Brevet FR2718278A1 — publié le 19951006

Procédé de fabrication d'une liaison étanche aux gaz L'invention concerne un procédé de fabrication d'une liaison étanche aux gaz, entre un conducteur et un isolant, se présentant sous la forme d'un tube, constitué d'un matériau résistant à la température, par exemple en céramique, en verre ou analogue. La céramique ou le verre est un matériau isolant connu depuis longtemps, de qualité, pour des conducteurs électriques, métalliques. En règle générale, le conducteur est inséré, aux fins d'isolation, dans un tube céramique ou, pour conserver la flexibilité du conducteur, dans une pluralité de courts tubes en céramique ou perles de verre alignées les unes les autres. Jusqu'ici, la liaison étanche aux gaz, entre le conducteur et l'isolant, a toujours été réalisée par exemple en appliquant au point de sortie du conducteur hors de l'isolation un scellement étanche aux gaz de ce point de sortie. L'inconvénient de cet état de la technique est que la liaison étanche aux gaz, entre matériau d'isolation/conducteur, se limite à la zone relativement petite du scellement et, par conséquent, le risque de production de défauts d'étanchéité existe, que ce soit au stade de la fabrication ou de l'utilisation, par exemple par effet d'efforts mécaniques. Le but de l'invention est d'éviter ces inconvénients. Selon l'invention ceci est obtenu pour un procédé du type mentionné au début par le fait qu'un fil de métal conducteur est inséré dans le tube, puis chauffé dans celui-ci à une température supérieure à sa température de fusion, le tube conservant sensiblement sa forme. Du fait des dispositions proposées, il est assuré que le métal conducteur est porté à fusion dans le tube et que, ce faisant, une liaison intime avec la surface de l'alésage du tube est produite et que, de ce fait, on obtient un accrochage du matériau conducteur dans les irrégularités de la paroi intérieure du tube. Il en résulte une liaison étanche du métal conducteur avec le tube environnant. Il s'est avéré que l'on peut obtenir, de cette manière qui est simple et économique, une liaison étanche au vide et aux gaz pratiquement continue entre le métal et l'isolant. Même si le métal fondu n'avait pas été appliqué en quelques endroits peu nombreux, du matériau isolant périphérique, il subsiste par conséquent une pleine conductivité électrique de même qu'une liaison étanche aux gaz sur toute la longueur du conducteur. Pour la mise en fusion du métal conducteur dans le tube, il est avantageux de choisir un type de chauffage du conducteur pour lequel essentiellement ce ne soit que le conducteur lui-même, mais également le tube l'entourant qui soit directement chauffé. Convient pour cela par exemple d'effectuer un chauffage du conducteur au moyen d'un chauffage par résistance, un courant élevé correspondant passant dans le conducteur et chauffant celui-ci, les zones en saillie du conducteur pouvant en cas de besoin être refroidies. Il est en outre également possible de chauffer le conducteur par des champs alternatifs magnétiques, faisant que sont produits dans le conducteur des courants de Foucault qui chauffent celui-ci. Dans le cas d'un tel chauffage du conducteur, on obtient l'avantage que la zone d'action des champs alternatifs magnétiques peut être limitée relativement bien à la zone souhaitée pour la mise en fusion. Lors du chauffage du conducteur, qui n'agit essentiellement sur celui-ci que là o il y a eu un chauffage par résistance électrique ou bien un chauffage par courant de Foucault, il est également possible de relier le conducteur, dont le point de fusion est supérieur au point de ramollissement ou à la température de fusion du tube environnant, qui est par exemple constitué de verre, avec le tube, la liaison étant étanche, le tube conservant pratiquement sa forme. Le tube peut également, en cas de besoin, être refroidi. Dans le cas de tube en un matériau, tel que par exemple en céramique dont la température de fusion ou de ramollissement est nettement supérieure à la température de fusion du matériau conducteur, le chauffage peut également être effectué par la chaleur de rayonnement ou par introduction d'un milieu très chaud correspondant, par exemple de l'air chauffé de manière correspondante ou un gaz de protection chauffé, le tube lui-même étant chauffé directement et le métal conducteur étant chauffé du fait de la chaleur traversant la paroi du tube. L'un des avantages du procédé selon l'invention s'est avéré être que ce procédé pouvait avoir lieu sous une atmosphère de gaz normale. Dans de nombreux cas il peut cependant être approprié d'effectuer le processus de fusion dans une installation sous vide, le cas échéant en exerçant une pression sur le métal conducteur fondu dans le tube. Si le processus de fusion est conduit dans une installation fonctionnant sous vide, le cas échéant en exerçant une pression sur le métal fondu dans l'isolation, on obtient une liaison particulièrement intime entre le métal conducteur et la paroi intérieure environnante du tube, du fait que, suite à l'exercice d'une pression le métal conducteur fondu pénètre particulièrement bien dans les petites irrégularités de la paroi intérieure du tube. Ce faisant, on garnit pratiquement toute la paroi intérieure du tube par le métal conducteur fondu. Si le tube céramique prévu comme isolation et le fil conducteur sont maintenus en rotation autour de l'axe du tube pendant le processus de fusion, respectivement après mise en fusion du métal conducteur, on obtient également un garnissage pratiquement complet de la paroi intérieure du tube avec le métal conducteur. Si un fil métallique d'une longueur dépassant la longueur du tube servant d'isolant est introduit dans celui-ci, la surlongueur du fil étant introduite dans le tube pendant la fusion de celui-ci, on peut exercer de manière particulièrement simple une pression sur le métal conducteur fondu à l'intérieur du tube. La différence éventuelle entre le volume de l'intérieur du tube et le volume du fil qui peut se produire est comblée pour pouvoir introduire le fil dans le tube. Dans la pratique ces surlongueurs peuvent être ramenées à l'aide d'un dispositif mécanique, à l'intérieur, chaud, du tube céramique, jusqu'à ce que s'effectue un10 remplissage complet de celui-ci par le métal. D'autre part, le tube céramique peut pendant le processus de fusion également être laissé vertical et la surlongueur du métal peut s'affaisser à l'intérieur du tube sous l'effet de la gravité. Pour le reste, par un choix approprié du diamètre du tube céramique et du fil utilisé dans une plage de dimensions qui est usuelle pour des réalisations électriques dans de petits composants, il s'est avéré que pendant le processus de fusion, suite à l'effet capillaire agissant à l'intérieur du tube céramique, aucune sortie de métal liquide du tube n'a lieu. On obtient de cette manière un conducteur isolé par de la céramique, qui présente des propriétés constantes sur toute sa longueur. C'est pourquoi, en cas de besoin, on peut couper et traiter la longueur souhaitée d'un conducteur isolé préfabriqué sans devoir réaliser un point d'étanchéité particulier entre l'isolant et le conducteur. Si l'on observe une surface quelconque de la section transversale d'un tel conducteur ou d'un élément de conducteur, ce qui éventuellement peut s'effectuer sous le microscope ou par un cliché micrographique, il s'avère en tous caa que la superposition intime du métal et de la céramique se manifeste, de sorte que, ce faisant, le conducteur selon l'invention se distingue nettement des conducteurs isolés par céramique connus jusqu'ici et pour lesquels l'étanchéité n'est donnée toujours qu'en un point unique de la section transversale. L'invention est expliquée à titre d'exemple ci-après en référence aux dessins. la figure 1 représente un conducteur ou un élément de conducteur isolé, selon l'invention, en coupe longitudinale, la figure 2, la figure 3 et la figure 4 représentent des dispositifs de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Un conducteur métallique 1, constitué dans la pratique de préférence de cuivre, remplit complètement l'espace intérieur 2 d'un tube céramique 3 dont la température de fusion ou de ramollissement est supérieure au point de fusion du conducteur 4. Suite au processus de fusion, le métal vient s'appliquer complètement sur les irrégularités de la surface céramique environnante et la liaison entre le métal et la céramique est complètement étanche aux gaz ou au vide. Le cas échéant, des surlongueurs 1' et 1" du fil métallique peuvent être prévues pour l'utilisation indiquée ci-après.20 En face extérieure du tube céramique 3 est prévue une couche métallique 11 mince, à l'aide de laquelle le brasage dans des composants métalliques peut être effectué. La représentation est faite à plus grande échelle que la taille normale, du fait qu'en pratique ni les irrégularités de la surface céramique, ni l'épaisseur de la couche métallique extérieure ne seraient montrés si nettement. La figure 2 représente schématiquement un tube céramique 5 introduit dans un four de fusion 4 et dans lequel est inséré un conducteur 6, le conducteur remplissant de préférence le tube céramique en totalité. Lors du chauffage du conducteur métallique 6, jusqu'au point de fusion, respectivement au-dessus de ce point de fusion, le métal fond et se lie aux surfaces intérieures limites du tube céramique 5. Lorsque l'on a fait un choix approprié du diamètre du tube céramique 5 et du fil 6 introduit, dans une plage de dimensions usuelles pour des réalisations électriques dans de petits composants, il s'est avéré que pendant le processus de fusion, suite à l'effet capillaire agissant à l'intérieur du tube céramique, aucune sortie de métal liquide hors du tube ne se produit.5 Selon la figure 2, le conducteur 2 se raccorde avec affleurement au tube 5. Selon une variante, selon la figure 3, on peut prévoir une surlongueur du fil métallique par rapport à la longueur du tube céramique et on peut la mettre à profit pour effectuer un remplissage pendant le10 processus de fusion. De cette manière, une éventuelle différence entre le volume intérieur du tube et le volume du fil, qui pourrait se constituer, pour pouvoir introduire le fil dans le tube, est comblée. Dans la pratique, cette surlongueur peut être ramenée à l'aide d'un dispositif mécanique à l'intérieur, chaud, du tube céramique, jusqu'à ce qu'un remplissage complet de celui-ci par le métal soit effectué. D'autre part, le tube céramique peut être également laisser vertical pendant le processus de fusion et la surlongueur de métal va s'affaisser à l'intérieur du tube sous l'effet de la gravité. Pour augmenter le garnissage de métal fondu sur la surface intérieure du tube, ce tube peut également pendant le processus de fusion ou après la mise en fusion du métal du conducteur être mis en rotation autour de l'axe du tube, comme ceci est indiqué par les flèches 7. En cas d'utilisation d'une surlongueur de fil métallique par rapport à la longueur du tube céramique, on peut, comme représenté sur la figure 3, fermer une extrémité 8 du tube, de sorte que le métal 9 fondu peut être exposé à une pression par réintroduction de la surlongueur de conducteur 10. En variante, la mise en fusion peut s'effectuer sous pression par le fait que, dans la forme de réalisation de la figure 2, une pression est exercée sur deux faces frontales du tube céramique 5, par exemple dans un récipient à pression ou bien, selon la figure 3, par utilisation d'un élément conducteur avec une longueur correspondant à peu près à celle du tube céramique 5, on exerce une pression sur le métal fondu, en opérant dans un récipient à pression. Selon la figure 4, dans laquelle les parties coïncidant avec celles des autres figures sont pourvues des mêmes caractères de référence, on exerce de ce fait, depuis les deux faces frontales du tube céramique 5, sur le produit en fusion 9, une pression, de manière que les éléments de conducteur 10 dépassant des deux côtés soient insérés à l'intérieur du tube céramique 5 et qu'il ait introduction dans le sens de la flèche F au fur et à mesure de la progression du processus de fusion. Les dispositifs indiqués sur les figures 2, 3 ou 4 peuvent travailler de manière correspondant aux exigences du processus de fusion sous atmosphère normale, gaz de protection ou vide, avec ou sans exposition à une pression. Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus à l'aide d'un tube céramique, elle n'est pas limitée à cet exemple. De même l'application à tout matériau résistant aux hautes températures, isolant électrique, tel que, par exemple, le verre, dont le point de fusion est supérieur à celui du métal à fondre, est envisageable. Sous la condition qu'essentiellement seul le conducteur soit chauffé, celui-ci peut également être fondu dans un tube constitué d'un matériau dont la température de ramollissement ou de fusion est inférieure à la température de fusion du conducteur, lorsque le tube présente une épaisseur de paroi suffisante pour évacuer la chaleur avec une rapidité correspondante hors de la zone limite entre le conducteur et la paroi intérieure du tube pour éviter toute fusion d'une plus grande zone du tube. Une fusion du tube dans une zone limite de la paroi intérieure du tube favorise alors une liaison intime et de ce fait étanche aux gaz entre le conducteur et le tube environnant. 8 2718278 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une liaison étanche aux gaz, entre un conducteur et un isolant, se présentant sous la forme d'un tube, fabriquée en un matériau résistant à la5 température par exemple en céramique, en verre ou analogue, caractérisé en ce qu'un fil du fait de métal conducteur est inséré dans le tube, puis chauffé dans celui-ci à une température supérieure à sa température de fusion, le tube conservant sensiblement sa forme. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le processus de fusion est conduit dans une installation fonctionnant sous vide, le cas échéant en exerçant une pression sur le métal fondu dans l'isolant. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le processus de fusion est conduit sous une atmosphère de gaz protecteur, le cas échéant en exerçant une pression sur le métal fondu. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on laisse agir une pression après que le métal conducteur ait été porté à fusion. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un fil métallique, d'une longueur dépassant la longueur du tube servant d'isolant, est introduit dans celui-ci, la surlongueur du fil étant introduite dans le tube pendant la fusion de celui-ci. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tube céramique prévu comme isolant et le fil conducteur sont maintenus en rotation autour de l'axe du tube pendant le processus de fusion, respectivement après mise en fusion du métal conducteur.