Brevet FR2720888A1 — publié le 19951208

La présente invention concerne notamment la métallurgie et, plus particulièrement, la fusion et le maintien en température de produits aptes à fondre à température élevee. L'invention a plus spécialement pour objet une enveloppe externe pour un composant électrique notamment une canne thermoplongeante longiligne à alimentation électrique pour le chauffage de produits aptes à fondre à température élevée, par exemple telles que celles utilisées pour la fusion de l'aluminium. Dans de nombreux domaines et en particulier en métallurgie, on fait appel à des installations de chauffage électrique qui mettent en oeuvre notamment des cannes thermoplongeantes longilignes pour assurer la fusion et le maintien en température de produits aptes à fondre et qui sont liquides à des températures de l'ordre de 800"C tel l'aluminium, et dont les bains en fusion sont relativement agressifs à ces températures à l'égard des matériaux utilisés pour les cannes, en particulier à proximité de la surface libre du bain de produits fondus. Dans cette zone se manifeste souvent une oxydation notable du métal en fusion et/ou du matériau des cannes. Une solution à ce problème du chauffage électrique est par exemple décrite dans le document FR 92 14 783 déposé par la Demanderesse. La solution exposée dans ce document consiste en une canne thermoplongeante longiligne à alimentation électrique pour le chauffage de produits aptes à fondre à température élevée, qui comprend notamment un élément électriquement conducteur avec au moins une borne extérieure pour son raccordement électrique, une gaine creuse avec un fond clos et une embouchure fermée par un embout avec un passage pour la traversée d'une partie de l'élément et au besoin localement un fourreau protecteur extérieur. Une telle canne a la particularité que la gaine et/ou le fourreau qui forment une enveloppe externe, sont faits en un matériau non métallique contenant du carbone voire une céramique. En particulier, les matériaux utilisés pour faire une telle gaine ou un tel fourreau sont choisis parmi le graphite, les composites carbone/carbone, les composites C/SiC, les composites SiC/SiC, les céramiques massives. Pour faire une telle gaine ou un tel fourreau, on peut aussi utiliser des céramiques à base de nitrure de silicium, de nitrure de bore, de carbure de silicium, du SiAlON ou du A1203. Ces matériaux sont utilisés à l'état massif ou à l'état de revêtement superficiel. Suivant la nature du matériau choisi et la composition du bain dans lequel la canne est destinée à être plongée, le matériau peut être relativement sensible à la corrosion du bain en fusion ou bien présente un coefficient de conductibilité thermique relativement petit, le plus souvent compris entre 5 Wm-'"C-1 et 20 Wm-1"C-1. On comprend qu'avec de telles valeurs de coefficient de conductibilité thermique, on arrive vite à une limitation de la puissance dissipable par une canne avec, pour conséquence, une augmentation du coût unitaire de la canne thermoplongeante et donc de l'ensemble de l'installation qui résulte notamment de la multiplication des cannes à utiliser pour atteindre la puissance requise. Selon l'invention, pour confectionner une enveloppe externe, une gaine et/ou fourreau d'un composant électrique, on utilise du nitrure d'aluminium (A1N) soit à l'état massif, soit à l'état de revêtement d'une autre substance constitutive de l'enveloppe proprement dite. Le nitrure d'aluminium offre l'avantage de présenter un coefficient de conductibilité thermique relativement important de l'ordre de 60 Wm10C1 à 100 Wm10C- et, en outre, d'être relativement très stable vis-à-vis de substances telles que le magnésium, le zinc, l'aluminium, le plomb et leurs alliages respectifs qui font partie des produits à fondre. L'utilisation de ce matériau permet de confectionner des gaines et/ou des fourreaux de thermoplongeur de dimensions au moins égales à celles des gaines et/ou fourreaux déjà existants et fabriqués à l'aide d'autres matériaux. Le nitrure d'aluminium permet d'obtenir des pièces de forme ou revêtues qui sont très résistantes à la corrosion, ce qui augmente d'autant la longévité des cannes et qui, en outre, sont très résistantes aux chocs thermiques ce qui améliore leur fiabilité. Par rapport aux autres matériaux déjà proposés pour la fabrication de cannes thermoplongeantes, l'utilisation du nitrure d'aluminium permet des gains en puissance de l'ordre de 2 ou 3, toutes choses égales par ailleurs. Le nitrure d'aluminium a été indiqué à propos de la fabrication d'enveloppes de cannes thermoplongeantes mais il est clair qu'il peut être utilisé pour faire des enveloppes protectrices d'autres composants électriques tels des thermocouples par exemple. Ce qui précède met bien en lumière les particularités distinctives de l'invention, l'intérêt qu'elle offre et les avantages qu'elle procure. REVENDICATIONS 1 - Enveloppe externe protectrice pour composant électrique caractérisée en ce qu'elle est faite en nitrure d'aluminium. 2 - Enveloppe selon la revendication 1 pour une canne thermoplongeante longiligne à alimentation électrique pour le chauffage de produits aptes à fondre à température élevée qui comprend un élément électriquement conducteur avec au moins une borne extérieure pour son raccordement électrique, une gaine creuse avec un fond clos et une embouchure fermée par un embout avec un passage pour la traversée d'une partie de l'élément et si besoin un fourreau, caractérisée en ce que cette enveloppe constitue cette gaine et/ou fourreau. 3 - Enveloppe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le nitrure d'aluminium est utilisé à l'état massif. 4 - Enveloppe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le nitrure d'aluminium est utilisé à l'état de revêtement.