Brevet FR2757736A1 — publié le 19980626

La présente invention est relative à une résistance électrique chauffante à longévité améliorée ainsi qu'à un procédé de revêtement d'une résistance électrique au moyen d'un revêtement protecteur contre la corrosion. Les résistances électriques chauffantes sont généralement réalisées par frittage de particules de matière céramique, notamment de grains de carbure de silicium de différentes tailles. De telles résistances sont relativement robustes et d'une fabrication peu coûteuse. Les particules de matière céramique et en particulier les particules de carbure de silicium sont toutefois susceptibles de s'oxyder relativement rapidement en présence d'oxygène. Une telle oxydation s'accompagne d'une augmentation non négligeable de la valeur des résistances, ce qui doit être compensé par une augmentation de leur tension d'alimentation. De telles résistances présentent par conséquent de nombreux inconvénients en raison de leur durée de vie relativement faible. Elles ne peuvent dès lors pas être utilisées avec efficacité en atmosphère oxydante. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénient s. Elle a donc pour objet une résistance électrique chauffante à longévité améliorée, comportant un corps résistif chauffant en matière céramique, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une couche de revêtement externe en un matériau protecteur du corps chauffant contre la corrosion. De préférence, le corps résistif chauffant comportant du carbure de silicium, ladite au moins une couche de revêtement comporte de la mullite. L'invention a également pour objet un procédé de revêtement d'une résistance électrique chauffante en matière céramique par un revêtement protecteur contre la corrosion, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - synthèse d'une solution contenant des éléments chimiques destinés à la formation d'un matériau résistant à la corrosion ; et - dépôt successif d'au moins une couche dudit matériau synthétisé résistant à la corrosion sur la résistance, chaque étape de dépôt d'une desdites au moins une couche étant suivie d'une étape de cristallisation dudit matériau par chauffage. Le procédé selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes - la résistance chauffante comportant du carbure de silicium, ledit matériau résistant à la corrosion comporte de la mullite - la solution est préparée à partir d'une solution de sel d'aluminium et d'alkoxyde de silicium - on ajoute à la solution de sel d'aluminium et d'alkoxyde de silicium un élément adapté pour abaisser la température de cristallisation de la solution de mullite; - chaque étape de dépôt d'une desdites au moins une couche de matériau résistant à la corrosion est réalisée par trempage de la résistance dans ladite solution ; et - l'étape de cristallisation du matériau résistance à la corrosion est réalisée en chauffant la résistance soit par effet Joule, soit dans un four. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé, dans lequel la figure unique représente une vue schématique d'une résistance électrique chauffante selon l'invention. Sur cette figure, la résistance a une forme cylindrique, cependant l'invention s'applique également à des résistances chauffantes de formes quelconques, notamment à des résistances tubulaires, rectilignes ou coudées. Comme on le voit sur la figure, la résistance électrique chauffante selon l'invention, désignée par la référence numérique 10, comporte essentiellement un corps chauffant 12 muni de deux zones d'extrémités mutuellement opposées 14 et 16 formant bornes de fixation mécanique et de raccordement électrique. Le corps 12 est réalisé de façon connue par frittage de particules de carbure de silicium (SiC) de différentes tailles. Comme mentionné précédemment, le carbure de silicium est susceptible de s'oxyder en présence d'oxygène. Pour pallier cet inconvénient, le corps 12 est revêtue d'une couche 18 de protection du corps 12 contre l'oxydation. Cette couche 18 est constituée de mullite (au203, Si02), qui présente un coefficient de dilatation proche de celui du carbure de silicium, une bonne résistance aux chocs thermiques et une très grande résistance à l'oxydation. Le revêtement de la résistance par une couche de mullite s'effectue en synthétisant un sol de mullite, en revêtant la résistance d'une couche de mullite ainsi synthétisée et en cristallisant la mullite par chauffage de la résistance. Pour synthétiser le sol contenant des éléments chimiques destinés à la formation de mullite, on mélange une solution d'alkoxyde de silicium avec un précurseur constitué de sel d'aluminium, notamment du nitrate d'aluminium, en présence d'un solvant éthylique. Dans la solution d'alkoxyde de silicium et de sel d'aluminium, des particules colloïdales se forment à la suite d'une succession de réaction d'hydrolyse et de condensation. Le sol obtenu doit être très peu visqueux, ce qui garantit une bonne imprégnation de la résistance au cours de son revêtement. De préférence, la résistance est revêtue de mullite par trempage dans le sol synthétisé. La résistance, après retrait du bain de mullite, est recouverte d'une fine pellicule de sol. Elle est placée dans un four de cristallisation de manière à obtenir l'enveloppe protectrice solide 18 de la figure. En variante, la cristallisation de la mullite est obtenue en chauffant la résistance par effet Joule, en faisant passer un courant approprié dans celle-ci. Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, la résistance est recouverte d'une seule couche de mullite. I1 est toutefois possible de revêtir la résistance de plusieurs couches de mullite, par immersion dans le bain de mullite et retrait de la résistance du bain, chaque étape de trempage étant suivie d'une étape de cristallisation par chauffage. On obtient ainsi une protection accrue de la résistance contre la corrosion. Par ailleurs, le sol de mullite est préparé, dans l'exemple décrit précédemment, à l'aide d'un mélange de sel d'aluminium et d'alkoxyde de silicium. I1 est toutefois possible d'ajouter à ce mélange un élément adapté pour abaisser la température de cristallisation de la mullite, par exemple du bore. On conçoit que la résistance étant revêtue par immersion dans une solution de mullite, le procédé de revêtement qui vient d'être décrit permet de revêtir des résistances présentant des formes quelconques, en particulier des tubes. Elle est ainsi protégée efficacement contre la corrosion et peut dès lors être utilisée en atmosphère oxydante. Une telle résistance peut avantageusement être utilisée pour produire de l'infrarouge utilisé par exemple dans le domaine du séchage du papier pour apporter sans contact de l'énergie calorifique à une feuille de papier humide. REVENDICATIONS 1. Résistance électrique chauffante à longévité améliorée, comportant un corps (12) résistif chauffant en matière céramique, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une couche (18) de revêtement externe en un matériau protecteur du corps (12) chauffant contre la corrosion. 2. Résistance chauffante selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit corps (12) résistif chauffant comportant du carbure de silicium, ladite au moins une couche (18) de revêtement comporte de la mullite. 3. Procédé de revêtement d'une résistance électrique chauffante (10) en matière céramique par un revêtement (18) protecteur contre la corrosion, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de - synthèse d'une solution contenant des éléments chimiques destinés à la formation d'un matériau résistant à la corrosion ; et - dépôt successif d'au moins une couche (18) dudit matériau résistant à la corrosion sur la résistance (10), chaque étape de dépôt d'une desdites au moins une couche étant suivie d'une étape de cristallisation par chauffage dudit matériau. 4. Procédé de revêtement selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite résistance chauffante (10) comportant du carbure de silicium, ledit matériau résistant à la corrosion comporte de la mullite. 5. Procédé de revêtement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite solution est préparée à partir d'une solution de sel d'aluminium et d'alkoxyde de silicium. 6. Procédé de revêtement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on ajoute à la solution de sel d'aluminium et d'alkoxyde de silicium un élément adapté pour abaisser la température de cristallisation de la solution de mullite. 7. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que chacune desdites étapes de dépôt d'une desdites au moins une couche dudit matériau résistant à la corrosion est réalisée par immersion de la résistance dans ladite solution. 8. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'étape de cristallisation du matériau résistance à la corrosion est réalisée par chauffage de la résistance soit par effet joule, soit dans un four. 9. Utilisation d'une résistance électrique chauffante (10) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 pour le séchage d'une feuille de papier.