Brevet FR2083323A1 — publié le 19711217

71.09164 i 2083323 La présente invention concerne des fils et des câbles électriques isolés et des conducteurs à un seul fil pour ces derniers. La présente invention a trait principalement aux câbles du type connu généralement sous la dénomination de câbles pour câ-5 blage et utilisés, par exemple, pour le câblage des installations électriques d'immeubles, de véhicules, d'aéronefs, de panneaux de commande, de matériels et de machines et comprenant un ou plusieurs conducteurs à un seul ou à plusieurs fils revêtus par une matière d'isolement et/ou de gainage, mais elle a trait également aux câbles 10 du type connu généralement sous la dénomination de câbles de télécommunication et comprenant, par exemple, les câbles de distribution et de relais utilisés en télévision, les descentes d'antennes de télévision et les câbles pour fréquence radio. Une grande proportion des câbles de cette sorte comprend. 15 à présent, des conducteurs en cuivre et il est de pratique courante de raccorder les conducteurs en cuivre à des bornes ou connecteurs utilisant des vis de blocage ou de les terminer ou de les interconnecter par un procédé impliquant un sertissage. La présente invention a pour objet un câble dans lequel la majeure partie d'un 20 conducteur ou de chacun d'un certain nombre de conducteurs est constituée par de l'aluminium mais où, néanmoins, le ou les conducteurs peuvent être réunis ou terminés de façon satisfaisante par les procédés mentionnés ci-dessus utilisés pour les conducteurs en cuivre. 25 Un câble selon la présente invention comprend au moins un conducteur à un ou plusieurs fils, le fil ou chaque fil comprenant une partie intérieure (constituant la majeure partie de la section du fil) en un alliage d'aluminium du type connu comme " ne pouvant pas être traité à chaud " et ayant une résistance à 30 la traction se situant dans une. gamme voisine de celle du cuivre à haute conductivité, c'est-à-dire de 155 à 463 Mljm," et, unie à la partie intérieure, une partie extérieure (eoiistituant la partie restante plus* petite de la section du fil) en cuivre ou en un alliage de cuivre à conductivité élevée. 35 Par l'expression "alliage de cuivre à c-onductivité élevée" on entend un alliage de cuivre ayant une conductivité égals à au moins 80$ de celle du cuivre à conductivité élevée. Les alliages d'aluminium préférés sont ceux contenant suffisamment de manganèse ou de magnésium pour que ces métaux leur 40 confèrent une résistance à la traction dans la gamme spécifiée. Ces 7, 09164 2083323 alliages se Situent dans les séries Kl et .¥G- de?. ucraes "britanniques 1476 (1955) et 1475 (1355) (où le préfixe Y, indique que l'alliage ne peut pas être traité à chaud, la lettre S indique que l'alliage se présente sous la forme d'une "barre Des exemples de câbles conformes à la présente invention sont las câbles pour câbler les installations électriques do-10 mestiques, les câbles de faible poids ot de résistance mécanique élevée pour aéronefs et les câbles de télécommunication. La présente invention vise également, en vue d'une utilisation dans un câble conforme à la présente invention, un conducteur de câble à un seul fil comprenant une partie intérieure 15 (constituant la majeure partie de la section du conducteur) en un alliage d'aluminium du type connu comme "ne pouvant pas être traité à chaud" et possédant une résistance à la traction se situant dans un f-, gamme voisine de celle du cuivre à conductivité élevée, c'est-à-dire de 1~5 à 463 Mïï/m et, mie à la partie intérieure, une p Conformément à un autre aspect de la présente invention, le conducteur de câble à un seul fil est formé au moyen d'un *6 pi-océ&é qui englobe le procédé de fabrication de tiges ou baguettes d'aluminium, revêtues de cuivre décrit et revendiqué dans le brevet français n° 1«. 582*269 et qui consiste (a) à former une billette composite froide en entourant une billette préformée (constituant Ici majeure partie ce la section de la billette composite) en allia-j\) ge d'aluminium du type connu comme "ne pouvant pas être traité à chaud" et posse'dant une résistance à la traction se situant dans gamme voisine de celle du cuivre de conductivité élevée, c'est-à dire entr~ 155 et 463 M/m , avec une gaine ajustée sans jeu ( .constituant la pai'tie restante plus petite de la section de la S5 ' -'blette composite) en cuivre ou en alliage de cuivre de conductivité élevée, les surfaces contiguës des éléments constitutifs en 'iiisge d'aluminium et en cuivre ou en alliage de cuivre de la billette composite ayant été nettoyée et étant sensiblement exempts d'oxydes superficiels, (b) à extrader directement la billette compo-40 site froide ainsi formée pour obtenir une réduction de la section 71 09164 3 2083323 de la "billette composite de façon à obtenir line tige ou baguette en alliage d'aluminium revêtue de cuivre et (c) à étirer la tige d'alliage d'aluminium revêtue de cuivre de façon à former un conducteur se présentant sous la forme d'un fil d'alliage d'aluminium revêtu 5 de cuivre. Par l'expression "billette composite froide", on entend une billette composite dont la température, avant et pendant son introduction dans la presse à extruder, est inférieure à la température à laquelle les alliages à base d'aluminium " ne pouvant pas 10 être traités à chaud" ainsi que le cuivre ou les alliages de cuivre s'allient lorsqu'ils sont en contact. On peut obtenir une billette composite froide en usinant ou en soumettant à un travail de toute autre manière la surface extérieure d'une billette d'un alliage d'aluminium ne pouvant pas 15 être traité à chaud et/ou la surface interne d'un tube de cuivre ou d'un alliage de cuivre de façon telle que la billette s'ajuste sans jeu dans le tube, en nettoyant par voie chimique et/'ou mécanique la totalité des surfaces coopérantes de la billette et du tube pour enlever de ces surfaces sensiblement tout oxyde et autres pellicules 20 contaminantes immédiatement avant leur assemblage mutuel, à assembler mutuellement ce tube et cette billette et à sceller les extrémités de la structure composite afin d'empêcher tout contact des surfaces contiguës nettoyées avec l'atmosphère. Gomme autre précaution pour empêcher l'oxydation, on peut nettoyer la surface extérieure de la 25 billette et la surface intérieure du tube avec un gaz non oxydant, par exemple de l'azote, pendant le nettoyage et durant l'assemblage des deux éléments constitutifs destinés à former la structure composite. Dans une variante, on peut effectuer l'opération de nettoyage dans une atmosphère d'azote ou d'autre gaz non oxydant ou bien sous 30 vide. Quand on produit des tiges d'alliage d'aluminium revêtues de cuivre à partir d'une billette composite formée à partir de deux éléments constitutifs de ce genre, il est nécessaire d'effectuer une réduction de la section de la billette composite dans des proportions d'au moins 707* pour que l'on obtienne une liaison métailurgi-35 que saine entre la gaine en cuivre ou en alliage de cuivre et l'âme en alliage d'aluminium „ Dans une variante du procédé d'obtention d'une billette composite froide, on plaque par voie électrolytique une gaine de cuivre ou d'un alliage de cuivre sur la surface d'une billette d'al-40 liage d'aluminium ne pouvant pas être traité à chaud. On peut effec 71 09164 4 2083323 tuer cette opération après avoir traité au préalable la surface de la billette soit par le procédé au zincate, soit par le procédé Alstan 70 soit par tout autre procédé de pré-traitement approprié» Dans le procédé au zincate, on dépose une couche de zinc sur la 5 surface circonférencielle de la billette avant d'y avoir plaqué par voie électrolytique la gaine de cuivre ou d'alliage de cuivre. Dans le procédé Alstan 70, on dépose d'abord une couche d'un alliage d'étain à base de cuivre sur la surface circonférencielle d'une billette d'un alliage d'aluminium ne pouvant pas être traité à chaud 10 puis on dépose une couche relativement épaisse de cuivre ou d'un alliage de cuivre sur la couche d'alliage d'aluminium. On comprendra que le procédé de fabrication de billette composite à froid par dépôt électrolytique permet une réduction de la proportion minimale de cuivre ou d'alliage de cuivre présent par rapport au procédé de fa-15 brication d'une billette composite froide utilisant un tube de cuivre» Etant donné que le traitement préalable de la surface de la billette d'alliage d'aluminium ne pouvant pas être traité à chaud par le procédé au zincate, par le procédé Alstan 70 ou par tout autre 20 procédé de traitement préalable approprié se traduit par la formation d'une liaison entre le cuivre ou l'alliage de cuivre déposé par voie électrolytique et la billette d'alliage à base d'aluminium, il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre la variante de procédé pour effectuer une réduction minimale de la section de la billette 25 composite dans des proportions de 70$ pour obtenir une liaison entre la gaine de cuivre et l'âme en alliage d'aluminium de toute tige ou fil obtenu à partir de la billette composite. Toutefois, de telles billettes composites plaquées peuvent être extrudées et étirées sous forme d'un fil de la même manière et dans la même mesure minimale 30 que les billettes composites formées à partir d'un tube de cuivre ou d'alliage de cuivre et qu'une billette d'alliage d'aluminium, car cette extrusion et cet étirage des billettes composites plaquées consolident simplement la liaison initiale entre le cuivre ou l'alliage de cuivre et l'alliage d'aluminium. 35 L'extrusion d'une billette composite froide, pour effectuer une réduction de section et pour obtenir un extrudat dans lequel le cuivre et les éléments constitutifs en alliage d'aluminium ne pouvant pas être traité à chaud de la billette sont unis de façon saine par voie métallurgique à l'interface, peut être effectuée au 40moyen du procédé connu sous la dénomination d'extrusion hydrostatique 71 09164 " 2083323 Dans ce procédé, la billette se trouvant dans le conteneur de la presse est entouré par un. liquide, habituellement de l'huile, par l'intermédiaire duquel sont transmises les forces nécessaires pour déformer la billette et pour la refouler à travers l'orifice 5 d'extrusion. Lorsque l'on utilise une extrusion hydrostatique pour effectuer une réduction de section d'une billette composite obtenus par ajustage d'une billette d'un alliage d'aluminium ne pouvant pas être traité à chaud dans un tube de cuivre ou d'alliage de cuivre et par scellement ou obturation hermétique des extrémités de 10 la structure composite ainsi formée, les scellements ou obturations hermétiques aux extrémités de la billette composite empêchent l'entrée du liquide entre les sur-faces coopérantes de la billette composite . Le procédé de la présente invention présente l'avantage 15 important qu'un conducteur constitué par un seul fil composite et comportant un revêtement très mince de cuivre ou d'alliage de cuivre peut être formé par étirage d'une tige dralliage d'aluminium n--pouvant pas être traité à chaud revêtue de cuivre dans laquelle 1s pourcentage en volume de cuivre ou d'alliage de cuivre est aussi 20 faible que 5f° voire moins „ On va maintenant décrire, à titre d'exemple, un procédé préféré de fabrication d'un conducteur à un seul fil composite et des types caractéristiques de câbles comprenant de tels conducteurs conformes à la présente invention* 25 Dans le procédé préféré, tm conducteur à un seul f il ; d'un diamètre de 0,19 mm et comprenant une partie intérieure en alliage à base d'aluminium de la série ES6 (5'7° 3% + 1.0$ Mn) et, unie à la partie intérieure} une partie extérieure en cuivre, le cuivre constituant approximativement 25f° en volume du fil, est ob-30 tenu par extrusion au moyen du procédé d'extrusion hydrostatique d'une billette composite contenant environ 25$ en volume de cuivra et est fabriqué de la façon décrite à partir d'une billette d'alliage à base d'aluminium, d'un diamètre de 30s25 mm et d'un tronçon de tube de cuivre d'environ 34,9 mm de diamètre extérieur en util.-35 sant un rapport d'extrusion de 553?i-, c'est-à-dire que le rapport entre la section de la billette et la section de 1®extradât est égal à 5,3sl, de manière à former une tige d8alliage d'aluminium revêtue de cuivre d'un diamètre d'environ 15,24 mm- et cela par étirage de la tige au moyen du procédé d'étirage de fil classiqve 40 de façon à former le cor.diie.teur à un seul fil. 71 09164 6 2083323 Les exemples de câbles ocEprerc\er.t : Exemple I Câbles -pour les installations éleccriques domestiques (a) Un conducteur à un. seul fil, de 2,25 mm de dia-5 mètre, comprend une partie intérieure en alliage d'aluminium 5TG-3 (1,25$ Mn) et, unie à la partie intérieure, une partie extérieure en cuivre, le cuivre constituant environ 10$ en volume du conducteur. Le conducteur est recouvert de chlorure de polyvinyle. (la) Un conducteur* à plusieurs fils comprend 7 fils 10 toronnës de 0,85 mm de diamètre comprenant chacun une partie intérieure en alliage d1 aluminium STG-3 (1,25$ Mn), et, unie à la partie intérieure, une partie extérieure en suivre, le cuivre constituant environ 10$ en volume du fil. Le conducteur à plusieurs fils est recouvert par du chlorure de polyvinyle. Exemple II Câbles pour aéronefs. (a) Des conducteurs à un. seul fil, ayant chacun un diamètre compris entre 0,1 sm et 0,9 mm, sont constitués chacun par une partie Intérieure en alliage d'aluminium IïG5 (3,5$ Mg + 0,6$ £0 Mr); ou Mïd Kg -f- 3.$ Mn; et, ixo±e à la partie intérieure, une partie extérieure en cuivre, le cuivre constituant environ 25$ en volume du conducteur. La partie extérieure en cuivre de chaque conducteur est protégée par un r&nce revêtement de nickel, d'argent, d^êcaxn ou a'un alliage étain/plomb. Chaque conducteur revêtu est 71 09164 7 2083323 revêtue par un copolymère de propylène-éthylène fluoré. Exemple III Cables de télécommunication. (a) Un câble de distribution pour télévision comprenant 5 un conducteur à un seul fil d'un diamètre de 1,22 mm et revêtu par une couche isolante de polythène cellulaire, un conducteur intérieur tressé constitué par des fils de 0,15 mm de diamètre, une gaine intermédiaire en chlorure de polyvinyle ayant une épaisseur radiale de 0,64 mm, un conducteur extérieur tressé comprenant des fils de 10 0,15 mm de diamètre, et une gaine extérieure en chlorure de polyvinyle. Le fil du câble conducteur et chaque fil des conducteurs tressés sont constitués par une partie intérieure en alliage d'aluminium ITG-6 (5$ Mg + 1$ Mn) et, unie à la partie intérieure, une partie extérieure en cuivre, le cuivre constituant approximativement 10^-15 en volume du fil. (b)~ Un câble pour relais de télévision comprenant un ensemble de paires de conducteurs isolés comprenant six paires de conducteurs à un seul fil d'un diamètre de 0,46 mm recouverts chacun par une couche isolante de polythène, les six paires étant disposées 20 de façon à s'enrouler hélicoïdalement autour d'une âme centrale constituée par trois paires de conducteurs à un seul fil, d'un diamètre/H, 42 mm, recouverts chacun par une couche isolante de polythène. 1'ensemble des paires est enveloppé par un enroulement hélicoïdal d'une "bande de téréphtalate de polyéthylène et est enfermé dans 25 une gaine extérieure de polythène ou de chlorure de polyvinyle. les conducteurs de chaque paire sont constitués chacun par un fil comportant une partie intérieure en un alliage d'aluminium ITG-6 (5,0$ Mg + 1$ Min) et, unie à la partie intérieure, une partie extérieure en cuivre, le cuivre constituant 10 à 15$ en volume du fil. 71 09164 8 2083323 REVENDICATIONS 1. Conducteur de câble à un seul fil caractérisé par le fait qu'il comprend une partie intérieure ( constituant la majeure partie de la section du conducteur ) en un alliage d'aluminium du 5 type connu comme " ne pouvant pas être traité à chaud " et ayant une résistance à la traction comprise entre 155 et 463 MN/m et, unie à la partie intérieure, une partie extérieure ( constituant la partie plus petite de la section du conducteur ) en cuivre ou en alliage de cuivre à conductivité élevée. ]_0 2„ Conducteur de câble à un seul fil selon la revendica tion 1, caractérisé par le fait que le cuivre ou l'alliage de cuivre constitue environ 25$ en volume du conducteur. 3o Conducteur de câble à un seul fil suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le cuivre ou l'alliage de environ 1-J cuivre constitue/ 1U> en volume du conducteur. 4. Conducteur de câble à un seul fil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'alliage d'aluminium contient suffisamment de manganèse ou de magnésium pour que ces métaux lui confèrent une résistance à la traction 20 se situant dans la gamme spécifiée. 5° Câble électrique comprenant au moins un conducteur à un seul fil ou à plusieurs fils, caractérisé par le fait que le fil ou chaque fil du conducteur est conforme à la revendication 1. 6 » Câble électrique pour aéronef comprenant un conducteur 25 à un ou plusieurs fils, caractérisé par le fait que le fil ou chaque fil du conducteur est conforme à la revendication 2. 7o Câble pour installations électriques comprenant tin conducteur à un seul ou à plusieurs fils, caractérisé par le fait que le fil ou chaque fil du conducteur est conforme à la revendica-30 tion 3 o 8. Câble de télécommunication comprenant un conducteur à un seul ou à plusieurs fils, caractérisé par le fait que le fil ou chaque fil du conducteur est conforme à la revendication 3. 9o Procédé pour fabriquer un conducteur de câble à un 35 seul fil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on forme une billette composite froide en entourant une billette préformée (constituant la majeure partie de la section de la billette composite) en un alliage d'aluminium du type connu comme "ne pouvant pas être traité à chaud" et ayant 40 une résistance à la traetion comprise entre 155 et 463 MN/m avec 71 09164 ' 2083323 •une gaine (constituant la partie plus petits de la section de la billette composite) de cuivre ou d'un alliage de cuivre à conducti-vité élevée ajustée de façon serrée, les surfaces contiguës des éléments constitutifs en alliage d'aluminium et en cuivre ou en 5 alliage de cuivre de la billette composite ayant été nettoyées et étant sensiblement exemptes d'oxydes superficiels, on extrude directement la billette composite froide ainsi formée pour réduire la section de la billette composite de manière à former une tige d'alliage d'aluminium revêtue de cuivre, et on étire la tige d'al-10 liage d'aluminium revêtue de cuivre de façon à former un conducteur constitué par un fil d'alliage d'aluminium revêtu de cuivre. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on effectue la réduction de la section de la billette composite froide par extrusion hydrostatique» 11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que l'on forme la billette composite froide en usinant ou soumettant à un travail de toute autre manière la surface extérieure de la billette préformée d'alliage d'aluminium ne pouvant pas être traité à chaud et/ou la. surface 20 intérieure d'un tube de cuivre ou d'un alliage de cuivre de façon telle que la billette soit ajustée de façon serrée dans le tube, on nettoie par voie chimique et/ou mécanique la totalité des surfaces coopérantes de la billette et dû tube de façon à en éliminer sensiblement tous les oxydes et toute pellicule contaminantes et 25 on assemble immédiatement les deux éléments constitutifs puis on scelle les extrémités du tube à la billette de. façon à empêcher le contact des surfaces contiguës nettoyées avec l'atmosphère, une réduction d'au moins 70$ de la section de la billette composite étant effectuée. 30 12» Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que l'on forme la billette composite froide par dépôt électrolytique d'une gaine de cuivre ou d'un alliage de cuivre sur la surface de la billette préformée d'alliage d'aluminium ne pouvant pas être traité à chaud» 35 13o " Procédé suivant l'une quelconque des revendica tions 9 et 10s caractérisé par le fait que l'on forme la billette composite froide en déposant d'abord sur la surface circonférencielle de la billette préformée d'alliage d'aluminium ne pouvant pas être traité à chaud une couche de sine ou une couche d'un al- 40 liage d'étain à base de cuivre et que l'on dépose ensuite sur cebte couche une couche sensiblement plus épaisse de cuivre ou d'alliage de cuivre.