Brevet FR2565255A1 — publié le 19851206

Procédé de fabrication de fils étamés. La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de fils étamés, notamment en métaux non ferreux, comme par exemple le cuivre, d'un diamètre de 0,1 à 1,5 mm, de préférence de 1,0 mm au plus, pour des applications électrote- chniques, par étamage en deux étapes. On connait déjà, par le brevet allemand 29 31 939, un procédé d'étamage en deux étapes, dans lequel on étire un fil de cuivre, avant le premier étamage, à une cote nominale et on le recuit, puis on l'étame galvaniquement en deux étapes (une opération d'étirage étant intercalée ici), puis on l'étire à grande vitesse à la cote finale et on le recuit en peu de temps dans une section de recuit et enfin on le refroidit in- tensivement. Le recuit a lieu, dans ce cas, en si peu de temps que le fil de cuivré est certes recuit, mais la couche d'étain ne fond que partiellement sur lui. Cela empêche la formation d'une couche de diffusion entre le cuivre et l'étain. Ce procédé a pour inconvénient qu'il faut étamer deux fois le fil de cuivre à une épaisseur relativement forte, ce qui entraîne une consommation d'étain relativement élevée, qu'en outre la fusion rapide fait courir le risque d'amoin- drissement de la concentricité du revêtement d'étain sur le cuivre, et enfin que l'absence de couche de diffusion entre le cuivre et l'étain fait courir le risque de déréticulation du fil étamé au cours de la soudure ultérieure. Deux procédés courants sont utilisés pour étamer des fils pour des applications électrotechniques: l'étamage par trempé ou l'étamage galvanique, dont chacun présente des avan- tages, tout comme des inconvénients, spécifiques. Par l'éta- mage par trempé, on obtient la plus forte adhérence possible de la couche d'étain à la matière du fil, en raison de la formation d'une couche de diffusion intermétallique. Cela donne une bonne résistance à la déréticulation. En même temps, ce procédé a toutefois pour inconvénient que l'application de la couche d'étain au fil n'a pas lieu concentriquement, mais il y a des emplacements à étamage plus mince et des emplace- ments à étamage plus épais. Lors du vieillissement artificiel de tels fils, comme l'exigent les normes DIN pour certaines catégories d'étamage, il peut se former dans la zone de ces emplacements amincis, par croissance de la couche de diffu- sion, des surfaces non-réticulables, ce qui peut entraîner le rejet des fils. Pour empêcher ce genre de choses, il faut former une couche d'étain relativement épaisse. L'étamage galvanique a pour avantage que la crois- sance de la couche d'étain sur le fil a lieu concentrique- ment et que la couche présente peu de porosité. L'inconvé- nient du procédé galvanique consiste cependant en l'absence de la couche de diffusion intermétallique, ce qui provoque facilement un écaillage de la couche d'étain lorsque l'on plie le fil, ou une déréticulation de la matière centrale, lors de l'essai de soudure. L'invention a pour objet, tout en évitant les incon- vénients de l'état actuel de la technique, en combinant les avantages du procédé d'étamage par trempé et du procédé d'étamage galvanique, de munir des fils métalliques d'une couche d'étain relativement mince, qui en même temps ait une concentricité uniforme, soit dépourvue de pores et présente, grace à une couche de diffusion suffisante, une bonne adhé- rence et, par suite, une bonne résistance à la déréticulation. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, on applique d'abord par trempé une couche d'étamage mince au fil qui a déjà été étiré à salongueur finale, puis on le refroidit et enfin on l'étame galvaniquement jusqu'à obten- tion de l'épaisseur de couche finale. Grace à ce procédé, on peut appliquer uniformément par étamage à des fils des dia- mètres précités une couche d'étain de 5 micromètres, et l'on peut obtenir des tolérances de + 1,5 micromètre, comme valeur typique. On peut produire ces fils avec une couche de diffu- sion suffisante, en raison de l'opération d'étamage par trem- pé, mais ils présentent, d'autre part, une bonne concentri- cité en raison de leur revêtement uniforme, grace à l'étamage galvanique subséquent. En raison des faibles tolérances que l'on peut obtenir par le procédé selon l'invention,onobtient un faible taux de défaillance, ce qui, avec la consommation d'étain favorable en raison de la faible épaisseur de couche, aboutit à un procédé de fabrication très rentable économi- quement. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on étame par trempé le fil prétraité de façon usuelle à une température comprise entre 400 C et 240 C, de préférence entre 360 C et 260 C, dans un bain d'étain, d'étain-plomb ou d'étain-nickel, et pendant une durée de séjour inférieure à 2 secondes, de préférence inférieure à 1 seconde. On peut ainsi obtenir des épaisseurs de couche de 0,5 à 1,5 micromè- tre, de préférence de 1,2 micromètre, la couche de diffusion présentant une épaisseur pouvant atteindre environ 0,5 micro- mètre. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on étame galvaniquement le fil, refroidi après l'étapage par trempé et prétraité de façon usuelle, dans un bain d'étain, ou d'étain-plomb, ou d'étain- nickel, de preférence un bain d'étamage plomb brillant-nickel, en lui appliquant une épais- seur de couche d'environ 3 à 10 micromètres, de préférence de 4 micromètres. Selon un autre mode d'exécution préféré de l'inven- tion, on étame galvaniquement des fils de 0,4 à 1,0 mm de diamètre, avec un temps de séjour dans le bain d'étamaae de à 40 secondes, avec une épaisseur de couche de 4 micromè- tres, pour obtenir une épaisseur de couche finale de 5 micro- mètres. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on effectue le refroidissement entre l'étamage par trempé et l'étamage galvanique par de l'air, de preéférence à contre- courant. Pour l'étamage par le procédé selon l'invention, on envisage, comme matière constituant les fils, des métaux autres que le fer comme, par exemple, le cuivre, le nickel, l'argentan, le bronze, le laiton, ainsi que leurs alliages, mais également cependant le fer. On peut utiliser non seule- ment du fil de section circulaire, mais également du fil plat, du fil carré et du fil profilé, ainsi que du feuillard (des bandes). Comme revêtements d'étain, on préfère ceux d'étain pur ou ceux de plomb-étain, selon les normes DIN. On va décrire à présent deux exemples d'exécution non limitatifs du procédé d'étamage selon l'invention. EXEMPLE 1 Le fil de cuivre, déjà étiré à sa dimension finale, parcourt un bain de dégraissage d'une longueur d'un mètre à une vitesse de 80 m/mn. Ensuite, il parcourt une cuve de rinçage, ainsi qu'une cuve de liquide de décapage, le flu- xage ayant lieu dans cette dernière. Par une poulie de dé- viation, le fil pénètre alors dans un bain étain-plomb à une température de 260 C, de 1,1 m de long, suivant un angle oblique. Par une poulie de déviation, le fil y prend une direction verticale montante, en quittant le bain d'étamage dans la zone d'une filière. Le fil monte verticalement en parcourant une section de refroidissement d'environ 2,5 à 3 m, en refroidissant à peu près à la température ambiante, dans un tube, dans de l'air à contre-courant. Par une poulie de déviation, le fil parvient dans un bain de dégraissage électrolytique de 1 m de long, puis il est lavé à l'eau et ensuite décapé. Le fil parvient enfin, pour subir l'étamage galvanique, dans un bain d'étamage plomb brillant-étain, dans lequel il passe par une série de poulies de déviation sur une distance d'environ 47 m. Sa durée de séjour dans le bain d'étamage galvanique est donc d'environ 35 secondes à la vitesse de 80 m/mn. Apres l'étamage galvanique, le fil parcourt une cuve de rinçage et une section de séchage, avant son bobinage final. Pour l'exemple décrit, on suppose une épaisseur de fil de 0,5 à 0,8 mm, en obtenant, dans la section d'étamage par trempé, une épaisseur de couche d'environ 1,2 pm, pour une épaisseur de couche de diffusion d'environ 0,5 pm. Dans le bain galvanique subséquent, on applique une autre couche d'étain d'environ 4 pm pour obtenir une épais- seur de couche finale d'environ 5 pm. EXEMPLE 2 Un fil métallique d'environ 0,5 à 0,8 mm de diamètre parcourt le premier bain de dégraissage de 1 m à une vitesse de 120 m/mn. La densité de courant dans le bain de dégrais- sage est ici supérieure d'environ 30 % à celle du premier exemple. Le bain d'étamage par trempé, d'étain-plomb, pré- sente une température de 360 C, sa longueur est toujours de 1,1 m. Le changement de direction et le parcours de la fi- lière ont lieu de la même façon que dans l'exemple 1, ainsi que le parcours de la section de refroidissement. Le fil refroidi pénètre à la vitesse de 120 m/mn dans le bain galvanique de plomb brillant-étain, avec une durée de séjour d'environ 23 s. L'intensité de courant est augmen- tée d'environ 50 % par rapport à l'exemple 1. Le rinçage, le séchage et le bobinage ont lieu de la même façon que dans l'exemple 1. En raison des paramètres indiqués, on obtient un étamage d'une épaisseur de couche sensiblement égale à celle de l'exemple 1. On va décrire à présent schématiquement le principe de la structure d'une installation d'étamage à deux stades selon l'invention, en regard du dessin annexé dont: La figure 1 représente l'installation d'étamage par trempé; La figure 2 représente l'installation d'étamage galvanique. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un bobinoir duquel le fil brut étiré à sa longueur finale se dévide et passe par un bain de dégraissage 2 placé à la suite. Une cuve de rinçage 3 et une cuve de fluxage 4 remplie de liquide de décapage sont placées à la suite. De cette dernière, le fil brut pénètre obliquement, en passant par une poulie de déviation 5, dans un bain d'étamage 6 qui présente une tempé- rature d'environ 260 à 360 C. Dans le bain se trouve une autre poulie de déviation 7 au passage de laquelle le fil est dévié verticalement vers le haut et il quitte le bain d'étamage dans la zone d'une filière 8. Ensuite, il fil par- court, verticalement vers le haut, une section de refroidis- sement 9 qui présente une longueur d'environ 2,5 à 3 m. La section de refroidissement est, dans ce cas, formée par un tube dans lequel se déplace le fil et dans lequel de l'air est insufflé à contre-courant. Sur une poulie de déviation , le fil, dont l'étamage par trempé est alors fini, est dévié vers le bas pour pénétrer dans l'installation d'éta- mage galvanique de la figure 2. L'entrée de l'installation d'étamage galvanique est constituée par un bain de dégraissage 11 à partir de laquelle le fil parvient ensuite dans une section de rinçage 12, puis dans une section de décapage 13. Cette dernière est suivie par un bain d'étamage électrolytique 14 dans lequel se trou- vent plusieurs poulies de déviation 15 et 16. Pour obtenir une durée de séjour appropriée du fil dans le bain d'étamage, avec un allongement géométrique réduit de ce dernier, on fait faire au fil plusieurs tours en le faisant passer par les poulies de déviation. Pour vaincre la résistance mécani- que qui en résulte, les poulies 15 sont entraînées par un moteur 17. Apres avoir quitté le bain d'étamage électrolyti- que, le fil passe par une section de rinçage 18 et il s'en- roule enfin, en tant que fil fini, sur un bobinoir 19, après être passé par une installation de séchage non représentée. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de fils étamés, de préfé- rence en métaux autres que le fer, par exemple en cuivre, d'un diamètre de 0,1 à 1,5 mm, de préférence de 1,0 mm au plus, pour des applications électrotechniques, par un éta- mage en deux stades, caractérisé en ce que l'on étame d'abord par trempé le fil déjà étiré à sa longueur finale en appliquant une couche mince, puis on le refroidit et on l'étame enfin galvaniquement jusqu'à obtention de l'épais- seur de couche finale. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on étame par trempé le fil prétraité de façon usuelle, à une température comprise entre 400 C et 240 C, de préfé- rence entre 360 C et 260 C, dans un bain d'étain, d'étain- plomb, ou d'étain-nickel et avec une durée de séjour infé- rieure à 2 s, de préférence inférieure à 1 s. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on étame le fil par trempé avec une épaisseur de cou- che de 0,5 à 1,5 lm, de préférence 1,2 pm. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on étame le fil refroidi après l'étamage par trempé et prétraité de façon usuelle galvani- quement dans un bain d'étain, d'étain-plomb ou d'étain-nickel, de préférence de plomb brillant-étain, avec une épaisseur de couche d'environ 3 à 10 im, de préférence de 4 pm. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on effectue l'étamage galvanique de fils de 0,4 à 1,0 mm de diamètre avec des durées de séjour dans le bain d'éta- mage de 15 à 40 s, avec une épaisseur de couche de 4 pm, pour obtenir une épaisseur de couche finale d'environ 5 pm. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue le refroidissement dans de l'air, de préfé- rence à contre-courant.