Brevet FR2986898A1 — publié le 20130816

Elément métallique allongé entouré par un revêtement protecteur métallique coloré La présente invention concerne un câble d'énergie et/ou de télécommunication comprenant au moins un élément métallique allongé entouré par au moins un revêtement protecteur métallique coloré, ainsi qu'un procédé de fabrication dudit câble. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des câbles d'énergie ou de télécommunication à base d'aluminium. De par ses caractéristiques intrinsèques, l'aluminium formant le conducteur d'un câble, n'est pas approprié pour la connexion électrique avec une connectique généralement à base d'étain (Sn). Par connectique, on entend par exemple un sertissage ou une cosse qui forme le terminal du conducteur. L'aluminium présente en effet de nombreuses faiblesses, dont celle de s'oxyder spontanément à l'air. L'aluminium est donc toujours recouvert de son oxyde, l'alumine (A1203) et ce, même si l'aluminium subit un décapage ou un usinage. L'alumine, qui est un isolant électrique, se reforme en effet spontanément sous forme d'un film. Cela a pour effet de perturber la qualité du contact électrique dans le sertissage de la connectique. On parle alors d'augmentation significative de la résistance de contact. Il est, par conséquent, recommandé de revêtir le conducteur en aluminium d'un revêtement protecteur afin d'éviter la formation spontanée d'alumine lors de son introduction dans le sertissage et d'éviter de ce fait, une dégradation du transport d'énergie ou du signal. L'un des revêtements protecteurs les plus favorables connu dans l'état de la technique est l'étain. Il est en effet totalement compatible avec les revêtements du sertissage ou de la cosse fréquemment en étain. Des essais de vieillissement en brouillard salin ont montré qu'un brin d'aluminium dit « nu », c'est à dire sans revêtement protecteur, est fortement dégradé après 24 heures, alors qu'un brin d'aluminium recouvert d'un revêtement protecteur en étain commence à se dégrader dans ces conditions agressives qu'après 120 heures, voire plus. Cependant, le revêtement protecteur en étain, présente la même couleur que celle du métal du conducteur, comme l'aluminium, à savoir, les deux présentent une couleur métallique. Par conséquent, il est difficile de savoir si le conducteur est revêtu ou non de ce revêtement protecteur. Ainsi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention, est de proposer un câble d'énergie et/ou de télécommunication comprenant au moins un élément métallique allongé entouré par un revêtement protecteur métallique, ce dernier étant différenciable dudit élément métallique allongé tout en ayant de bonnes propriétés de conductivité et limitant significativement, voire évitant, l'oxydation de l'élément métallique allongé. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, à fournir un câble d'énergie et/ou de télécommunication comprenant au moins un élément métallique allongé, ledit élément métallique allongé étant entouré par au moins un revêtement protecteur métallique, caractérisé en ce que ledit revêtement protecteur métallique est coloré d'une couleur apte à pouvoir différencier visuellement le revêtement protecteur métallique de l'élément métallique allongé. Plus particulièrement, le revêtement protecteur métallique peut être ou non en contact physique avec l'élément métallique allongé. La coloration du revêtement protecteur métallique peut être obtenue soit par une réaction d'oxydation entre le métal en surface dudit revêtement protecteur métallique et un agent oxydant, soit par un dépôt de matière colorée, permettant d'obtenir une coloration en surface dudit revêtement protecteur métallique. Il a été mis en évidence par la Demanderesse que la coloration du revêtement protecteur métallique notamment par réaction d'oxydation ou par dépôt de matière colorée, permet de façon aisée de savoir, pour un utilisateur, si l'élément métallique allongé comporte ou non ce revêtement protecteur métallique et ainsi de savoir s'il peut l'utiliser pour la connexion électrique, et ce, tout en garantissant de bonnes propriétés de conduction électrique. La coloration du revêtement protecteur métallique, notamment par les procédés de l'invention ne détériore avantageusement pas la connectivité. De préférence, l'élément métallique allongé est un élément en aluminium ou en alliage d'aluminium. L'aluminium peut être pur à au moins 99,5% en poids, le reste étant des impuretés inévitables bien connues de l'homme du métier. A titre d'exemple, l'aluminium peut être de la série 1370 (i.e. pur à 99,70 % en poids) ou de la série 1310 (i.e. pur à 99,10 % en poids), lesdites séries définies selon la norme EN 573-3. Avantageusement, le revêtement protecteur métallique est un matériau différent de celui constitutif de l'élément métallique allongé. Il peut être préférentiellement en étain ou en alliage d'étain. Préférentiellement, ledit revêtement protecteur métallique présente une épaisseur allant de 1 à 15 pm. Avantageusement, la partie colorée en surface dudit revêtement métallique présente une épaisseur allant de 0,05 à 1 pm, et de manière encore plus préférée, de l'ordre de 0,1 à 0,2 pm. Dans la présente invention, l'élément métallique allongé peut être choisi parmi un élément conducteur électrique, une armure de protection contre des frottements mécaniques, et un écran apte à atténuer le champ électrique entourant ledit câble. L'élément conducteur électrique peut comprendre au moins un fil de métal, de préférence plusieurs fils de métal, de section transversale choisie parmi les formes : ronde, elliptique et trapézoïdale, ou une de leurs combinaisons. Ces fils de métal peuvent être torsadés ou non. Dans un mode de réalisation particulier, le câble peut comprendre un premier élément métallique allongé du type élément conducteur électrique, et un second élément métallique allongé du type armure ou écran. Ainsi, selon une première variante, le câble de l'invention peut comprendre un unique revêtement protecteur métallique coloré entourant soit l'élément conducteur électrique, soit l'armure ou l'écran Selon une seconde variante, le câble de l'invention peut comprendre un premier revêtement protecteur métallique coloré entourant l'élément conducteur électrique, et un second revêtement protecteur métallique coloré entourant l'armure ou l'écran. La coloration du ou des revêtements protecteur métallique est obtenue selon les procédés de coloration tels que définis dans l'invention. La présente invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un câble et/ou de télécommunication tel que décrit ci-dessus, la coloration du revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, étant obtenue : soit par une réaction d'oxydation entre le métal en surface dudit revêtement protecteur métallique et un agent oxydant, selon un premier procédé de fabrication, soit par un dépôt de matière colorée, selon un second procédé de fabrication. Selon le premier procédé de fabrication, deux variantes peuvent être envisagées. La première variante du premier procédé concerne un procédé de fabrication d'un câble d'énergie et/ou de télécommunication, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de disposer ledit revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, dans une étuve sous une atmosphère oxydante, en tant qu'agent oxydant, et à une température en dessous du point de fusion du matériau composant le revêtement protecteur métallique (afin de ne pas détériorer le câble). Cette première variante du premier procédé combine l'effet de la chaleur lié à l'action d'une atmosphère oxydante, telle que de l'oxygène, de l'air ou de l'air enrichie en oxygène, afin de permettre le changement de couleur du revêtement protecteur métallique recouvrant l'élément métallique allongé. La température de l'étuve peut aller de 100 à 220 °C, et de préférence de 160 °C à 210 °C. Ces fourchettes de température conviennent particulièrement bien à un revêtement protecteur métallique à base d'étain pur, dont la température de fusion est de 232 °C. Le temps de séjour de l'élément métallique allongé recouvert du revêtement protecteur métallique lors de l'étape d'oxydation sous étuve peut durer habituellement entre 1 h et 4 h. En jouant sur la température de l'étuve et le temps de séjour, il est possible d'obtenir différentes teintes. La seconde variante du premier procédé concerne un procédé de fabrication d'un câble d'énergie et/ou de télécommunication, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'immerger ledit revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, dans un bain de coloration chimique, le bain de coloration chimique comprenant un thiosulfate en tant qu'agent oxydant, et un stabilisateur de pH entre 5 et 7. Plus particulièrement, la température du bain de coloration peut aller de 45 °C à 85 °C. Il est préférable que l'immersion se fasse pendant une durée pouvant aller de 1 à 20 minutes, et ce sous agitation. Un thiosulfate convenant pour la présente invention peut être choisi parmi un sel d'un cation monovalent, le cation monovalent pouvant être un métal alcalin comme le sodium ou le potassium, ou l'ammonium. De manière particulièrement avantageuse, le thiosulfate est le thiosulfate d'ammonium. De préférence, le bain de coloration chimique comprend pour 100 mL de bain: de 5 à 50 g de thiosulfate, de préférence de 10 à 40 g, de manière encore plus préférée de 20 à 30 g. Une concentration de 25g pour 100 mL de bain convient particulièrement. Préférentiellement, le stabilisateur de pH entre 5 et 7 est un sel de cuivre. En effet, il est préférable que le bain soit légèrement acide, à savoir présenter un pH au-dessous de 7 (7 inclus), de préférence le pH se situe entre 5 et 6 et de manière encore plus préférentielle entre 5 et 5,5. Le pH est un des paramètres essentiels permettant la coloration du métal du revêtement protecteur, tel que l'étain. Cependant celui-ci peut légèrement monter (vers 7) si le bain comprend un sel de cuivre permettant d'obtenir une couleur bleu, verte. La valeur du pH est généralement stabilisée par l'intermédiaire d'un acide, de préférence un acide faible, tel que l'acide citrique ou l'acide acétique. Le sel de cuivre convenant pour la présente invention peut être par exemple un acétate de cuivre. Ce sel de cuivre est présent dans le bain à une concentration de 1 à 15 g, de préférence de 2 à 10 g et de manière encore plus préférée à une concentration de 3 à 8 g pour 100 mL de bain. Le sel de cuivre permet d'obtenir un revêtement protecteur de couleur bleu/verte alors que lorsque le bain comprend uniquement le thiosulfate et la cétone, le revêtement obtenu sera de couleur jaune plus ou moins brillante en fonction de l'agitation. Une agitation vigoureuse permet d'obtenir une couleur plus brillante. Il est possible de rajouter dans ce bain d'autres additifs, tels qu'un stabilisateur de couleur. Le stabilisateur de couleur peut être choisi avantageusement parmi les cétones et les aldéhydes, ou un de leurs mélanges. Une cétone sera davantage préférée et en particulier de la butanone ou de l'acétone. Notamment, l'acétone agit comme un agent de surface. Le stabilisateur de couleur peut être présent dans le bain à une concentration de 0,5 à 10 mL, de préférence de 1 à 5 mL et de manière encore plus préférée à une concentration de 1,5 à 10 mL, pour 100 mL de bain. Par ailleurs, la température et le temps de contact entre le revêtement et le bain jouent aussi un rôle important dans l'obtention de la couleur. En effet, il a été trouvé que des températures allant de 45 à 85°C sont nécessaires pour permettre une coloration assez rapide du revêtement protecteur. De manière encore plus préférée, la température se situe entre 55 et 70°C. Le temps de contact entre le revêtement et le bain de coloration est généralement de l'ordre de 1 à 20 minutes. Ce paramètre dépend de la couleur souhaitée, mais également des paramètres du bain : la concentration en thiosulfate, en sel de cuivre, de la température, etc. Pour un revêtement en étain, la coloration dans un bain de thiosulfate passe du jaune/or au rose, au bleu puis au vert. Généralement, un temps de 2 à 4 minutes donne déjà de bons résultats. Une fois la coloration désirée obtenue, il suffit de rincer le revêtement, généralement avec de l'eau afin de stopper la réaction avec le thiosulfate. Le second procédé de fabrication concerne un procédé de fabrication d'un câble d'énergie et/ou de télécommunication tel que décrit dans l'invention comprend l'étape d'immerger ledit revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, dans un bain électrochimique comprenant du cyanure de potassium, de préférence au plus 1% (i.e. au plus 10mL pour 1L de bain électrochimique), et des ions or. D'autres espèces métalliques comme des ions cuivre ou argent peuvent être ajoutées audit bain électrochimique afin de faire varier la couleur (plus ou moins rose) et la brillance de la coloration. De préférence, le bain électrochimique peut comprendre en outre un catalyseur, permettant d'augmenter le rendement faradique et donc le rendement de la réaction à la surface du revêtement protecteur métallique, tel que du phosphate di sodique (e.g. de 10 à 20% en poids du bain électrochimique) et/ou un stabilisateur de pH tel que du carbonate de potassium (e.g. de 5 à 10% en poids du bain électrochimique). Le pH du bain électrochimique peut être de préférence de l'ordre de 10-11. La température du bain peut aller de 40 à 55°C. La densité de courant appliquée peut quant à elle aller de 0,5 à 2 A/dm2. La durée d'application de ladite densité peut aller de 20 à 50 s. Préalablement aux étapes de disposition dans une étuve (première variante du premier procédé), d'immersion dans un bain de coloration chimique (seconde variante du premier procédé) ou d'immersion dans un bain électrochimique (second procédé), l'élément métallique allongé doit être recouvert par le revêtement protecteur métallique. Pour ce faire, les premier et second procédés de fabrication de l'invention peuvent comprendre les étapes suivantes, préalables à / aux étape(s) de coloration du revêtement protecteur métallique : i traiter la surface d'un élément métallique allongé, de préférence dégraisser et/ou décaper la surface dudit élément métallique allongé, ii. déposer une base d'accroche sur ledit élément métallique allongé de l'étape i, et iii. entourer ledit élément métallique allongé de l'étape ii par un revêtement protecteur métallique, pour obtenir ledit élément métallique allongé entouré par ledit revêtement protecteur métallique. Une fois le revêtement métallique protecteur entourant ledit élément métallique allongé, on peut procéder à la coloration dudit revêtement protecteur métallique selon l'invention. Ces étapes i, ii et iii sont bien connues de l'homme du métier et ne concernent pas l'invention en tant que telle. Tous types de procédé bien connus de l'homme du métier permettant d'obtenir un élément métallique allongé, notamment en aluminium ou en alliage d'aluminium, entouré par un revêtement protecteur métallique, notamment en étain ou en alliage d'étain, peuvent être utilisés dans le cadre de l'invention. Le dégraissage de l'étape i a typiquement pour fonction de nettoyer en dégraissant l'élément métallique allongé. Le décapage de l'étape i a typiquement pour fonction d'éliminer les oxydes présents à la surface de l'élément métallique allongé. L'étape ii sert notamment à modifier l'état de surface de l'élément métallique allongé en créant des germes cristallins métalliques microscopiques. L'étape ii peut être complétée par une étape de cuivrage dans laquelle un film de cuivre est déposé par voie électrochimique à la surface de l'élément métallique allongé. L'étape iii permet typiquement de réaliser le revêtement protecteur métallique, avec une épaisseur déterminée, autour de l'élément métallique allongé. A titre d'exemple, les étapes i à iii, destinées à réaliser un élément métallique allongé entouré par un revêtement protecteur métallique (non coloré), peuvent être réalisées selon le procédé tel que décrit dans le document WO 94/13866. La coloration du revêtement protecteur métallique selon l'invention peut être une étape qui est continue à l'étape iii : ces au moins deux étapes peuvent donc être réalisées l'une à la suite de l'autre, sur la même ligne de fabrication. La coloration du revêtement protecteur métallique peut être une étape indépendante de l'étape iii : dans ce cas, on peut parler d'un procédé discontinu. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière des exemples qui vont suivre, lesdits exemples étant donnés à titre illustratif et nullement limitatif. Exemples 1. Première variante du premier procédé : 1.1. En disposant un fil d'aluminium (i.e. élément métallique allongé), d'un diamètre de 0,51 mm, recouvert d'une couche d'étain (i.e. revêtement protecteur métallique) de 0,2 pm, dans une étuve pendant 3 h sous atmosphère d'oxygène à 210 °C, on obtient une coloration de la couche d'étain, à savoir une coloration bleue. 1.2. En disposant un fil d'aluminium (i.e. élément métallique allongé), d'un diamètre de 0,51 mm, recouvert d'une couche d'étain (i.e. revêtement protecteur métallique) de 0,2 pm, dans une étuve pendant 3 h sous atmosphère d'oxygène à 180 °C, on obtient une coloration de la couche d'étain, à savoir une coloration jaune. 1.3. En disposant un fil d'aluminium (i.e. élément métallique allongé), d'un diamètre de 1 mm, recouvert d'une couche d'étain (i.e. revêtement protecteur métallique) de 0,2 pm, dans une étuve pendant 4 h sous atmosphère d'oxygène à 210 °C, on obtient une coloration de la couche d'étain, à savoir une coloration bleue. 2. Seconde variante du premier procédé : Les exemples de la seconde variante du premier procédé de fabrication concernent l'immersion d'un fil en alliage d'aluminium (i.e. élément métallique allongé) de la série 1370, d'un diamètre de 2 mm, recouvert par une couche d'étain (i.e. revêtement protecteur métallique) d'une épaisseur de 12 dam, dans un bain de coloration chimique. 2.1. Un premier exemple concerne un bain de coloration chimique comprenant : 50 g de thiosulfate d'ammonium a été dissous dans 200 mL d'eau sous agitation, puis 5 mL de butanone et de l'acide citrique a été ajouté sous agitation afin que le pH soit stabilisé à 5. La température a été montée entre 60 à 80 °C. Sous agitation douce, le fil immergé d'aluminium recouvert d'étain a commencé à se colorer en jaune pâle au bout de 1 à 2 min. Au bout de 5 à 10 min dans le bain, le fil présente désormais une couleur jaune plus foncé et brillante. Il a été constaté qu'une agitation plus vigoureuse permet d'obtenir un jaune encore plus prononcé. Le fil de couleur jaune brillant est ensuite rincé à l'eau afin de stopper la réaction chimique de coloration. 2.2. Un second exemple concerne un bain de coloration chimique comprenant : 50 g de thiosulfate d'ammonium a été dissous dans 200 mL d'eau sous agitation, puis 12 g d'acétate de cuivre a été ajouté sous agitation. Ensuite 5m1 d'acétone a été ajouté sous agitation. La température a été montée à 60 °C. Sous agitation douce, le fil immergé d'aluminium recouvert d'étain a commencé à se colorer et à passer par plusieurs nuances de couleur pour obtenir une couleur verte au bout de 5 min. Le fil de couleur verte est ensuite rincé à l'eau afin de stopper la réaction chimique de coloration. 2.3. Un troisième exemple concerne un bain de coloration chimique comprenant : 50 g de thiosulfate d'ammonium a été dissous dans 200 mL d'eau sous agitation, puis 12 g d'acétate de cuivre a été ajouté sous agitation. Ensuite 5m1 d'acétone a été ajouté sous agitation. La température a été montée entre 50 °C et 60 °C. Sous agitation douce, le fil immergé d'aluminium recouvert d'étain a commencé à se colorer et à passer par plusieurs nuances de couleurs : du jaune au rose, au violet pour obtenir une couleur bleue au bout de 5 min. Le fil de couleur verte est ensuite rincé à l'eau afin de stopper la réaction chimique de coloration. Il a été observé que si le bain comprend également un acide, tel que de l'acide acétique, une teinte rosé pouvait être obtenue. Par conséquent, le revêtement d'étain ainsi coloré, entourant le fil d'aluminium, obtenu par l'un des trois exemples de réalisation ci-dessus, permet avantageusement au courant électrique de circuler et protège en outre le fil d'aluminium de la corrosion. En outre, le fil d'aluminium recouvert d'étain ainsi coloré peut être tréfilable jusque 0,3 mm. 3. Second procédé : 3.1. Un bain d'aurocyanure de potassium comprenant 0,1 % de cyanure de potassium (v/v) à une température de 40 °C et soumis à une densité de courant de 1,2 A/dm2 pendant 40 s permet d'obtenir, sur un fil d'aluminium étamé de 2 mm de diamètre, avec une épaisseur de couche d'étain de 6 pm, environ 0,2 pm d'une couche colorée jaune très prononcée. 3.2. Un bain d'aurocyanure de potassium comprenant 0,1% de cyanure de potassium (v/v) à une température de 50 °C et soumis à une densité de courant de 1,2 A/dm2 pendant 15 s permet d'obtenir, sur un fil d'aluminium étamé de 0,51 mm de diamètre, avec une épaisseur de couche d'étain de 2 pm, une couche colorée jaune pâle inférieure à 1 pm. 3.3. Un bain d'aurocyanure de potassium comprenant 0,1 % de cyanure de potassium (v/v) à une température de 55 °C et soumis à une densité de courant de 2 A/dm2 pendant 15 s permet d'obtenir, sur un fil d'aluminium étamé de 2 mm de diamètre, avec une épaisseur de couche d'étain de 6 pm, 0,1 pm d'une couche colorée légèrement jaunâtre. REVENDICATIONS1. Câble d'énergie et/ou de télécommunication comprenant au moins un élément métallique allongé, ledit élément métallique allongé étant entouré par au moins un revêtement protecteur métallique, caractérisé en ce que ledit revêtement protecteur métallique est coloré d'une couleur apte à pouvoir différencier visuellement le revêtement protecteur métallique de l'élément métallique allongé. 2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément métallique allongé est un élément en aluminium ou en alliage d'aluminium. 3. Câble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit revêtement protecteur métallique est un revêtement en étain ou en alliage d'étain. 4. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie colorée en surface dudit revêtement protecteur métallique présente une épaisseur allant de 0,05 à 1 dam. 5. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément métallique allongé est choisi parmi un élément conducteur électrique, une armure de protection contre des frottements mécaniques, et un écran apte à atténuer le champ électrique entourant ledit câble. 6. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coloration du revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, est obtenue soit par une réaction d'oxydation entre le métal en surface dudit revêtement protecteur métallique et un agent oxydant, soit par un dépôt de matière colorée permettant d'obtenir une coloration en surface dudit revêtement protecteur métallique. 7. Procédé de fabrication d'un câble d'énergie et/ou de télécommunication selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la coloration du revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, est réalisée par une réaction d'oxydation entre le métal en surface dudit revêtement protecteur métallique et un agent oxydant. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de disposer ledit revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, dans une étuve sous une atmosphère oxydante en tant qu'agent oxydant, et à une température en dessous du point de fusion du matériau composant le revêtement protecteur métallique. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'immerger ledit revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, dans un bain de coloration chimique, le bain de coloration chimique comprenant un thiosulfate en tant qu'agent oxydant, et un stabilisateur de pH entre 5 et 7. 10. Procédé de fabrication d'un câble d'énergie et/ou de télécommunication selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la coloration du revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, est réalisée par un dépôt de matière colorée permettant d'obtenir une coloration en surface dudit revêtement protecteur métallique. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'immerger ledit du revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé, dans un bain électrochimique comprenant du cyanure de potassium et des ions or. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes i à iii suivantes, préalables à / aux étape(s) de coloration du revêtement protecteur métallique, entourant l'élément métallique allongé : i. traiter la surface d'un élément métallique allongé, ii. déposer une base d'accroche sur ledit élément métallique allongé de l'étape i, et iii. entourer ledit élément métallique allongé de l'étape ii par un revêtement protecteur métallique, pour obtenir ledit élément métallique allongé entouré par ledit revêtement protecteur métallique.