Brevet FR2130349A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une résistance électrique soudable de mesure de température, dans lequel un fil de résistance est placé sur un support en matériau électriquement isolant, et dans lequel le support, muni du fil de résistance, est ensuite noyé dans un matériau de verre ou de céramique électriquement isolant. Dans la mesure de température se pose, très généralement, le problème de relier la sonde pyrométrique avec l'objet, dont la température est à mesurer,de telle sorte qu'il en résulte une bonne transmission de chaleur et donc une vitesse élevée de réponse, ainsi qu'une grande précision de mesure. En pratique, par exemple dans la mesure de température de machines de pressage ou d'injection de matière synthétique, on emploie des thermomètres à résistance électrique^- dans lesquels un ou plusieurs filaments de mesure sont disposés sur un corps isolant. De tels thermomètres à résistance électrique sont, en général, constitués par des corps cylindriques et sont montés dans un trou borgne, qui a été foré dans le corps, dont la température est à mesurer. Pour assurer une transmission de chaleur optimale entre le corps, dont la température est à mesurer, et la sonde pyrométrique, le modèle d'utilité allemand n° 1.919.344 et la demande de brevet allemand publiée n° 1.473.254 recommandaient déjà d'appliquer la face frontale de la sonde pyrométrique intimement contre le fond de l'alésage de mesure, la transmission de chaleur s'effectuant uniquement à la base de la sonde. DansY,le modèle déposé ci-dessus, la transmission de chaleur se produit, dans ce cas, par l'intermédiaire d'une mince couche dTargent. Ainsi, pour obtenir, au fond de l'alésage de mesure, une application intime de la face frontale de la résistance électrique de mesure enfoncée avec jeu, il est nécessaire de prendre des mesures particulières, telles qu'une pression d'appui élevée. Pour éliminer des espaces intermédiaires nuisibles à la transmission thermique, tels que des coussins d'air ou d'autres couches isolantes, on sait, d'après le brevet allemand n° 967.507, appliquer au pistolet une couche métallique sur la couche isolante placée sur le bobinage dé mesure. Cependant, ce mode d'application de couches métalliques est trop coûteux, en particulier pour la production en masse, à cause de frais de main-d'oeuvre élevés. Ce procédé occasionne, en outre, des rebuts importants de métal et des mesures de protection pour les opérateurs, Souvent, à l'usage, la couche métallique appliquée au pistolet n'adhère pas de façon durable, mais, au contraire, éclate facilement. Ce danger existe 72 09271 2130349 aussi dans le modèle d'utilité n° 1.893.729 qui décrit un thermomètre à résistance électrique muni d'une couche d'argent vaporisée sous vide. Un inconvénient de la métallisation sous vide est aussi la consommation élevée de métal noble, laquelle rend ce procédé peu adapté à cette application. L'invention a pour objet de réaliser une résistance électrique de mesure de température qui soit susceptible d'être soudée sur la surface i du corps ou de 1'objet,dont la température est à mesurer, résistance qui satisfait aux exigences mentionnées ci-dessus d'une précision élevée de mesure, d'une bonne transmission de chaleur et donc d'une vitesse de réponse élevée, et qui puisse être fabriquée de manière simple. Suivant l'invention, ces résultats sont obtenus du fait que, tout au moins sur la partie de la zone de la surface rugueuse du matériau d'enrobage, qui enveloppe le fil de résistance, on applique une suspension contenant des particules conductrices de l'électricité, cette solution étant ensuite cuite à une température inférieure à la température de ramollissement du matériau d'enrobage, de manière que les particules conductrices pénètrent dans celui-ci et que, sur cette couche cuite, on applique, de manière connue en soi, une couche métallique d'une épaisseur d'au moins plusieurs microns. Dans une résistance électrique de mesure de température fabriquée suivant le procédé conforme à l'invention, l'application pratique a montré que cette résistance peut,.de manière usuelle, être soudée facilement dans un tube protecteur ou sur une surface. La transmission de chaleur est considérablement améliorée, ce qui assure une réponse rapide et une réduction maximale des erreurs de mesure. Les mesures exécutées avec des résistances suivant l'invention ont même donné, en partie, des résultats meilleurs que ceux obtenus par des résistances à. semi-conducteur variables, en fonction de la température. Les essais ont montré que, grâce au procédé de fabrication conforme à l'invention, on évite l'écaillage des couches métalliques appliquées. La suspension contenant les particules conductrices de l'électricité est avantageusement étendue ou appliquée, suivant le procédé par trempage. Des pertes de métal, comme il s'en produit lors de l'application au pistolet de couches métalliques, sont, de ce fait, évitées. La suspension contient, de préférence, comme particules conductrices de l'électricité, desnétaux nobles ou des composés de métal noble. Ont particulièrement fait leurs prives les compositions connues comme l'argent brillant, l'or brillant ou le platine brillant, tels qu'on les emploie^ par exemple, pour décorer la porcelaine. 72 09271 3 2130349 La suspension appliquée est cuite à une température de plus de 300°C. Après la cuisson, on applique sur la couche de cuisson une couche métallique de plusieurs microns. Pour cela, le procédé par électrolyse s'est montré particulièrement avantageux. Dans ce cas aussi, il ne se produit 5 aucune perte de métal. La couche métallique opposée se compose en particulier d'argent ou d'un alliage à base d'argent. La résistance électrique de mesure de température, fabriquée de cette manière, peut déjà être soudée directement. Mais, il est apparu avantageux de déposer encore, par des moyens électrolytiques, une couche 10 métallique supplémentaire, par exemple une couche de cuivre, sur la couche métallique opposée par électrolyse. La couche métallique, et la couche de cuivre appliquée en supplément, doivent, pour assurer une bonne soudabilité, présenter une épaisseur de dix microns au total. Comme matériau pour le filament de mesure, on emploie des 15 matériaux, connus en soi, à cette fin, comme par exemple du platine. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à l'emploi d'un filament en fil. Au lieu du filament en fil, on peut aussi employer comme résistance électrique une couche métallique vaporisée en forme de méandres ou en forme d'enroulement. Un domaine d'application préféré pour les résistances électriques 20 de mesure, conformes à l'invention, est celui des machines de moulage par pressage ou par injection de matière synthétique. Mais, on peut aussi employer avantageusement la résistance électrique de mesure conforme à l'invention dans d'autres domaines professionnels. A cet effet, on peut, par exemple, mentionner : la mesure et la régulation de chauffages à 25 réponse rapide, des thermomètres pour centrales de force motrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, description se référant au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement, une coupe longitu-30 dinale d'une résistance électrique de mesure de température conforme à l'invention ; et - la figure 2 représente, schématiquement, une coupe transversale de la résistance électrique de mesure de température suivant la figure 1. 35 Comme il ressort des figures 1 et 2, la résistance électrique de mesure de température conforme à l'invention se compose, dans l'exemple de réalisation représenté, d'un support plat, par exemple lamellaire, 1, en verre ou en un matériau céramique approprié. Le support peut aussi être constitué par un barreau ou par un petit tube. 72 09271 - 4 2130349 Sur ce support est placé le fil de résistance 2, sous forme d'un enroulement constitué, soit en couches en zigzag parallèles à l'axe longitudinal du support, soit par un enroulement en spirale mono- ou bifilaire, soit en forme de méandres. La fixation du mode d'enroulement peut être facilitée par un profilage correspondant du support. Le support 1 et le fil de résistance enroulé 2 sont ensuite revêtus d'une couche électriquement isolante 3, en matériau de verre ou de céramique, résistant aux températures élevées et/ou à point de fusion élevé, et y sont complètement noyés. Comme matériaux pour cette couche d'enrobage, ont fait leurs preuves, aussi bien le verre que des céramiques d'alumine. De la poudre de verre ou des fibres de verre peuvent également trouver leur emploi. L'émail ou la couche d'isolement 3, composé de façon analogue, possède une surface rugueuse, tout au moins sur les parties auxquelles est appliquée la couche superposée 4 électriquement conductrice. Un grattage mécanique ou une corrosion de la couche 3, par exemple au moyen d'acide fluorhydrique, n'est seulement nécessaire qu'au cas où la surface rugueuse n'est pas déjà propre au matériau employé. La couche électriquement conductrice 4 est obtenue par application au pinceau d'une suspension, ou par immersion dans une suspension, qui se compose d'argent brillant, d'or brillant ou de platine brillant. Les zones des connexions électriques 7 de la résistance 2 sont, en cas de besoin, laissées libres ou recouvertes. Ensuite, la suspension ainsi appliquée est cuite à une température de plus de 300°C, de préférence à 600°C. On obtient ainsi une couche adhérenbe, électriquement conductrice 4. Après la cuisson, on dépose par électrolyse une couche d'argent 5 ou un alliage à base d'argent sur la couche conductrice 4, .ce qui renforce encore celle-ci. L'épaisseur de la couche d'argent,ou de la couche contenant de l'argent, 5 est supérieure à deux microns. Bien que la résistance électrique-de mesure de température ainsi obtenue soit déjà soudable, il est préférable de déposer, par électrolyse, une couche supplémentaire 6 d'un autre métal soudable, bon conducteur de la chaleur et de l'électricité, tel que du cuivre. La couche d'argent 5 et la couche de cuivre 6 doivent présenter une épaisseur, totale d'au moins dix microns. La résistance électrique de mesure ainsi obtenue est alors soudée par la couche d'argent 5 ou par la couche de cuivre 6 sur le corps dont la température est à mesurer et, après application d'une force électromotrice aux connexions 7, est apte à mesurer rapidement et exactement la température. 72 09271 5 2130349 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mode de réalisation qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'invention. 72 09271 S 2130349 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une résistance électrique soudable de mesure pour mesurer des températures, dans lequel un fil de résistance 5 est placé sur un support en matériau électriquement isolant et où le support, muni de la spirale de résistance, est noyé dans un matériau de verre ou de céramique électriquement isolant, et est recouvert d'une mince couche métallique qui est soudable, caractérisé en ce qu^ tout au moins sur la partie delà zone de la surface rugueuse du matériau d'enrobage,qui enveloppe le fil 10 de résistance, on applique une suspension contenant des particules conductrices de l'électricité, cette solution étant ensuite cuite à une température inférieure à la température de ramollissement du matériau d'enrobage, de manière que les particules conductrices pénètrent dans celui-ci et que, sur cette couche cuite, on applique, de manière connue en 15 soi, une couche métallique d'une épaisseur d'au moins plusieurs microns. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche métallique est appliquée par des moyens électrolytiques. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2., caractérisé en ce que la solution contenant des particules conductrices de l'électricité est 20 étendue ou appliquée suivant le procédé par trempage. 4. Procédé selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'on emploie une suspension contenant un métal noble ou des composés de métal noble. 5. Procédé selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que 25 l'on emploie comme suspension de l'argent brillant, de l'or brillant et/ou du platine brillant. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que la suspension appliquée est cuite à une température supérieure à 300°C, cette cuisson provoquant la pénétration des particules 30 conductrices dans la matière d'enrobage. 7. Procédé selon les revendications l et 6, caractérisé en ce que, sur la couche cuite, est appliquée une couche d'argent ou d'un alliage à base d'argent. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 7, 35 caractérisé en ce que, sur la couche métallique, est appliquée au moins une autre couche se composant d'un métal différent et ayant une épaisseur d'au moins dix microns au total. 72 09271 2130349 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, sur la couche métallique supplémentaire, est appliquée par électrolyse une couche de cuivre. 10. Résistance électrique de mesure de température, se composant 5 d'un support en matériau électriquement isolant, d'un fil de résistance et d'une couche isolante en verre ou en céramique enveloppant le support et le fil de résistance, caractérisée en ce que, sur la couche isolante, tout au moins dans la zone du fil de résistance, est appliquée une couche cuite contenant un métal noble et que, sur cette couche cuite, est appliquée une 10 couche métallique ayant une épaisseur d'au moins plusieurs microns. 11. Résistance électrique de mesure de température selon la revendication 10, caractérisée en ce que, sur la couche métallique, est disposée au moins une couche supplémentaire se composant d'un autre métal et ayant une épaisseur d'au moins dix microns au total.