Brevet FR2224848A1 — publié le 19741031

La présente invention a trait, dtune part, à un procédé pour fabriquer des résistances à couche électriques composées-d'un support en matière céramique, d'une couche de résistance et d'un revêtement d'émail ainsi que, d'autre part, à des résistances à couche qui, fabriquées par ce procédé, peuvent subir de fortes contraintes thermiques et sont susceptibles d'être utilisées également sous un vide poussé. On connaît plusieurs procédés pour fabriquer des résistances bobinées émaillées. Dans ces procédés, l'émail a pour but d'isoler le fil électriquement et de le protéger en même temps contre 1'oxygène de l'air et l'humidité. Dans le cas des résistances bobinées, les différences de dilatation thermique entre l'émail et le fil de résistance présentent cependant un problème dans la mesure où, lors de la fabrication de telles résistances, des fissures et pores risquent de se former dans l'émail. Pour remédier à ce problème, le brevet allemand nO 511 654 prévoit d'entourer la résistance d'une matière céramique isolante susceptible d'entre cuite à une température relativement basse et d'appliquer un revêtement d'émail sur cette couche céramique. Le brevet allemand nO 526 695 décrit un procédé consistant à fabriquer un revêtement protecteur isolant pour résistances électriques par application d'un émail et dans lequel le refroidissement de l'émail à partir du point de fusion jusqu'au point de solidification est accéléré artificiellement de manière que l'émail se solidifie avant que la température et la dilatation maximale du fil de résistance se trouvant au-dessous de l'émail ne soient sensiblement réduites. Ainsi, il se forme, après le refroidissement du fil de résistance, entre celui-ci et le revêtement d'émail, des espaces capillaires dans lesquels le fil de résistance peut se dilater en cas de contraintes sans que l'émail risque de présenter des fissures ou de devenir fragile. En tant qu'émaux ou glaçures, on utilise à cette fin des émaux dits à moufle qui sont appliqués par trempage, enduction ou projection sur le support en matière céramique garni de fil bobiné. Il est également connu de placer des résistances bobinées, conjointement avec un support en matière céramique, entre deux éléments en forme de coupe en matière céramique formant émail et de réunir les deux parties par fusion. La demande de brevet allemande publiée nO 1 126 482 décrit un procédé d'émaillage de résistances électriques bobinées qui consiste à enrober ces dernières, dans un moule à compression, d'émail à l'état plastiquement déformable et dans lequel l'émail ramolli dans une cuve de vitrification par chauffage de la matière en forme de poudre est appliqué à l'étant plastiquement déformable, à l'intérieur du moule, sur la résistance de manière à enrober cette dernière de la matière formant émail. Tous ces procédés connus de fabrication de revêtement en glaçure ou émail concernent des résistances bobinées. Il en est également ainsi pour le procédé de fabrication d'une bobine de résistance décrit dans la demande de brevet allemande publiée nO 1 765 001 et dans lequel les enroulements de fil, pendant qu'ils sont noyés dans l'émail fondu, ne sont maintenus au maximum que pendant 10 secondes, de préférence pas plus de 5 secondes, à la température nécessaire à cette opération, la couche d'émail étant appliquée par projection à la flamme. Des résistances en oxyde métallique, comportant un rev8te- ment d'émail composé d'une fritte céramique qui, mise en suspension dans de liteau, de l'alcool, de la térébanthine ou analogue et finement pulvérisée, est appliquée par projection, sont décrites dans le brevet américain nO 3 069 294. Lorsque le liquide s'est évaporé, la résistance demeure recouverte d'une fritte céramique en forme de poudre qui est ensuite cuite dans des fours appropriés à une température à laquelle la fritte s'unit par fusion sans déformer l'élément de résistance. Les résistances à couche revêtues d'émail par trempage ou projection ont cependant pour inconvénient que, lors de la cuisson de l'émail, par suite d'une dissolution partielle de la couche formant résistance dans l'émail, la variation de la résistance lors du procédé de fabrication devient trop importante. Pour cette raison, il a également déjà été tenté d'incorporer les résistances par fusion dans du verre. Les résistances fabriquées par ce procédé ont cependant pour inconvénient que, par suite du manque de contact entre la couche formant résistance et l'envelop- pe en verre, l'évacuation de la chaleur s'effectue dans de très mauvaises conditions de sorte que ces résistances ne peuvent subir que des contraintes minimales. Des résistances à couche enveloppées de matière synthétique ne peuvent pas non plus répondre à toutes les conditions techniques requises.Des enveloppes de ce type, appliquées par lit fluidifié, trempage, coulée ou roulage, ne peuvent pas non plus subir de fortes contraintes puisque la matière synthétique commence à se décomposer à des températures de l'ordre de 2000C, Ces résistances ne conviennent pas non plus pour des applications dans des installations à vide poussé puisqu'elles tendent à dégager des gaz. La présente invention crée une résistance à couche qui peut être soumise à de fortes contraintes et être utilisée sous un vide poussé et pour laquelle, en outre, la variation de la résistance lors de la fabrication du revetement protecteur est minimale. Ce problème est résolu suivant la présente invention par un procédé dans lequel la résistance est préchauffée avant l'émaillage et l'émail est ensuite appliqué par projection à la flamme, l'émail utilisé étant d'un type qui, à l'état fondu, ne réagit pas avec la couche formant résistance. Le préchauffage de la résistance peut alors s'effectuer dans une première flamme et le revêtement d'émail dans une deuxième flamme ou bien on utilise un seul dispositif de projection à la flamme auquel l'émail en forme de poudre finement broyée n'est amené qu'après le préchauffage. L'amenée de la poudre peut, dans ce cas, s'effectuer de manière continue ou par des phases partielles se succédant dans le temps, auquel cas l'émail est mis en fusion, après chaque phase partielle, par l'action de la flamme. La possibilité citée en dernier, utilisée de préférence, permet alors d'obtenir des revêtements d'émail dans une large mesure exempt de bulles. Dans ce cas, il importe que, par variation de la quantité de gaz combustible et d'air ou d'oxygène amenée, l'atmosphère de la flamme soit réglée de manière que les variations de la résistance soient minimales. Afin d'accroître la fluidité de la poudre d'émail finement broyée, il est avantageux de faire tomber celle-ci à travers la flamme, avant le processus de projection à la flamme, afin de lui faire subir une fusion préalable. Des résistances émaillées résistent à des températures su perficiellel supérieures à 2000C, Le fait que la résistance soit enfermée de manière étanche par l'émail offre une très bonne protection contre la pénétration d'humidité, d'oxygène de l'air ou de gaz agressifs de sorte que, en cas de charges électriques, les variations de résistances subies sont beaucoup plus faibles que pour des résistances à couche isolées par de la résine synthétique. Du fait qu'elles sont enfermées de manière étanche, les résistances suivant l'invention peuvent également être utilisées sous un vide poussé.D'autres avantages et résistances à couche émaillées suivant l'invention résident dans leur haute rigidité diélectrique, qui est plus du double de celle de résistances d'un même type de construction enrobées de résine synthétique, et dans leur aptitude à subir de plus fortes charges. En outre, le procédé de projection à la flamme peut & re utilisé aisément dans des cycles de production en masse. Un exemple de réalisation d'une résistance à couche fabriquée par le procédé suivant l'invention est représenté au dessinannexé et décrit plus en détail ci-après. La résistance à couche est constituée par un support en matière céramique 1 sur lequel se trouve la couche formant résistance 2. Dans le cas de supports cylindriques, il est mis en place par pression, sur les faces terminales frontales 6, des coiffes métalliques 3 auxquelles les connexions 4 sont reliées mécaniquement de manière fixe et de façon à conduire l'électricité. En raison des fortes contraintes thermiques subies lors de la projection à la flamme, les coiffes et les connexions se composent d'une matière capable de subir de fortes contraintes thermiques et présentant des coefficients de dilatation thermique adaptés à l'émail ; les coiffes peuvent être réalisées par exemple en "Vacon" et les connexions en une matière appelée fonte spéciale. Dans le cas de la résistance à couche cylindrique représentée à titre d'exemple, les connexions 4 disposées axialement sont serrées dans des dispositifs récepteurs susceptibles de tourner et le revêtement d'émail 5 est ensuite appliqué par projection à la flamme, phase au cours de laquelle il est avantageux de maintenir la flamme, au moyen de tôles protectrices, éloignées des connexions 4. Un autre mode opératoire permettant d'appliquer l'émail sur les seules parties de la surface de la résistance à couche devant être reeouvertes et d'éviter que les coiffes métalliques et les connexions ne subissent des contraintes thermiques excessives consiste à appliquer l'émail de manière classique, par exenple par trempage, projection, enduction, roulage et analogue, sur la surface et à effectuer la cuisson de l'émail par l'action d'un rayonnement infrarouge concentré, par exemple au moyen d'un laser ou d'une source de rayonnement à température élevée. Le procédé suivant l'invention n'est cependant pas limité exclusivement à des résistances à couche cylindriques mais est également applicable à des résistances à couche d'une forme plate et à des circuits à couche. RETENWICATIONS I - Procédé pour fabriquer des résistances à couche électriques composées d'un support en matière céramique, d'une couche formant résistance et d'un revêtement d'émail, caractérisé en ce que la résistance est préchauffée avant le processus d'émaillage et en ce que l'émail est appliqué ensuite par projection à la flamme, l'émail utilisé étant d'un type qui ne réagit pas, à l'état fondu, avec la couche formant résistance. 2 - Procédé pour fabriquer des résistances à couche électriques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le préchauffage de la résistance s'effectue dans le jet de flamme du dispositif de projection à la flamme et en ce que l'émail finement broyé n'est amené au dispositif de projection à la flamme qu'à la suite de l'opération de préchauffage. 3 - Procédé pour fabriquer des résistances à couche électriques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le préchauffage de la résistance s'effectue dans un premier jet de flamme et l'opération d'émaillage dans un deuxième jet de flamme. 4 - Procédé pour fabriquer des résistances à couche suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que-l'amenée de la poudre s'effectue en continu ou de préférence par phases partielles se succédant dans le temps, auquel cas l'émail est mis en fusion, par action de la flamme, après chaque phase partielle. 5 - Procédé pour fabriquer des résistances à couche électriques suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la poudre d'émail finement broyée est amenée à tomber à travers la flamme de manière à augmenter la fluidité de la poudre en vue de l'opération subséquente de projection à la flamme. 6 - Résistance à couche électrique munie d'un revêtement d'émail et obtenue suivant l'une des revendications 1 à 4, cerac- tériséeen ce que la couche formant résistance est une couche de carbone. 7 - Résistance à couche électrique munie d'un revEtement d'émail et obtenue suivant l'une des revendications I à 4, caractérisée en ce que la couche formant résistance est une couche métallique. 8 - Résistance à couche électrique munie d'un revêtement d'émail et obtenue suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche formant résistance est une couche d'oxyde métallique. 9 - Résistance à couche électrique munie d'un revetement d'émail et obtenue suivant l'une des revendications 1 à 4; caractérisée en ce que la couche formant résistance est constituée par un émail conducteur. 10 - Résistance à couche électrique suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la couche formant résistance est protégée par une couche isolante constituée de préf éren- ce par un oxyde.