Brevet FR2732911A1 — publié le 19961018

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un conducteur en aluminium argenté. Il existe déjà des conducteurs comportant un substrat au moins partiellement à base d'aluminium et revêtu d'une couche d'argent. Le revêtement d'argent permet d'améliorer les propriétés superficielles du conducteur telles que la résistance à l'oxydation et l'aptitude au brasage. Jusqu'à présent, ces conducteurs étaient fabriqués en réalisant le revêtement d'argent par voie électrolytique. C'est le cas notamment du procédé décrit dans la demande de brevet FR 93 04243. Cependant, la vitesse de dépôt électrolytique de l'argent sur l'aluminium est très faible ce qui limite les capacités de production industrielle. En outre, l'adhérence du dépôt électrolytique d'argent sur le substrat d'aluminium ne procède pas d'une liaison intermétallique. Cela se traduit directement par des insuffisances des propriétés mécaniques et thermiques et, notamment, par une faible tenue à la chaleur, une mauvaise aptitude au tréfilage, et une brasabilité qui n'est pas encore assez élevée pour les applications envisagées. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes techniques de manière satisfaisante. Ce but est atteint au moyen d'un procédé de fabrication d'un conducteur comportant un substrat au moins partiellement à base d'aluminium revêtu d'une couche d'argent, caractérisé en ce qu'on forme d'abord une billette cylindrique constituée d'un lingot d'Aluminium dont le diamètre est compris entre 50 et 85 mm pourvu d'une enveloppe en argent d'épaisseur comprise entre 0,5 et 1,5 mm, on pratique ensuite sur ladite billette une opération de filage pour obtenir un barreau bimétallique de diamètre variant de 5 à 20 mm puis on réduit la section de ce barreau par étirage puis tréfilage en procédant à des traitement thermiques intermédiaires pour produire un fil fin dont le diamètre est compris entre 0,08 mm et 0,5 mm avec un revêtement d'argent d'épaisseur allant de 1 à 2 Zm. Selon une première variante de mise en oeuvre, on prépare ladite billette en introduisant un lingot d'aluminium avec un jeu minimum dans une enveloppe faite d'une gaine d'argent préalablement dilatée par chauffage à une température comprise entre 2000C et 500in pendant une durée allant de 5 à 30 minutes. Selon une autre variante, on prépare ladite billette en réalisant l'enveloppe sous forme d'un revêtement d'argent obtenu par des moyens électrolytiques. Selon une caractéristique avantageuse, on effectue l'opération de filage à une température comprise entre 0 et 2000C avec un rapport compris entre 5 et 100 et une vitesse de 0,1 à 2m/mn. Le rapport de filage se définit par le rapport des sections respectives de la billette à filer et du barreau filé. Selon une caractéristique préférentielle, le filage est effectué à température ambiante. Selon une autre caractéristique, on effectue les traitements thermiques intermédiaires avant et pendant l'étirage et le tréfilage à une température allant de 200in à 350il pendant une durée comprise entre 10 mn et 2 heures sous atmosphère neutre. Selon encore une autre caractéristique avantageuse, on pratique ledit filage en mode hydrostatique ou semi-hydrostatique. Selon une variante, on enferme complètement ou partiellement l'extrémité avant de ladite billette dans l'enveloppe d'argent. Pour un mode de filage hydrostatique, on réalise l'extrémité avant de ladite billette selon un profil tronconique d'angle compris entre 30 et 45X. Pour un mode de filage semi-hydrostatique, on réalise l'extrémité avant du lingot d'aluminium avec un profil curviligne et on ferme l'extrémité arrière de ladite billette avec un bouchon d'aluminium. Dans le cas où l'enveloppe est formée d'une gaine d'argent, celle-ci est préalablement dilatée par chauffage avant introduction du lingot d'aluminium puis le refroidissement provoque un rétreint de ladite enveloppe qui se resserre au contact du lingot. Les opérations de filage de la billette sont effectuées en mode hydrostatique ou semi-hydrostatique du fait que le rapport dimensionnel entre l'épaisseur de l'enveloppe d'argent et le lingot d'aluminium est très faible (de 1/100 à 1/300). L'épaisseur de l'enveloppe d'argent de la billette sous forme d'une gaine ou d'un simple revêtement est déterminée en fonction de l'épaisseur du revêtement et du diamètre recherchés pour le produit final. Ce mode est particulièrement facile à mettre en oeuvre et est bien adapté à une billette hétérogène dans laquelle sont présents plusieurs constituants métalliques différents dans la mesure où d'importants écoulements rhéologiques sont sollicités. Selon encore d'autres caractéristiques, l'étirage du barreau bimétallique filé est effectué en au moins trois passes avec un taux d'écrouissage par passe compris entre 5 % et 90 % et le tréfilage se fait à glissement en plusieurs passes avec un taux d'écrouissage par passe compris entre 10 % et 20 %. Le taux d'écrouissage est défini par le rapport de la différence entre la section initiale et la section finale sur la section initiale. De préférence, on effectue un traitement thermique du barreau filé toutes les trois passes en étirage et toutes les vingt passes en tréfilage. Le procédé de l'invention permet, pour un même conducteur final, de produire à une cadence d'environ mille fois supérieure à celle du procédé électrolytique, la seule étape qui limite la vitesse de fabrication étant celle du tréfilage. Dans ces conditions, il devient possible d'envisager une production industrielle de masse. L'étape de filage crée une soudure entre l'argent pur et l'aluminium sur le barreau filé qui présente donc des liaisons intermétalliques suffisamment fortes pour que celui-ci puisse supporter des traitements mécaniques et thermiques lors des étapes ultérieures d'étirage et de tréfilage et sans que la qualité du revêtement d'argent soit modifiée. Il en résulte que le fil conducteur en aluminium argenté produit possède de bonnes propriétés mécaniques et thermiques et, notamment, une bonne aptitude aux étirages et tréfilages ainsi qu'une bonne tenue à la chaleur. L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples suivants de mise en oeuvre, accompagnés des dessins sur lesquels: - les figures 1, 3, 4 représentent des vues en coupe longitudinale de différentes billettes réalisées selon le procédé de l'invention - les figures 2a et 2b représentent des micrographies réalisées à partir de l'examen métallographique respectivement d'un barreau filé et d'un fil étiré selon le procédé de l'invention ; et, - la figure 5 est une représentation schématique du procédé de l'invention. Exemple 1 Une billette B dont la géométrie est représentée sur la figure 1 est préparée (étape I - Fig. 5) par l'assemblage d'un lingot 1 en aluminium de 63 mm de diamètre et de 168 mm de longueur et d'une enveloppe 2 sous forme d'une gaine en argent pur de lmm d'épaisseur avec une extrémité tronconique fermée 2a d'angle 45-. Le filage (II) est effectué en mode hydrostatique à température ambiante (26il) en utilisant un conteneur C de 75 mm de diamètre et une huile lubrifiante de marque MOBIL de référence Vacmul 450. Le rapport de filage et la vitesse de filage sont respectivement de 13,5 et de 0,72 m/min. L'examen métallographique effectué sur le barreau filé BF, dont la micrographie avec un grossissement de 50 fois se trouve en figure 2a, montre que a) l'interface Ag/Al est de parfaite adhérence, b) l'épaisseur du revêtement en argent est bien conforme et régulière tout au long de la périphérie du substrat d'aluminium, ce qui constitue une garantie importante pour la réussite des opérations ultérieures d'étirage III, et de recuits thermiques V. Le barreau filé BF de 19,5 mm de diamètre est ensuite étiré sur un banc d'étirage à froid E en six passes avec un taux d'écrouissage de 30 % par passe puis en six autres passes avec un taux d'écrouissage de 28 % par passe pour devenir un fil F de 2,5 mm de diamètre. La lubrification de l'étirage est faite avec une huile de marque CONDAT de référence Vicafil TF 386. Le fil F est ensuite réduit à son tour en 45 passes par tréfilage IV conventionnel à glissement avec un taux d'écrouissage de 15 % par passe, en un fil fin f de 0,1 mm de diamètre. La micrographie réalisée avec un grossissement de 200 fois lors de l'examen métallographique du fil intermédiaire de diamètre 7 mm se trouve sur la figure 2b et montre les mêmes propriétés que dans la figure 2a. Un premier traitement thermique Va à 300C pendant 30 minutes sous atmosphère d'azote a été effectué avant les opérations d'étirage III et de tréfilage IV et un autre Vb, à la même température est effectué pendant 15 mn au cours de ces opérations, toutes les 3 passes en étirage et toutes les 20 passes en tréfilage. L'épaisseur d'Ag qui était de 1 mm sur la billette de départ avant le filage est tombée à 1,5 Fm sur le fil fin produit par le procédé. Exemple ibis Les mêmes opération s que dans l'exemple 1 ont été effectuées sur une billette B similaire à celle de l'exemple 1, mais le rapport de filage est de 52, ce qui conduit à un barreau bimétallique filé BF de 9 mm de diamètre, qui a été ensuite étiré en 12 passes à un taux d'écrouissage de 15 % puis tréfilé de la même façon que dans l'exemple 1. Des résultats métallographiques similaires à ceux de l'exemple 1 ont été obtenus sur le barreau filé BF et le fil tréfilé. Exemple luter Les mêmes opération s que dans l'exemple 1 ont été effectuées sur une billette B similaire à celle de l'exemple 1, mais la vitesse de filage est de 1,5 m/mn. Des résultats métallographiques similaires à ceux de l'exemple 1 ont été obtenus sur le barreau filé BF et le fil tréfilé. Exemple 2 Les mêmes opérations que dans l'exemple ibis ont été effectuées sur une billette B réalisée de la même façon que dans l'exemple 1 (figure 1) mais avec un angle d'extrémité tronconique 2a de 30 au lieu de 45. Des résultats métallographiques similaires à ceux de l'exemple 1 ont été obtenus sur le barreau filé BF qui a été ensuite étiré et tréfilé au diamètre de 0,12 mm avec une épaisseur d'Ag finale de 1,8 Fm. Exemple 3 Les mêmes opérations que dans l'exemple 2 ont été effectuées sur une billette réalisée de la même façon que dans l'exemple 2 mais avec une extrémité avant tronconique semi-fermée 2b comme représenté sur la figure 3. Des résultats métallographiques similaires à ceux présentés dans l'exemple 1 ont été obtenus sur le barreau filé BF qui a été ensuite étiré et tréfilé au diamètre de 0,12 mm avec une épaisseur d'Ag finale de 1,8 Zm. Exemple 4 On effectue les mêmes opérations que dans l'exemple 1 à la différence près que le filage II est exécuté en mode semi hydrostatique. La billette B est constituée par l'assemblage d'un lingot 1 d'Al de 71,9 mm de diamètre et de 155 mm de longueur, d'une enveloppe 2 en Ag sous forme d'une gaine de 71,9 mm de diamètre intérieur et de 0,8 mm d'épaisseur et d'un bouchon arrière 3 en Al de 73,5 mm de diamètre et de 20 mm de hauteur. L'ensemble étant représenté sur la figure 4 où l'extrémité avant 10 du lingot 1 n'est pas gainée. Des résultats métallographiques similaires à ceux présentés dans l'exemple 1 ont été obtenus sur le barreau filé BF qui a été ensuite étiré et tréfilé au diamètre de 0,1 mm avec une épaisseur finale d'Ag de 1,1cru. Exemple 5 Les mêmes opérations que dans l'exemple 4 ont été effectuées sur une billette B constituée de l'assemblage d'un lingot 1 d'Al de 71,1 mm de diamètre et de 155 mm de longueur, d'une gaine 2 en Ag de diamètre intérieur 71,1 mm et de 1,2 mm d'épaisseur et d'un bouchon arrière 3 en aluminium de 73,5 mm d'épaisseur et de 20 mm de hauteur. Des résultats métallographiques similaires à ceux présentés dans l'exemple 1 ont été obtenus sur le barreau filé BF qui a été ensuite étiré et tréfilé au diamètre de 0,1 mm avec une épaisseur finale d'Ag de 1,6 Zm. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un conducteur comportant un substrat au moins partiellement à base d'aluminium et revêtu d'une couche d'argent, caractérisé en ce qu'on forme d'abord une billette cylindrique, on pratique ensuite sur ladite billette une opération de filage pour obtenir un barreau bimétallique de diamètre variant de 5 à 20 mm, puis on réduit la section de ce barreau par étirage puis tréfilage en procédant à des traitements thermiques intermédiaires pour produire un fil fin dont le diamètre est compris entre 0,08 mm et 0,5 mm avec un revêtement d'argent d'épaisseur allant de 1 à 2 Fm. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prépare ladite billette en introduisant un lingot d'aluminium avec un jeu minimum dans une enveloppe faite d'une gaine d'argent préalablement dilatée par chauffage à une température comprise entre 2000C et 5000C pendant une durée allant de 5 à 30 minutes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prépare ladite billette en réalisant l'enveloppe sous forme d'un revêtement d'argent obtenu par des moyens électrolytiques. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu on effectue l'opération de filage à une température comprise entre 0 et 200in avec un rapport compris entre 5 et 100 et une vitesse de 0,1 à 2m/mn. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue les traitements thermiques intermédiaires avant et pendant l'étirage et le tréfilage à une température allant de 2000C à 350il pendant une durée comprise entre 10 mn et 2 heures sous atmosphère neutre. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on enferme complètement ou partiellement l'extrémité avant de ladite billette dans l'enveloppe d'argent. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on pratique ledit filage en mode hydrostatique ou semi-hydrostatique. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour un mode de filage hydrostatique, on réalise l'extrémité avant de ladite billette selon un profil tronconique d'angle compris entre 30 et 45W. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour un mode de filage semi-hydrostatique on réalise l'extrémité avant du lingot d'aluminium avec un profil curviligne et on ferme l'extrémité arrière de ladite billette avec un bouchon d'aluminium. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filage est effectué à température ambiante. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étirage du barreau bimétallique filé est effectué en au moins trois passes avec un taux d'écrouissage par passe compris entre 5 % et 90 %. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tréfilage se fait à glissement en plusieurs passes avec un taux d'écrouissage par passe compris entre 10 % et 20 %. 13. Procédé selon les revendications 5, 11 et 12, caractérisé en ce qu'on effectue un traitement thermique du barreau filé toutes les trois passes en étirage et toutes les vingt passes en tréfilage.