Elle trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de la fabrication de fil électrode pour électroérosion. A cet effet, on réalise d'abord un revtement métallique, en zinc par exemple, sur un fil métallique, en cuivre ou en acier par exemple, puis on place le fil revtu dans un four thermique de façon à obtenir une diffusion du zinc dans le fil métallique.

On peut également réaliser un revtement en étain sur une âme en acier ou en cuivre, le produit obtenu étant destiné à subir des étapes de tréfilage.

L'invention peut aussi trouver des applications dans d'autres domaines tels que la réalisation de revtement métallique en vue de protéger une âme non métallique comme une fibre optique par exemple.

Le principe général de fabrication de fil électrode pour électroérosion est largement décrit dans l'art antérieur, notamment dans les documents US-A-4 169 426 et EP-A-0 811 701 dans lesquels un fil conducteur traverse verticalement un bain de métal fondu puis subit un ensemble de traitement de façon à tre tréfilé. Le e procédé complexe et coûteux décrit dans le document US-A- 4 169 426 concerne un pré-traitement de nettoyage du fil métallique avant que ce dernier traverse le bain de métal fondu et subisse un refroidissement rapide. Le document

EP-A-0 811 701 décrit deux électrodes en contact avec le fil métallique, respectivement en amont et en aval du bain de métal fondu, afin de chauffer par effet joule la partie du fil métallique comprise entre les deux électrodes en faisant circuler un courant par ces électrodes.

Une des caractéristiques majeures de la réalisation d'un revtement est l'épaisseur de la couche périphérique obtenue. Des résultats théoriques liant l'épaisseur du revtement à la vitesse de déplacement du fil métallique et aux propriétés hydrodynamiques du métal fondu ont notamment été établis par L. Landau et B. Levich dans un article référencé Acta Physicochimica U. R. S. S. Vol. XVII, No. 1-2, 1942 :"Dragging of a Liquid by a Moving Plate".

Cet article présente une équation liant au premier ordre l'épaisseur du revtement supposée constante à un nombre capillaire fonction des propriétés hydrodynamiques du métal fondu, et ce dans la mesure où le métal fondu est un liquide parfaitement mouillant et l'objet revtu est une plaque.

Or, en se basant sur les résultats théoriques précédents, l'épaisseur obtenue est souvent trop importante pour des applications de revtement dans lesquelles une fine épaisseur est souhaitée. Ainsi diverses formes d'essuyage, c'est-à-dire de réduction de l'épaisseur du revtement formé, ont été proposées telles que des techniques d'essuyage pneumatique (action de lames d'air formant une contre-pression sur la surface libre du produit métallurgique émergeant du bain liquide), des techniques d'essuyage mécanique (action de rouleaux venant"lécher"le produit métallurgique au moyen de tampons en amiante) et, enfin, des techniques d'essuyage magnétique, la présente invention relevant de cette dernière catégorie.

Les techniques d'essuyage magnétique mettent en oeuvre les forces de Lorentz développée dans le liquide de recouvrement par un champ magnétique, statique ou alternatif, fixe ou glissant. L'action du champ magnétique sur un métal liquide est connue et notamment décrite dans le document US-A-4 324 266. Ce document divulgue un dispositif pour réaliser le confinement d'un jet de métal liquide en créant une surpression au moyen d'une bobine entourant le jet et parcourue par un courant alternatif dont la fréquence est inférieure à une valeur donnée. D'une façon générale, de nombreuses techniques d'essuyage magnétique sont comprises dans l'état de la technique, notamment le brevet EP 0 720 663 B1 de la présente demanderesse dans lequel un inducteur, disposé autour d'un canal de sortie du bain de métal fondu, produit un champ électromagnétique transverse, alternatif de fréquence peu élevée, et glissant, le déplacement du produit galvanisé se faisant selon un axe horizontal. Le dispositif ainsi réalisé permet de déterminer les conditions pour lesquelles les longueurs de Couette associées à l'écoulement du liquide de recouvrement respectivement dans l'enceinte et dans son canal de sortie restent inférieures aux valeurs critiques au-delà desquelles les écoulements deviennent nettement turbulents. Ces conditions impliquent un dimensionnement précis dans l'enceinte renfermant le métal liquide et permettent, dans le cas du drainage horizontal, de maintenir le métal fondu à l'intérieur du canal de sortie. Le contrôle de l'épaisseur est réalisé selon une formule analogue à celle utilisée dans le modèle hydrodynamique de Landau et Levich dont les références sont citées ci-dessus. Cependant, la méthode décrite dans ce document EP 0 720 663 B1 ne peut pas concerner des produits de faible épaisseur car par construction l'inducteur possède un entrefer trop important pour que

le champ glissant créé par cet inducteur puisse agir efficacement sur ces produits.

Le document US-A-4 228 200 décrit un procédé de réglage du revtement métallique sur un fil sortant verticalement d'un bain de métal fondu. Le réglage de l'épaisseur est obtenu au moyen d'un dispositif à bobine unique créant un champ électromagnétique alternatif, fixe de très faible fréquence, appliqué au point de sortie ou en dessous du point de sortie du fil. Le champ électromagnétique ainsi créé expulse le métal fondu depuis la zone de la densité de flux la plus élevée vers des zones d'une densité de flux inférieure. Pour régler l'épaisseur du revtement, on modifie l'amplitude des forces électromagnétiques exercées par le champ engendré par le dispositif électromagnétique. Cependant, comme on le voit sur les figures 3A et 3B du document US-A-4 228 200, le dispositif sature pour une fréquence au delà de 300 Hertz par exemple. Le champ magnétique créé n'influence plus l'épaisseur du revtement. En outre cette saturation doit fortement dépendre du type de métal utilisé puisque chaque métal possède un niveau de saturation différent.

On. connaît une méthode d'essuyage magnétique développée par M. Malmendier, J-F. Noville et S. Wilmotte du Centre de Recherches Métallurgiques (CRM) de Liège, et divulguée dans les"Conferences Proceedings"sous le titre"Amélioration du contrôle de la charge du zinc dans le processus de galvanisation au trempe", pages 407-412, 27-29 mai 1997. Cette méthode met en oeuvre un champ magnétique, créé à partir d'un courant alternatif, agissant sur l'épaisseur du revtement déjà formé.

Cependant la méthode présentée nécessite la mise en oeuvre de puissances importantes et implique une trop grande élévation de température du revtement.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et a pour objet un procédé pour réaliser un revtement dans lequel l'épaisseur du revtement est réglée de façon précise en prenant en compte l'ensemble des paramètres intervenant à la réalisation de ce revtement.

Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un revtement de faible épaisseur, typiquement de l'ordre du micromètre sur des objets de petite dimension tout en consommant peu d'énergie et en limitant l'élévation de température du revtement.

La présente invention a encore pour objet un dispositif dans lequel l'enceinte renfermant le bain de métal fondu est convenablement dimensionnée de façon à permettre un réglage efficace de l'épaisseur du revtement quelque que soit le type de drainage de l'objet (vertical, oblique ou horizontal).

On atteint les objectifs précités avec un procédé pour réaliser un revtement métallique sur un objet sortant d'un bain de métal fondu, dans lequel on crée au voisinage du point de sortie de l'objet un champ magnétique. Selon l'invention, l'objet sort du bain de métal fondu à travers un canal de sortie contenant un ménisque dudit bain de métal fondu, et on règle l'épaisseur du revtement métallique en fonction d'une dérivée seconde de la courbe du ménisque et d'un nombre capillaire Ca représentant le rapport entre des forces visqueuses du métal fondu et des forces de tension superficielle à la surface du métal fondu.

Cette caractéristique peut tre représentée sous la forme d'une équation :

eo est l'épaisseur, (pzz la dérivée seconde du ménisque et z l'axe de défilement.

L'objet devant tre revtu peut avantageusement tre produit longiligne à section constante tel qu'un fil du type fil métallique ou fibre optique, ou une plaque.

Pour une plaque de faible épaisseur, on considère la forme du ménisque sur les grands côtés.

Avec un tel procédé, l'invention présente un avantage par rapport aux documents de l'art antérieur car elle exprime l'épaisseur en fonction des éléments physiques représentés dans la dérivée seconde et dans le nombre Ca qui est explicité ci-dessous.

Les propriétés du revtement, notamment son épaisseur, résultent d'une compétition entre principalement quatre types de forces : -les forces de gravité, proportionnelles à pg, p étant la masse volumique du métal fondu, et g l'accélération de la pesanteur ; -les forces de viscosité, proportionnelles à V,j-i étant la viscosité dynamique du métal fondu, et V la vitesse caractéristique du déplacement de l'objet par rapport au métal fondu ; -les forces de tension superficielle, proportionnelles à y, y étant la tension interfaciale entre le métal fondu et l'air ; et -les forces de répulsions d'origine électromagnétique entre un inducteur parcouru par un courant alternatif et le métal fondu, ces <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Co'<BR> <BR> <BR> forces sont proportionnelles a CfB°, Bo étant le<BR> <BR> <BR> <BR> zozo champ magnétique, u. o la perméabilité magnétique du métal fondu, et Cf un coefficient tel que avec un paramètre d'écran RX

pvo12, conductivité du métal, # pulsation, et 1 une dimension caractéristique de la géométrie, telle que le rayon"r"pour un fil et la longueur capillaire"a"pour une plaque.

Le nombre capillaire Ca représente le rapport entre les forces de viscosité et les forces de tension <BR> <BR> <BR> <BR> superficielle : Ca= 8<BR> <BR> <BR> <BR> γ Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, lors d'un drainage vertical vers le haut, le canal de sortie est dimensionné de façon à maintenir le ménisque du métal fondu dans des conditions proches de l'équilibre capillo- gravitaire sous champ magnétique. Dans ces conditions, la dérivée seconde de la courbe dudit ménisque est fonction d'un paramètre de formage électromagnétique K représentant le rapport ente les forces de tension superficielle et les forces dues à l'effet de formage <BR> <BR> <BR> <BR> 2µ0γ<BR> électromagnétique : K= CfB02l Dans ce cas de drainage vertical vers le haut, et pour une plaque, l'expression de la dérivée seconde peut tre la suivante : avec,"a" : la longueur capillaire (valeur connue) 1'angle aigu à l'intersection du sommet du ménisque avec la paroi de l'objet à revtir.

Dans le cas d'un fil, l'expression de la dérivée seconde peut tre la suivante :

r est le rayon du fil ; 2 est tel que r*X2 égal la hauteur du ménisque 12, 2 est de préférence obtenu par calcul numérique ; et Bd est un nombre de Bond représentant le rapport entre des forces de gravité et des forces de tension superficielle : Bd Y Il est ainsi possible de déterminer avec précision l'épaisseur du revtement eo.

Ces équations sont établies dans le cas d'un drainage vertical vers le haut et dans la mesure où on est proche de l'équilibre capillo-gravitaire sous champ électromagnétique dans lequel les forces de pesanteur et de formage électromagnétique sont compensées par les forces de tension superficielle.

On peut réaliser le canal de sortie de telle sorte que la distance annulaire est de l'ordre de la hauteur du ménisque, la distance annulaire étant la distance entre la paroi interne du canal de sortie et le revtement métallique formé hors du ménisque. Dans le cas d'une plaque, la hauteur 12 du ménisque peut tre obtenue à partir de l'expression suivante : Selon une variante de l'invention, lors d'un drainage vertical vers le bas, la dérivée seconde de la courbe dudit ménisque est fonction : -du rapport entre l'épaisseur moyenne dudit objet et l'ouverture du canal de sortie ; et -du rapport entre la vitesse d'Alfen et la vitesse de drainage dudit objet.

La vitesse d'Alfen UA est donnée par l'expression Dans cette première variante selon l'invention, une expression de la dérivée seconde de la courbe du ménisque dans le cas d'un fil par exemple peut

tre la suivante : avec RI rayon du fil, RO rayon de l'ouverture du canal de sortie, Vo la vitesse de défilement du fil, et a un terme traduisant l'influence de l'écoulement de Couette et égal à : Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, on réalise le canal de sortie de telle sorte que le ratio du rapport entre l'épaisseur moyenne dudit objet et l'ouverture du canal de sortie est supérieur ou égal à 0, 8 pour ne pas déployer des champs intenses.

Dans le cas d'un fil circulaire, l'épaisseur moyenne est le diamètre. Dans le cas d'un fil non circulaire, l'épaisseur moyenne est une valeur estimée.

Une particularité de la présente invention est d'éviter l'influence de la gravité. Ainsi, contrairement à certains procédés de l'art antérieur qui créent un champ magnétique agissant dans la couche de revtement déjà formée, le champ magnétique selon l'invention agit directement sur le ménisque.

Suivant l'invention, le champ magnétique peut tre alternatif stationnaire, et on peut avantageusement le créer au moyen d'un inducteur plat. On peut utiliser un inducteur du type"Pancake".

L'invention est ainsi remarquable par le fait que le champ magnétique crée n'est actif que sur une faible

hauteur du métal fondu formant le revtement. Ainsi l'élévation de la température du revtement due au champ magnétique est avantageusement faible par rapport, par exemple, au procédé proposé par le Centre de Recherches Métallurgiques de Liège cité ci-dessus.

En effet, à titre de comparaison, en utilisant les formules établies par le Centre de Recherches Métallurgiques, dans les conditions suivantes : -pour une épaisseur visée de 10 pm, -pour une vitesse de ligne de 60 m/min, -dans le cas d'un mouillage total, Oe = 0, on obtient une intensité de champ magnétique BO = 0. 71T et une élévation de température de AT-100°C par la méthode du Centre de Recherches Métallurgiques.

Avec les mmes conditions que ci-dessus, le procédé selon l'invention permet d'obtenir : BO = 0. 078T et AT- 7°C.

De préférence, le champ magnétique est créé au moyen d'un courant alternatif dont la fréquence est telle que le rapport entre la longueur capillaire et l'épaisseur de peau magnétique dans le revtement métallique est supérieur ou égal à trois.

Selon une autre variante de l'invention, dans le cas d'un drainage horizontal avec un canal de sortie contenant un ménisque obtenu en appliquant un champ glissant dans le bain de métal fondu, la dérivée seconde de la courbe du ménisque est fonction d'un nombre de Bond Bd représentant le rapport entre des forces de gravité et <BR> <BR> <BR> <BR> z<BR> <BR> les forces de tension superficielle Bd ='ogl2 Dans<BR> <BR> <BR> <BR> r cette seconde variante, on se sert avantageusement des enseignements tirés du document EP 0 720 663 B1.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on utilise des moyens de pression ou de pompage électromagnétique du métal fondu pour maintenir

l'altitude du ménisque dans le canal de sortie, ceci permettant de compenser la consommation continue du métal fondu dans la réalisation dudit revtement.

L'invention concerne également un dispositif pour réaliser un revtement métallique sur un objet sortant d'un bain de métal fondu. Le dispositif comprend des moyens pour créer un champ magnétique au voisinage du point de sortie dudit objet. Le dispositif peut comprendre un canal de sortie contenant un ménisque dudit bain de métal fondu, ainsi que des moyens pour régler l'épaisseur du revtement métallique en fonction d'une dérivée seconde de la courbe du ménisque et d'un nombre capillaire Ca représentant le rapport entre des forces visqueuses du métal fondu et des forces de tension superficielle à la surface du métal fondu.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à 1'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une vue en coupe simplifiée d'une enceinte contenant un métal fondu et traversée verticalement par un fil métallique, le métal fondu pouvant tre déplacé au moyen d'un gaz ; -la figure 2 est une vue en coupe simplifiée d'une enceinte contenant un métal fondu et traversée par un fil métallique, le métal fondu pouvant tre déplacé au moyen d'un piston ; -la figure 3 est une vue en coupe simplifiée d'une enceinte composée de deux sous enceintes dont l'une est traversée par le fil métallique, le métal fondu pouvant tre déplacé au moyen de pompes électromagnétiques ; -la figure 4 est une vue en coupe simplifiée identique à celle de la figure 1, mais avec un canal de sortie dirigé verticalement vers le bas ;

-la figure 5 est une vue schématique du ménisque dans le canal de sortie ; et -la figure 6 est un graphe représentant l'épaisseur du revtement en fonction des nombres sans dimension (Ca, Bd et K) sous forme de nappes.

En se référant plus particulièrement à la figure 1, le dispositif selon l'invention comprend une enceinte 1 composée d'une façon générale de deux volumes la et 1b dont les faces supérieures sont alignées. Le premier volume la, jouant le rôle d'un réservoir, est de forme parallélépipédique rectangle. Ce réservoir la alimente par un couloir ascendant le second volume 1b de hauteur plus petite et de longueur plus grande par rapport aux dimensions du premier volume. Le couloir d'alimentation est réalisé au moyen d'une barrière 8 verticale, de hauteur supérieure à celle du second volume lb, fixée à la face supérieure du premier volume la de façon à laisser un passage par le fond du volume la vers le second volume lb.

L'enceinte 1 contient un métal fondu 5 tel que par exemple du zinc ou de l'étain. Un canal d'alimentation 2 est disposé sur la face supérieure du premier volume la afin de réaliser une pression sur la surface 7 du métal fondu 5 au moyen d'un gaz injecté dans ce canal d'alimentation 2. La pression exercée par un gaz à travers le canal d'alimentation 2 permet de repousser le métal fondu du premier volume la vers le second volume lb et de compenser ainsi la perte de métal fondu servant à la galvanisation. Cette galvanisation est opérée sur un fil métallique 4 en acier par exemple disposé verticalement dans le second volume 1b proche du bord extérieur. Des moyens de défilement externes (non représentés) permettent le déplacement vers le haut du fil métallique 4 qui pénètre dans le second volume 1b par

une face horizontale et ressort par un canal de sortie 3 disposé sur la face supérieure de ce volume lb. Le canal de sortie 3 est de forme annulaire et est dimensionné de sorte que le métal fondu pénètre jusqu'à une certaine hauteur en formant un ménisque 6. Le fil métallique 4 passe au centre du canal 3. Selon l'invention, un inducteur 9 plat de type"Pancake"est disposé autour du canal 3 au niveau du ménisque 6. L'inducteur 9 est alimenté par un courant alternatif de façon à créer un champ magnétique alternatif stationnaire qui influence le métal fondu au niveau du ménisque 6. On utilise un inducteur plat car la hauteur minimale Az de métal fondu au niveau du ménisque que le champ magnétique doit traverser pour que l'effet électromagnétique créé soit achevé, est très faible.

A titre d'exemple, on considère la configuration suivante : Vo = 1m/s Vo étant la vitesse de déplacement du fil métallique ; Bo = 0, 05 T Bo étant l'intensité du champ magnétique ; p = 7*103 kg/m3 p étant la masse volumique du métal fondu ; Ro = 4, 3*10-3 Ro étant le rayon interne du canal de sortie 3.

A partir de la formule obtient une hauteur d'environ 11, 4 mm.

Az étant très faible, on peut donc utiliser avantageusement un inducteur plat pour un champ magnétique alternatif. Ce champ magnétique induit une force de pression au niveau du ménisque 6. Le saut de pression entre le ménisque et l'air est donné par l'expression :

2Ho am ra avec"a"la longueur capillaire, 8m l'épaisseur de peau électromagnétique, et F une fonction continue tendant vers zéro lorsque a/8m tend vers zéro, et tendant vers 1 lorsque a/8m est supérieur ou égal à trois. Ainsi pour avoir une efficacité maximale de la pression sur le ménisque 6, on doit respecter au moins-=3, donc F maximale, égale 1.

A cet effet, pour le zinc dont la tension superficielle y = 0, 75 Nm, et p = 6900 kg/m3, on obtient a = 3, 3mm, soit 8m proche de lmm.

D'une part, ceci permet de déterminer avantageusement la valeur de la fréquence du champ magnétique, soit une valeur supérieure à 100 kHz.

L'invention est remarquable dans le sens que l'élévation de température AT du fil métallique due à l'action du champ magnétique est ici minimisée, ceci étant en partie dû au fait que le bilan thermique s'applique à une hauteur soumise au champ magnétique Az très faible.

A titre d'exemple, en reprenant les valeurs ci- dessus et en utilisant la formule : B2 l AZ #T=<BR> <BR> <BR> µ0##m#CpR1V0 avec une conductivité électrique # = 2*106 (#m)-1, et une capacité calorifique du fil métallique Cp = 500 J/kgK.

On obtient une élévation de température AT proche de 2. 6°K, ce qui très faible.

La figure 5 permet de visualiser certains paramètres caractéristiques au niveau du ménisque. Ainsi on distingue l'épaisseur eo du revtement formant une couche

périphérique autour du fil métallique 4. Lorsque le ménisque 6 atteint la largeur eo, on définit à ce point un angle Oe qui varie en fonction du niveau du mouillage du métal fondu. La hauteur du ménisque est donnée par ru2. A partir de l'équation de l'épaisseur du revtement pour un fil métallique : on peut établir une représentation des épaisseurs en fonction des nombres sans dimension définis plus haut : Ca (nombre capillaire), Bd (nombre de Bond) et K (paramètre de formage électromagnétique). Cette courbe est représentée sur la figure 6 sous forme de nappes distinctes en fonction de Bd dans un espace tridimensionnel dont les repères sont 1/K, Ca et eo/r. Cette courbe peut servir d'abaque pour la réalisation de revtement sur un fil.

Pour maintenir l'altitude du ménisque et éviter qu'il n'y ait plus de métal fondu dans le canal de sortie 3, on prévoit un dispositif externe pour injecter du gaz dans le volume la à travers le canal d'alimentation 2 et repousser le niveau 7 vers le bas en fonction de la quantité de métal fondu consommée pour réaliser le revtement.

Ce maintien du niveau du ménisque 6 peut également tre réalisé au moyen d'un dispositif semblable à celui de la figure 1 mais en remplaçant le canal d'alimentation de gaz 2 par un piston 10 plongeant dans le métal fondu 5 dans le volume la flanqué de parois verticales 11 et 12.

Le maintien du niveau du ménisque 6 peut encore tre réalisé au moyen d'un dispositif tel qu'illustré sur la figure 3 dans lequel l'enceinte 1 comprend deux volumes distincts 13 et 14 reliés simplement par un couloir 15 de faible section par rapport aux deux volumes. Le volume 14 est placé à une altitude supérieure au fond du volume 13 de sorte que le couloir 15, relié au fond du volume 13,

est incliné vers le haut pour se connecter au fond du volume 14. Le fil métallique 4 traverse verticalement de bas vers le haut le volume 11 en sortant par le canal de sortie 3 réalisé sur la face supérieure du volume 14.

Pour compenser la consommation du métal fondu, on a placé des pompes électromagnétiques 16 et 17 de part et d'autre du couloir 15 de façon à pomper le métal fondu vers le volume 14.

Enfin, la figure 4 illustre un dispositif semblable à celui de la figure 1, mais avec un canal de sortie 3 réalisé sur la face inférieure du volume lb. Le sens de déplacement du fil métallique 4 est ici du haut vers le bas.

On a démontré que les formules obtenues pour la détermination de l'épaisseur du revtement peuvent tre utilisées dans des configurations de drainage vertical vers le haut ou vers le bas, de drainage horizontal et de drainage oblique.

L'invention décrite ci-dessus permet ainsi de régler de manière très précise et efficace avec une puissance nécessaire faible et une élévation de température également faible, l'épaisseur d'un revtement métallique sur un objet dont le diamètre (ou l'épaisseur) peut tre très faible. L'objet revtu peut tre, de façon non limitative, une plaque, un fil circulaire ou non, un tube rond, ovale ou carré.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'tre décrits et de nombreux aménagements peuvent tre apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.