the manufacturing method according to the present invention exhibits better thermal resistance compared to a conductive wire of Cu-Cd alloy.
Afin de compléter les tests permettant d'évaluer la résistance mécanique du fil conducteur issu du procédé selon la présente invention, un test de tenue à la flexion et à la torsion a été mis en place. Dans ce test, le fil conducteur résultant du procédé de fabrication selon la présente invention a été utilisé pour la formation d'une tresse de blindage électromagnétique au sein d'un câble électrique qui est illustré sur la figure 1.In order to complete the tests to assess the resistance mechanics of the lead wire from the process according to the present invention, a bending and torsion resistance test was implemented. In this test, the wire conductor resulting from the manufacturing process according to the present invention a been used for the formation of an electromagnetic shielding braid at within an electric cable which is illustrated in figure 1.
Ce câble 10 comprend cent quarante deux conducteurs coaxiaux
répartis au sein de huit groupes (référence 12) de seize câbles coaxiaux et de
sept paires (référence 14 de câbles coaxiaux). L'ensemble des câbles
coaxiaux est torsadé autour d'une fibre centrale anti-arrachement 16, le tout
étant enveloppé dans un ruban 18 entouré de la tresse de blindage 20, elle-même
protégée par une gaine extérieure 22 en matière plastique.This
Au cours de ce test de tenue à la flexion et à la torsion illustré à
la figure 2, on soumet un échantillon 24 du câble 10 décrit précédemment à
des cycles de flexion et de torsion combinées.During this bending and torsion resistance test illustrated in
FIG. 2, a sample 24 of the
Au cours de chaque cycle, l'aspect flexion comprend des mouvements de rotation par rapport à un axe horizontal (X, X'), ces mouvements étant constitués par le passage de l'échantillon 24 depuis une position initiale 0 à la position +140°, puis son passage de la position +140° à la position -140° et enfin son passage de la position -140° à la position initiale 0.During each cycle, the flexion aspect includes rotational movements with respect to a horizontal axis (X, X '), these movements being formed by the passage of sample 24 from a initial position 0 to position + 140 °, then its passage from position + 140 ° at the -140 ° position and finally its passage from the -140 ° position to the position initial 0.
Pour cela, l'échantillon 24 traverse de manière orthogonale une
poutre horizontale 26 entraínée en rotation (mécanisme d'entraínement non
représenté) et qui impose le mouvement décrit précédemment de va-et-vient
en rotation (flèche A sur la figure 2) autour de l'axe horizontal (X, X') qui
est parallèle à la direction longitudinale de la poutre 26.For this, the sample 24 crosses orthogonally a
Au cours de chaque cycle, l'aspect torsion comprend des mouvements de rotation par rapport à un axe (Y,Y') orthogonal à l'axe horizontal (X, X') précité, ces mouvements étant constitués par le passage de l'échantillon 24 depuis une position initiale 0 à la position +140°, puis son passage de la position +140° à la position -140° et enfin son passage de la position -140° à la position initiale 0.During each cycle, the twist aspect includes rotational movements relative to an axis (Y, Y ') orthogonal to the axis horizontal (X, X ') above, these movements being constituted by the passage of sample 24 from an initial position 0 to the position + 140 °, then its passage from the + 140 ° position to the -140 ° position and finally its passage from the position -140 ° to the initial position 0.
A cet effet, un module de torsion 28 traverse la poutre 26 selon
l'axe (Y, Y') en formant une liaison pivot, un tronçon de l'échantillon 24
étant logé de manière solidaire à l'intérieur du module de torsion 28 selon
l'axe (Y,Y').To this end, a
Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 2 qui
représente sensiblement la position à +140°, une première extrémité 24a du
tronçon de l'échantillon dépasse d'un premier manchon 28a entouré d'un
étrier 28a', ces deux éléments formant une première partie du module 28, et
une deuxième extrémité 24b du tronçon de l'échantillon dépasse d'un
deuxième manchon 28b formant une deuxième partie du module 28.More specifically, as can be seen in Figure 2 which
substantially represents the position at + 140 °, a
Ainsi, l'échantillon 24 est entièrement soumis aux mouvements
du module 28, incluant le mouvement décrit précédemment de va-et-vient
en rotation (flèches B sur la figure 2) autour de l'axe (Y, Y') (mécanisme
d'entraínement en rotation autour de (Y, Y') non représenté).Thus, the sample 24 is entirely subjected to the movements
of
On comprend que les rotations autour des axes (X, X') et (Y, Y') se déroulent en même temps, la position angulaire de l'échantillon 24 ayant à chaque instant la même valeur entre -140° et +140°, d'une part en flexion autour de l'axe (X, X'), et d'autre part en torsion autour de l'axe (Y, Y').We understand that the rotations around the axes (X, X ') and (Y, Y') take place at the same time, the angular position of the sample 24 having at all times the same value between -140 ° and + 140 °, on the one hand in bending around the axis (X, X '), and on the other hand in torsion around the axis (Y, Y').
A part le tronçon retenu par le module 28, l'échantillon 24 du
câble est entièrement libre de mouvement, donc soumis uniquement à la
gravité. Ce test permet notamment de reconstituer les sollicitations
auxquelles est soumis un câble relié à un appareil électrique médical portatif
tel qu'une sonde.Apart from the section retained by the
Cet essai est mis en oeuvre dans les conditions suivantes :
- point de départ :position à 0° correspondant à une position
verticale du câble,
l'étrier 28a' étant en bas, - flexion :280°/cycle,
- torsion : 280°/cycle,
- fréquence de cycle : 9 cycles/min,
- nombre de cycles : 1 000 000 au moins sans rupture de fil conducteur dans la tresse.
- starting point: position at 0 ° corresponding to a vertical position of the cable, the
stirrup 28a 'being at the bottom, - bending: 280 ° / cycle,
- twist: 280 ° / cycle,
- cycle frequency: 9 cycles / min,
- number of cycles: at least 1,000,000 without breaking a conductive thread in the braid.
A des fins de comparaison, ce même essai a été mis en oeuvre
pour un câble A tel que défini précédemment ayant une tresse de blindage
20 réalisée en alliage Cu-Cd-Cr et pour un câble B présentant une tresse de
blindage 20 réalisée avec le fil conducteur résultant du procédé de
fabrication selon la présente invention. For comparison purposes, this same test was carried out
for a cable A as defined above having a shielding
Il ressort du graphique de la figure 3 que le câble B présente une résistance électrique bien plus stable, entraínant par là même une efficacité de blindage plus importante, que le câble A.It can be seen from the graph in FIG. 3 that the cable B has a much more stable electrical resistance, resulting in efficiency more shielding than cable A.
En effet, dans le cas de l'essai correspondant à la figure 3, on constate une variation maximale de la résistance électrique de la tresse de 20.4% pour le câble A et de 4.4% pour le câble B. Au cours d'une campagne d'essais, on a constaté que la valeur la plus importante de la variation maximale de la résistance électrique d'une tresse réalisée avec le fil conducteur selon l'invention, c'est-à-dire le plus fort écart de la résistance électrique au cours d'un essai, est de 7% .Indeed, in the case of the test corresponding to FIG. 3, we notes a maximum variation in the electrical resistance of the braid 20.4% for cable A and 4.4% for cable B. During a test campaign, it was found that the most important value of the maximum variation of the electrical resistance of a braid produced with the common thread according to the invention, that is to say the greatest deviation of the electrical resistance during a test, is 7%.
Le fil conducteur résultant du procédé de fabrication selon la présente invention apparaít donc comme présentant une plus grande résistance mécanique, alliée à une meilleure tenue thermique, tout en présentant une conductivité électrique supérieure aux fils conducteurs de l'art antérieur.The main thread resulting from the manufacturing process according to the present invention therefore appears to have greater mechanical resistance, combined with better thermal resistance, while having an electrical conductivity higher than the conductive wires of prior art.
La présente invention concerne également une tresse de blindage électromagnétique pour un câble électrique, comprenant au moins un fil conducteur tel que défini précédemment.The present invention also relates to a shielding braid electromagnetic for an electric cable, comprising at least one wire conductor as defined above.
Claims (14)
caractérisé en ce que lesdites particules comportent de l'oxyde d'aluminium, de préférence de 0.2 à 0.4 % en poids du matériau composite.Method according to any one of the preceding claims,
characterized in that said particles comprise aluminum oxide, preferably from 0.2 to 0.4% by weight of the composite material.
caractérisé en ce que ladite étape de revêtement du fil de base comprend le dépôt par voie électrolytique d'une couche d'argent présentant une épaisseur comprise entre 1 et 10 µm, de préférence entre 3 et 6 µm.Method according to any one of the preceding claims,
characterized in that said step of coating the base wire comprises the electrolytic deposition of a silver layer having a thickness of between 1 and 10 μm, preferably between 3 and 6 μm.
caractérisé en ce que le tréfilage comprend plusieurs passages dans une machine de tréfilage multipasse à froid et permet l'obtention d'un diamètre final pour le fil secondaire au moins cinq fois plus petit que le diamètre nominal du fil primaire, de préférence sensiblement dix fois plus petit.Method according to any one of the preceding claims,
characterized in that the wire drawing comprises several passages in a cold multi-pass wire drawing machine and makes it possible to obtain a final diameter for the secondary wire at least five times smaller than the nominal diameter of the primary wire, preferably substantially ten times smaller.
caractérisé en ce que ledit traitement de recuit comporte le chauffage dudit fil secondaire entre 450 et 520°C pendant 150 à 210 minutes.Method according to any one of the preceding claims,
characterized in that said annealing treatment comprises heating said secondary wire between 450 and 520 ° C for 150 to 210 minutes.
caractérisé en ce que lesdites particules comportent de l'oxyde d'aluminium, de préférence de 0.2 à 0.4 % en poids du matériau composite.Lead wire according to any one of Claims 8 to 12,
characterized in that said particles comprise aluminum oxide, preferably from 0.2 to 0.4% by weight of the composite material.
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| FR0001039 | 2000-01-27 | ||
| FR0001039A FR2804539B1 (en) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | METHOD FOR MANUFACTURING A CONDUCTIVE WIRE MADE OF A COPPER MATRIX COMPOSITE MATERIAL AND CONDUCTIVE WIRE OBTAINED BY SAID METHOD |
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| Publication Number | Publication Date |
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| EP1120797B1 EP1120797B1 (en) | 2005-07-27 |
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| EP (1) | EP1120797B1 (en) |
| DE (1) | DE60112138T2 (en) |
| FR (1) | FR2804539B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8656585B2 (en) | 2006-05-09 | 2014-02-25 | Kirwan Surgical Products Llc | Process for manufacturing electrosurgical forceps with composite material tips |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3640779A (en) * | 1969-09-30 | 1972-02-08 | Olin Corp | High-conductivity copper alloys |
| US4427469A (en) * | 1981-02-23 | 1984-01-24 | Western Electric Co., Inc. | Methods of and apparatus for controlling plastic-to-conductor adhesion of plastic-insulated, tinned conductors |
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2000
- 2000-01-27 FR FR0001039A patent/FR2804539B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-01-19 DE DE2001612138 patent/DE60112138T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-19 EP EP01400151A patent/EP1120797B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1120797B1 (en) | 2005-07-27 |
| DE60112138T2 (en) | 2006-04-13 |
| FR2804539B1 (en) | 2002-05-10 |
| DE60112138D1 (en) | 2005-09-01 |
| FR2804539A1 (en) | 2001-08-03 |
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