(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）壁（３）を有するるつぼ（１）内に液状金属（１０）を保持する工程と、
ｂ）液状金属（１０）内でファイバー（１５）を伸ばして引っ張り、前記ファイバー（１５）を出口点（２１）で前記液状金属（１０）から出す工程と、
ｃ）るつぼ（１）が、該るつぼを囲む誘導子が発生する電磁界によって液状金属を浮揚保持する浮揚型るつぼであり、液状金属（１０）とるつぼの壁（３）との間の接触を少なくとも部分的になくす工程とを含み、
ｄ）るつぼ（１）の壁（３）は、前記液状金属（１０）が前記壁（３）に接触しない場所で液状金属（１０）の両側に配置される２個のオリフィス（６、７）を含み、前記オリフィス（６、７）は、るつぼ（１）の壁（３）にあるスリット（５）により接続され、前記スリット（５）は、るつぼ（１）の内部と外部とを通じさせるとともに線織面の形状を有し且つ前記ファイバーの通過を可能にする幅を持つものであって、るつぼ（１）の壁（３）と液状金属（１０）が接触しない場所に配置され、
ｅ）ファイバー（１５）は、前記ファイバー（１５）の支持手段（１６、１７）の間の直線部分（１８）に沿って引っ張られるとともに伸ばして保持され、前記支持手段（１６、１７）は、るつぼ（１）の外部にあり、
ｆ）ファイバー（１５）は、前記ファイバーの横方向の軌道に沿ってファイバーがスリットを通過するようにしてるつぼ（１）の内部に導かれ、
ｇ）伸ばしたファイバー（１５）が第１のオリフィス（７）を通過し、液状金属（１０）を通って第２のオリフィス（６）から出ることを特徴とする、液相法によるファイバーの金属コーティング方法。
【請求項２】
液状金属（１０）はチタン合金であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
液状金属（１０）の表面（１１）の出口点（２１）から、この出口点（２１）で前記表面（１１）に垂直な方向に沿ってファイバー（１５）を出し、前記出口点（２１）でファイバー（１５）に対して軸対称性を前記表面（１１）に与えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
液状金属（１０）の表面（１１）の出口点（２１）から垂直方向にファイバー（１５）を出し、前記ファイバー（１５）に対して前記出口点（２１）で重力の場を軸方向に対称にすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
幾何学軸（２）に沿って回転体形のるつぼ（１）と誘導子（８）とを有し、液状金属（１０）の表面（１１）の出口点（２１）から幾何学軸（２）に沿ってファイバー（１５）を出し、液状金属（１０）内で誘導子（８）が発生する電磁界に、出口点（２１）でファイバー（１５）に対して軸対称性を与えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項の記載の方法。
【請求項６】
るつぼ（１）が垂直に配置され、一方のオリフィス（７）が下向きで他方のオリフィス（６）が上向きに配置されており、ファイバーは下方のオリフィス（７）から入って下から上に液状金属（１０）を通過して上のオリフィス（６）から出、液状金属（１０）から出るファイバー（１５）の方向及び向きに従って浮揚力を配向することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記るつぼ（１）の壁（３）は分割され、少なくとも２個の部分（４）がスリット（５）により分離されており、ファイバー（１５）は、るつぼ（１）の外側の２個の空回り車（１６、１７）により液状金属中で伸ばして保持され、ファイバー（１５）は、可動プーリ（２０）により前記液状金属（１０）から離され、前記ファイバー（１５）が前記スリット（５）を通過することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ファイバー（１５）の２個の通過オリフィス（６、７）と、これらのオリフィスを結合するスリット（５）とは、誘導子（８）の２個の巻きの間のスペースの正面に配置され、るつぼ（１）＋誘導子（８）のセットの外部からるつぼ（１）の内部までファイバーが２個の巻きの間とスリット（５）とを通るようにしながらファイバー（１５）を伸ばすようにすることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】
ａ．るつぼ（１）の底と誘導子（８）の下に、下向きの供給開口部（３０）を配置し、
ｂ．供給開口部（３０）から金属バー（３１）を挿入し、前記バー（３１）の上端（３２）を誘導子（８）の内部でるつぼ（１）内を上らせ、
ｃ．バー（３１）と供給開口部（３０）の端との間に少なくとも遊びＥ１に等しい距離をおいて、浮揚作用により供給開口部（３０）の端から液状金属（１０）を離すことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
円筒形で底のないるつぼ（１）を使用し、供給開口部（３０）がるつぼ（１）の内部端と一体化し、るつぼ（１）内でバー（３１）の上部に液状金属ドーム（１０）が形成されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
加圧中性ガスを含む囲い（４０）の内部にるつぼ（１）が配置され、囲い（４０）の壁に開口部（４０ａ）が配置され、囲い（４０）の前記開口部（４０ａ）が囲いの内部と外部とを通じさせるとともに、囲い（４０）の前記開口部（４０ａ）がるつぼ（１）の供給開口部（３０）の正面に配置され、バー（３１）がこの開口部を通るようにすることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
ファイバー（１５）は、液状金属ドーム（１０）の表面（１１）の２個の変曲点（１１ａ、１１ｂ）で前記表面（１１）を通過することを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
液状金属ドーム（１０）の高さは、るつぼ（１）の内径の２倍以上であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、液体金属（溶融金属）に浸したファイバーのコーティング方法に関し、排他的ではないが特に、融点と反応性とが高い金属および金属合金により一定の厚い層のコーティングを得る方法に関する。
航空機製造技術または宇宙技術用の製品、特にターボジェットエンジンの質量を減らすために最も有望な材料は、ファイバーで補強した金属合金を主成分とするマトリクスからなる金属マトリクス複合材料であり、前記ファイバーは例えばセラミックである。これらの材料は剛性及び抵抗において性能レベルが高く、コンプレッサまたはタービンディスク、シャフト、ジャッキ本体等の部品製造用に一体構造型の合金に代わって用いることができる。こうした材料はまた、羽根、カウリング、セパレータで局部的な補強材として用いることも可能である。部品に関して実現される質量の節約量は、用途に応じて１５〜７０％であるが、部品の外形寸法は小さくなり、寿命が著しく長くなる。これらの材料は、単位容積当たりの力の場が１つの部品に加えられる他の領域、たとえば銃身または加圧流体タンクなどの圧力容器においてもまた有効である。
フランス特許第２６８４５７８号は、金属マトリクス複合材料からなる部品の製造方法を記載している。この方法は、金属マトリクス材料を被覆したセラミックファイバーを用いており、これらのファイバーは後で巻き付けられてマトリクス材料の等温鍛造温度でプレスされる。被覆は、金属粉による電気泳動または液状金属バスへの含浸によって電界蒸着法で実施することができる。ファイバー容積とファイバー＋マトリクス材料の全体容積との比は必ずしもそうであるというわけではないが一般に約３０％であり、これによって通常の表面処理よりもずっと厚い金属層をファイバーにコーティングすることになる。たとえば直径１００μｍのファイバーは、このような条件では、３５μｍに等しい厚さＥで被覆されなければならない。しかも被覆の厚さは、複合材料中でファイバーの間隔を一定にするために極めてむらのないものにする必要がある。そうしないと、荷重の下で応力の集中が発生して複合材料の疲労耐性が著しく低減され、ファイバーの破断またはマトリクスの亀裂が生じる。こうした周知の現象は、ファイバーとマトリクス材料とのヤング率が大きいことに由来する。一般に、炭化ケイ素ＳｉＣのセラミックファイバーのヤング率は約５００ＧＰａであるのに対し、ＴＡ６Ｖなどのチタン合金マトリクスのヤング率は約１００ＧＰａである。さらに抵抗／質量比が高いこうした材料は、特に航空機製造技術及び宇宙技術産業にとっては非常に有効であるが、原価が高いために開発に歯止めがかかっている。このように原価が高いのは、使用される材料の価格ならびに実施される既知の製造方法の複雑性によるものである。
ファイバーにコーティングする場合、電界蒸着法を使用すると複数の不都合が起きて、工業的な収益が殆ど見込めなくなる。これは次のような理由による。
この方法は、実施するコーティングの厚さが厚いのに蒸着金属の流量が少ないので非常に時間がかかる。
多量の金属が器具と囲いの壁に付着する。これは金属が無駄になるだけではなく、装置のクリーニングを行うために工程を頻繁に遮断しなければならない。
また装置が高価であるために、大量生産の場合しか減価償却することができない。
このコーティング法で使用できるのは幾つかの一定の金属合金だけである。
さて含浸による方法は、その原理から最も速い方法であり、米国特許第５，０４９，４１９号は次のような実施形態を挙げている。るつぼ内に保持される液状金属中をファイバーが通り、このファイバーを３個の空回りプーリで伸ばして保持するが、プーリのうち１個は液状金属の中に沈んでいる。しかしながら、この方法は、融点およびまたは反応性が高い合金と一緒の使用が困難であるという欠点を有する。何故なら、このような条件では、空回りプーリ、一般には液状金属に浸されている金属部品の耐性が非常に小さく、さらには全くなくなってしまうからである。アルミナなどの酸化物によりるつぼの内壁を保護することは既知であるが、チタン合金の存在下では、非常に高価なイットリンＹ2Ｏ3だけが使用可能である。しかも酸化物をコーティングしても、液状金属中に含浸されているプーリが提起する問題は解決されない。
このようにファイバーに蒸着される金属層の厚みを様々なパラメータに応じて決定できる、いわゆる「ランダウ」の法則が既知である。だが、この法則は、工業工程でこれらのパラメータに与えることができる値の範囲全体に適切に適用されるわけではない。
また、たとえばフランス特許第２，６４９，６２５号によれば、るつぼを囲む螺旋形の電磁誘導子が発生する電磁界によって液状金属を浮揚保持する「コールド（冷却または低温）」るつぼが既知である。このようなるつぼは、るつぼの壁を構成する材料によって液状金属が汚染されないように構成及び使用される。
また日本特許出願公開Ｊ０４０９９１６０号の抄録から帯（テープ）の金属コーティング方法が既知であり、前記方法は、液状金属を含む誘導るつぼ内に前記帯を垂直に通すことからなり、前記帯は、るつぼの底に配置されたオリフィスとるつぼ上部にある開口部とを通り、前記オリフィスはるつぼの端の方にそれており、前記液状金属は、誘導子により確保される部分的な浮揚によりオリフィスから離れる。この方法の長所は、液状金属に含浸する機械部品全体をなくせることにある。しかし、この方法の第１の欠点は、液状金属中への帯の導入を難しくしている点にある。この方法の第２の欠点は、帯が液状金属の表面を非常に斜めに通過するので帯の表面に配置される金属層の厚さが一定でなくなることにある。
本発明は、液相法によるファイバーの金属コーティング方法を提案するものであり、前記方法は排他的ではないが特に、融点と反応性とが高い金属および金属合成によるコーティング用であり、前記方法はファイバーの操作を簡略化して、
ａ）るつぼ内に適切な温度で液状金属を保持するステップと、
ｂ）液状金属内で伸ばしたファイバーを引っ張るステップと、
ｃ）液状金属と「浮揚」型るつぼの壁との間の接触を少なくとも部分的になくすステップとを主に含む。
このような方法は、
ｄ）前記液状金属がるつぼの前記壁に接触しない場所で液状金属の両側に配置される２個ののオリフィスをるつぼの壁が含み、前記オリフィスは、るつぼの壁にあるスリットにより接続され、前記スリットは、るつぼの内部と外部とを通じさせるとともに線識面の形状を有し且つ幅は十分であって、るつぼの壁と液状金属が接触しない場所に配置され、
ｅ）ファイバーは、前記ファイバーの支持手段の間の直線部分に沿って引っ張られるとともに伸ばして保持され、前記支持手段は、るつぼの外部にあり、
ｆ）ファイバーは、前記ファイバーの横方向の軌道に沿ってるつぼがスリットを通過するようにしてるつぼの内部に導かれ、
ｇ）ファイバーの直線部分が第１のオリフィスを通過し、るつぼ内の液状金属を通って第２のオリフィスから出ることを特徴とする。
るつぼは、前記液状金属の外側にある支持手段によって引っ張りつつ伸ばして保持されるファイバーの直線部分の周囲に、十分な量の液状金属を浮揚により漏れなく維持することができる。従ってもはや液状金属に機械部品を含浸する必要はないことが分かる。この方法は、設備の寿命を大幅に改良することができ、チタン合金などの融点が高く且つ非常に反応性の高い金属に適用可能である。
スリットは、るつぼ外部からオリフィスまで伸ばしたファイバーのための通路を構成し、かくして前記ファイバーを単に前記スリット内で移動するだけで、支持手段により伸ばして保持したファイバーをオリフィスに挿入できる。当業者は、移動中に理論上の位置に対するファイバーの配置の不正確さに応じてスリットの幅を決定する。液状金属は浮揚作用によりスリットを通らない。従って、前記スリットの横方向の軌道に沿ってファイバーがスリットを通るようにしながらファイバーをるつぼ内分に導き、同じく前記ファイバーの横方向の軌道に沿って、しかし逆方向にファイバーがスリットを通るようにしながらるつぼからファイバーを取り出すようにする。
ファイバーは、厚さを選択した被覆を得るように適切な速度で引っ張る。
ファイバーの周囲で十分な量の液状金属を保持することにより、簡単だが臨界ではない液状金属の浮揚制御によって、ファイバーに一定の被覆を施すことができる。この量は、るつぼの容量によってのみ制限される。実際、当業者は、液状金属の表面から十分な距離のところに、すなわちファイバーが液状金属の容量の中央領域を通るようにファイバーを配置でき、この液状金属がファイバーと接触し続けながら位置と容量とを変えられるようにするが、容量変動は、ファイバーの周囲に金属層を構成するのに必要な交換前の金属消費によって生じ、液状金属の位置変動は、交換前の金属消費と浮揚制御の公差とによって発生する。
この方法のもう１つの長所は、熱の作用下で液状金属をコーティングしている間、ファイバーの劣化が低減されることにある。事実、伸ばしたファイバーは、るつぼ内部では少なくともまっすぐなので経路が短縮され、その結果、るつぼ内部のファイバーの推移時間が短くなる。
電界蒸着法に比べると、本発明による方法は流量が極めて多く、しかも簡単な装置でファイバーに液状金属を蒸着できるので安価であり、また早く減価償却することができる。そのうえ、金属の損失がない。
有利には、液状金属の表面の出口点にほぼ垂直な方法に沿って、この表面からファイバーを出す。このような構成は、前記出口点の極めて近傍でファイバーに対して軸対称性を前記表面に与える効果がある。従って、ファイバーへの蒸着中に液状金属の表面張力によって発生する圧力の場を対称にし、その結果、ファイバー周囲における金属層の厚さの一定性を改良できる。
さらに有利には、液状金属の表面からほぼ垂直方向に沿ってファイバーを出す。このような構成は、ファイバーに対して出口点の近傍で重力の場を軸方向に対称にする効果があり、その結果、ファイバー周囲の金属層の厚さをさらに一定にすることができる。
また有利には、幾何学軸に沿って回転形のるつぼと、るつぼを囲む誘導子とを有し、この幾何学軸に従って液状金属の表面からファイバーを出す。このような構成は、液状金属内で誘導子が発生する電磁界に、出口点の近傍でファイバーに対する軸対称性を与えることができ、その結果、ファイバー周囲における金属層の厚さの一定性をいっそう改善できる。
有利には、垂直に配置されたるつぼを用い、るつぼの一方のオリフィスが下向きに他方のオリフィスが上向きに配置されており、ファイバーは下方のオリフィスから入って下から上に液状金属を通過して上のオリフィスから出る。このような構成は、液状金属から出るファイバーの方向及び向きに従って浮揚力を配向する効果があり、その結果、ファイバー状への液状金属の蒸着及び貯留を促すので、より厚い金属層を獲得できる。るつぼは、必ずしもそうというわけではないが好適には、るつぼを通るファイバーに対して軸対称である。
しかしながら、大量生産性を確保する本発明の好適な実施形態では、ファイバーの２個の通過オリフィスと、これらのオリフィスを結合するスリットとは、誘導子の２個の巻きの間のスペースの正面に配置され、るつぼ＋誘導子のセットの外部からるつぼの内部まで、常に前記ファイバーの横方向の軌道に沿って、ファイバーが誘導子の２個の巻きの間とスリットとを通るようにしながらファイバーを伸ばす。
誘導子の２個の巻きの間のスペースの正面にスリットを配置すると、ファイバーの通路を誘導子の外部に延長することができるので、るつぼ内へのファイバーの導入がいっそう簡略化される。実際にファイバーは、るつぼ＋誘電子のセット（組）の全く外側にある支持手段、さらにはこのセットから離れた場所にある支持手段に取り付けられて伸ばされてから、このようにファイバー＋支持手段からなるセットの移動によって、るつぼ内部に導かれる。
有利には、この方法による金属るつぼは次のように供給される。
ａ．るつぼの底と誘導子の下に、下向きの供給開口部を配置し、
ｂ．供給開口部から金属バーを挿入し、前記バーの上端を、誘導子の内部でるつぼ内を上らせ、
ｃ．バーと供給開口部の端との間に少なくとも遊びＥ１に等しい距離をおいて、浮揚作用により供給開口部の端から液状金属を離す。
バーの上部は、誘導子の内部に入りながら溶融し、このように発生した液状金属がるつぼを供給する。バーは、液状金属の発生の必要性に応じて徐々に導入する。
浮揚効果はバーと協働し、るつぼの気密性を保ち、それによってバーと供給開口部の端との間に開けられる遊びＥ１を液状金属が流れないようにすることができる。前記浮揚効果により、供給開口部の端の液状金属を押す。前記遊びＥ１は、前記バーが前記供給開口部を通れるようにするために必要であり、前記バーは、定義自体から中空ではない。供給開口部の端にある磁界の強さは磁界ではなく、この強さは、るつぼの気密性を確保するのに十分でありさえすればよい。しかし当業者は、この強さの制限を監視し、供給開口部から、また供給開口部の外で金属を固形状態に保持して、るつぼの気密性を保てるようにする。事実、磁界が過度に強いと、るつぼの外部で開口部を越えてバーが溶融し、前記溶融によって、るつぼ内に含まれる液状金属が前記供給開口部を通って重力により流れ出すおそれがある。
遊びＥ１は、供給開口部からバーを通過させるのに必要な機械的な遊びである。
本発明は、液状金属塊の形状を安定化することができ、またるつぼ内に金属塊を投げ入れて行う不連続供給が発生する多少とも弱い振動を回避できる。バーは、液状金属との接触点の下方から入れるので、新たに液化する金属は、重力を克服しながら既に液化した金属と徐々に混合する。
有利には、円筒形の底なしるつぼを用い、供給開口部がるつぼの内部端と一体化し、液状金属ドームがるつぼ内でバーの上部に形成される。このような構成により、るつぼの寸法と相容れる最大直径のバーを用いることができ、かくして前記バーがるつぼの内径に近い直径に達するので、装置の外形寸法を過度に大きくせずにるつぼに入れる金属の量を増やすことができ、その結果、多量の液状金属を供給するように、るつぼの容量を増やすことができる。
有利には、過圧中性ガスを含む囲いの内部にるつぼが配置され、囲いの壁に開口部が配置され、囲いの前記開口部が囲いの内部と外部とを通じさせるとともに、前記開口部がるつぼの供給開口部の正面に配置され、バーが、小さい遊びＥ２を伴う囲いの開口部とるつぼの供給開口部とを上記の条件で同時に通るようにする。
こうした方法により、バーが囲いの外部から囲いの開口部とるつぼの供給開口部とを同時に通るようにすることで、るつぼが囲いの外部から供給されるので、小型寸法の囲いを使用することができる。過圧ガスは大気を妨げ、バーと囲いの開口部との間に開けられる遊びＥ２から大気が囲い内に入らないようにする。囲いとるつぼと誘導子とから構成されるセットは、小型寸法であるので容易に移動または取り扱い可能であり、そうかといって、液状金属を多量に供給する場合にその容量を損なうことはない。
バーの側面と囲いの開口部端との間の遊びＥ２は、前記バーを通すために必要な機械的な遊びである。当業者は、この遊びＥ２を、バー側面の形状の不正確性と相容れる必要最小限のものに小さくする。前記精度は、前記側面の修正により改善できる。
本発明は、実施形態と添付図面とにより一層理解され、また本発明により得られる長所がさらに明確になるであろう。
第１図は、浮揚式のるつぼに保持される液状金属でファイバーをコーティングする断面を示す図である。
第２図は、この同じ装置で、液状金属の外にファイバーを引き出した断面を示す図である。
第３図は、液状金属柱にファイバーを導入する同じ断面を示す図である。
第４図は、液状金属から出るファイバーを非常に概略的に断面で示す図である。
第５図及び第６図は、誘導子の巻きの間を通るファイバーの断面と上面を示す図である。
第７図は、るつぼが囲いの内部にある場合に金属バーにより下部から供給される円筒形のるつぼを示す図である。
第８図は、好適な実施形態でこの方法を実施するための工業的な装置を示す図である。
最初に第１図を参照する。るつぼ１は、「浮揚るつぼ」とも称される「コールドるつぼ」型であり、垂直幾何学軸２を中心としてほぼ回転体の形状を有する。るつぼ１は、図示していない液体の循環により冷却される複数の区間４からなる側面壁３を含み、前記区間４は、同数の径方向のスリット５により互いに隔てられている。るつぼ１は、ほぼ椀形をしており、広幅の上部オリフィス６を上に、狭い下部オリフィス７を底に有する。前記オリフィス６、７は円形で、幾何学軸２に心合わせされ、側面壁３を縁取る。前記スリット５は、オリフィス６、７まで至る。るつぼ１は、側面が囲まれ、同じく幾何学軸２を備えた螺旋状の誘導子（インダクタ）８により下部が囲まれている。液状金属の擬球面１０は、るつぼ１の内部で適切な温度で浮揚保持され、前記液状金属１０の表面１１は、浮揚作用により壁３から離れている。
ファイバー１５は、この実施形態では下部空回りプーリ１６と上部空回りプーリ１７とからなる支持手段の間に伸びており、前記空回りプーリ１６、１７は、るつぼ１の両側にあって、リム１６ａ、１７ａをそれぞれ含む。前記リム１６ａ、１７ａは、幾何学軸２に接しており、前記ファイバー１５は、空回りプーリ１６、１７の間で直線部分１８を形成し、前記直線部分１８は幾何学軸２にあり、前記ファイバー１５は、直線部分１８に関して下部オリフィス７と、液状金属１０と、上部オリフィス６とを速度ベクトル１９で示される速度Ｖで下から上に順に通過する。空回りプーリ１６、１７は、液状金属１０内でファイバー１５の位置決めとガイドを同時に行っている。装置はまた同じく図示していないがファイバー１５を供給リールと、巻取リールと、駆動モータとを含み、またファイバー１５の供給の始めまたは停止時にファイバー１５を破損しないようにするために、当業者が既知の技術に従ってリールの回転速度の加速及び減速を緩和可能な手段を含む。さらに液状金属１０の表面１１からファイバー１５が出る出口点２１を備える。
次に第２図を参照する。下部空回りプーリ１６と上部空回りプーリ１７との間でるつぼ１の上部に配置される可動空回りプーリ２０は、幾何学軸２と液状金属１０からファイバー１５を離し、前記ファイバー１５は、区間４の間でスリット５の１つを通る。ファイバー１５は、液状金属１０と誘導子８との間に含まれるスペースを通り、この場合、前記ファイバー１５は前記液状金属１０にはもはや接しない。
次に第３図を参照する。ここでは、この同じ可動空回りプーリ２０が幾何学軸２の反対側に揺動されており、そのとき伸びたファイバー１５は上部空回りプーリ１７と下部空回りプーリ１６との間で直線部分１８を形成し、前記ファイバー１５は液状金属１０を通過する。
次に第４図を参照する。幾何学軸１５ａによる円形断面のファイバー１５は、速度ベクトル１９で示された速度Ｖで液状金属１０のバス１０ａの表面１１から出ている。ファイバー１５を中心として形成される液状金属の層２２が示されている。ファイバー１５がバス１０ａから出るゾーンでは、液状金属１０が複雑な対立作用全体を被る。この対立作用は、ファイバー１５を中心として液状金属１０を導いて固定しようとするか、または逆に液状金属をバス１０ａに留めようとする。影響を及ぼすパラメータとしては、ファイバー１５を引っ張る速度Ｖ、液状金属１０の組成及び温度に依存する液状金属１０の粘性、バス１０ａの出口でファイバー１５を囲む凹形のメニスカス２３を形成する液状金属１０の表面張力、及びそれよりも度合いが少ないが、地上の重力、誘導子８により発生する電磁界、それに液状金属１０の密度が挙げられる。これらのパラメータの各々の相対的な影響は、全てのパラメータの値に依存し、この方法の全ての実施条件に適用される法則をこうした条件で公式化することは難しい。従って当業者は、周知の「ランダウ」の法則を適用することにより第１の概算を実施し、次いで、幾つかの実験によりこの方法の実施を仕上げる。影響を及ぼす上記のパラメータは制御しやすい。そのために、この方法では反復性のある結果が得られるだろう。
３０容量％のファイバー１５を含むファイバー＋金属マトリクスという複合材料を製造したい場合、前記金属マトリクスはチタン合金であり、前記ファイバー１５は、炭化ケイ素ＳｉＣである。前記ファイバー１５は直径が１００μｍであり、３〜４μｍのカーボンの境界面で被覆されている。３５μｍの層２２は、引っ張り速度Ｖ＝４ｍ／ｓの２回の工程で得られる。かくして、この方法により、１３分以内に１０５ｇのチタン合金でファイバー１５を１５００ｍ、すなわち２３ｃｍ3コーティングすることができる。この速度Ｖでは、浮揚するチタンの擬球面の直径が１００ｍｍであるので、ファイバー１５が液状金属１０の中に留まるのは１／４０秒だけであり、これによってファイバーと炭素蒸着との完全性を保持できる。
この同じ３５μｍの層２２は、引っ張り速度Ｖ＝３０ｍ／ｓの一回の工程だけで得られる。さらに、誘導子８に供給されて浮揚維持可能にする電流の通常の周波数は、金属層２２内のフーコー効果により生じる電流をスキン効果でブロックするのに十分に高い。かくしてファイバーは、誘導によりそれ自体が加熱されない。ファイバーは、液状金属に入る前は冷たく、液状金属から出るときは、より速く冷却される。こうした状況では、層２２の凝固は、液状金属１０の表面１１の約６０ｍｍのところで行われ、前記表面１１は、チタン合金の凝固温度１６５０℃に対して２０℃だけ余分に加熱される。このような非常に短い距離により、ファイバーを垂直に上昇して繰り出しながらコーティングする場合に適切な外形寸法が得られる。
最大コーティング速度は主に、公差を含めない厚さに従って塗布されるファイバーに対し、対応する損失をそれほどもたらさない一定の長さについて、ファイバー１５を破損せずに加速及び減速する装置の容量に依存する。
オリフィス６、７は別の仕方で配置し、液状金属１０の擬球面に対してファイバー１５の直線部分１８を装置の構成に従って位置決定してもよいが、一定の場合には、液状金属の層２２の均一性を損なう。これは、表面１１とファイバー１５との近傍にある液状金属１０に及ぼされる力の軸対称性が、それによって損なわれるおそれがあるからである。当業者は、方法の固有の実施条件に従って何回かテストをして、層２２の不均一性が、受け入れ可能な限界に留まるかどうかチェックする。
次に第５図と第６図を参照する。大量生産性を確保するこの方法の好適な実施形態では、オリフィス６、７とこれらのオリフィスを接続するスリット５とが、るつぼ１の壁３の側面部分において、スペース２５の正面で螺旋誘導子８の２個の巻き２６の間に配置されている。従って、ファイバー１５の横方向の軌道に沿ってファイバーが前記誘導子８の２個の巻きの間とスリット５とを通るようにしながら、るつぼ１＋誘導子８のセットの外部からるつぼ１の内部までファイバー１５を導く。逆に、前記ファイバー１５の横方向の軌道に沿ってファイバーがスリット５と誘導子８の２個の巻き２６の間を同様に、だが反対方向に通るようにしながら、るつぼ１からファイバー１５を引き抜く。
ファイバー１５は、供給リール２７から出て、第１の空回りプーリ１６のリム１６ａを通り、誘導子８の２個の巻き２６の間を通過しながらるつぼ１と誘導子８とを横切り、第２の空回りプーリ１７のリム１７ａを通過し、巻取リール２８に巻き取られる。空回りプーリ１６、１７は、リール２７、２８と一体化することができる。
ファイバー１５は、液状金属１０の表面１１を前記表面１１の垂線の最も近傍でカットするように、るつぼ１の幾何学軸２の最も近傍に近づけて配置することができる。
次に第７図を参照する。るつぼ１は、垂直な幾何学軸２を中心として回転円筒体の形状を有する。このるつぼ１は底がないので、側面壁３だけで制限され、誘導子８は前記側面壁３の周囲に配置されている。側面壁３の内部端は供給開口部３０を構成し、十分な遊び（すき間）Ｅ１を伴って供給開口部３０の形に係合する形の円筒バー３１を、この供給開口部３０から通す。円筒バー３１は、るつぼ１の下に垂直方向で幾何学軸２に配置され、前記バー３１は、下から上への運動に従って徐々に上昇し、前記バー３１は、液状金属１０と同じ金属である。誘導子８の内部に入っていくと、バー３１の上端３２は液化し、このようにして発生した液状金属１０は、前記バー３１の上、より詳しくはその上端３２の上にドームを形成する。このような液状金属ドーム１０は、るつぼ１の上方に上り、前記るつぼ１の側面壁３から遠ざかる。まだ固体のバー３１から液状金属１０を隔てる幾何学面３３は、凹面が上向きのメニスカスを形成し、このメニスカス３３は、バー３１の側面３１ａと液状金属ドーム１０の表面１１との交差線３４に至る。前記交差線３４は、供給開口部３０に配置され、前記液状金属１０は、前記メニスカス３３の上部にある。浮揚効果により、液状金属１０は、特に供給開口部３０の端で側面壁３から隔てられる。このため、液状金属１０は交差線３４の上方を通ることができず、重力によってバー３１の側面３１ａと供給開口部３０の端との間の遊びＥ１から流れ出す。液状金属１０は、るつぼ１の壁３に触れないので、たとえばチタン合金といった前記液状金属１０の反応性があまりにも強いとき、前記るつぼ１による汚染が回避される。この実施形態では、液状金属１０は、完全にバー３１によって支持されていることが分かる。浮揚効果は、るつぼ１の幾何学軸２側に前記液状金属１０を押すように制限されている。従って、このように形成された液状金属ドーム１０は非常に安定しており、コーティングを一定にするように促す。
ファイバー１５は、好適には液状金属ドーム１０の表面１１の２個の変曲点１１ａ、１１ｂで前記ドームを水平に通り、できるだけ垂直に前記表面１１を通過するようにしている。同じ理由で、有利には、液状金属ドーム１０に少なくともるつぼの内径の２倍に等しい高さを与えている。
この液状金属ドーム１０の由来は次のように説明することができる。つまり、誘導子により形成される交流磁界が、液状金属中に誘導電流と電磁力とを発生する。これらの力は、液状金属周辺の「電磁層（表皮）」と称される表面層に位置決めされる。「電磁層」の厚さδは、誘導電流の周波数ｆに依存し、ｆ-1/2のように変化する。周波数が増すと、従って「電磁層」の厚さδが減ると、電磁力は液状金属の外面に対して垂直になる傾向があるので、電磁攪拌の源の回転成分を犠牲にして電磁圧の源で電磁力の非回転成分が優遇される。かくして電磁層の厚さδが、液状金属の容量を特徴付ける寸法Ｌすなわち一般にはるつぼの半径よりも薄いと、圧力の作用が大きくなり、液状金属は誘導子側から斥力を被り、前記液状金属の表面がドーム形に上がるのである。周波数が増せば増すほど、すなわち攪拌が少なくなればなるほど、ますますドームは安定する。
ドームの高さは主に、誘導子内の電流の強さ、つまり形成される磁界の強さによって決められる。磁界の値をＢ、液状金属の単位容積当たりの質量をρ、透磁率μ、重力ｇとすると、ドームの高さｈは、
ｈ＝Ｂ2／２μρｇ
となる。
かくして、液状金属の容量を特徴付ける寸法Ｌに比べて小さいδ値に対応する高い周波数の場合、高さのある安定したドームが得られる。高い周波数という概念は、σが液状金属の導電性、ωが誘導電流のパルスつまりω＝２πｆを示し、Ｒω＝μσωＬ2であるとき、スクリーンのパラメータＲωが１よりも大きいことにより量化される。
従って、強さと周波数を適切に選択した交流電流が流れる誘導子で囲んだるつぼで液状金属を上らせることが可能になる。
液状金属１０の汚染または酸化を避けるために、るつぼ１は、一部を図示した囲い（エンクロージャ）４０に配置され、前記囲い４０は、中性ガスまたは保護ガスを充填され、前記中性ガスは大気圧をやや上回る圧力に挙げられて、前記囲い４０の内部に全く大気が入らないようにしている。この囲い４０は、その下部に下向きの開口部４０ａとるつぼ１の幾何学軸２を含み、バー１０は、有限の遊びＥ２を伴って前記開口部４０ａを通過し、囲い内部の圧力超過に不活性のガスは、バー３１の側面３１ａと囲い４０の開口部４０ａの端との間に開けられた前記遊びＥ２を介して前記囲い４０に大気が入らないようにしている。好適には、この遊びＥ２を小さくし、その結果ガス漏れを低減できるようにバー３１を修正する。囲い４０の開口部４０ａは、るつぼ１の供給開口部３０の真ん前にあり、バー３１は、囲いの外部からるつぼ１の内部まで前記開口部３０、４０ａを同時に通過する。バー３１と２個の開口部３０、４０ａとの間の遊びＥ１、Ｅ２は、前記開口部３０、４０ａにおいて前記バー３１を機械的に並進可能にする役割をする。
次に第８図を参照する。囲い４０は、内部ドア４３により閉鎖可能な内部通路４２によって気密室４１と連絡する。前記気密室４１は、それ自体が、外部ドア４７により同じく閉鎖可能な外部通路４６によって外部４５と連絡する。キャリッジ５０は、ファイバー１５の供給リール２７と、第１の空回りプーリ１６と、第２の空回りプーリ１７と、ファイバー１５の巻取プーリ２８とを支持し、前記巻取リール２８は、ファイバー１５を引っ張り、前記ファイバー１５は、２個の空回りプーリ１６、１７の間に伸びて直線部分１８を形成する。かくしてファイバー１５は、外部４５にあるキャリッジ５０に配置され、内部ドア４３が閉じられており、次に前記ファイバー１５は、キャリッジ５０の並進により通常の手順に従って気密室４１を通過しながら囲い４０の中に導かれ、ファイバー１５の直線部分１８は、誘導子の２個の巻き（図示せず）の間のスリット（図示せず）を通ってるつぼ１内に挿入され、内部ドア４３が再び閉められる。
有利には、たとえば互いに９０°離れた２個の同一気密室４１ａ、４１ｂを配置する。かくしてキャリッジ５０ｂが囲いの内部でファイバー１５のコーティング工程をしている間、別のキャリッジ５０ａは、既にコーティングされたファイバー１５のリールを取り外し、次いでコーティングするファイバー１５の新しいリールを取り付けることができる。前記取り付け及び前記取り外しは、このようにるつぼを使用している間に潜在する時間で実施することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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