Revêtement des conducteurs Wire Wisdom
Revêtement des conducteurs
Image de revêtement de conducteurs

Des revêtements métalliques sont souvent appliqués sur la surface de chaque brin des conducteurs électriques, afin d'améliorer l'aptitude au brasage, la résistance à l'oxydation (corrosion) ou les propriétés électriques aux hautes fréquences. L'étain, l'argent et le nickel sont trois des matériaux de revêtement (placage) les plus couramment utilisés pour les conducteurs en cuivre. L'illustration ci-dessus présente un conducteur composé de sept brins avec revêtement individuel (l'épaisseur du revêtement est exagérée pour une meilleure clarté). Il y a plusieurs décennies, les revêtements métalliques servaient également à permettre un décollement facile de l'isolant, c'est-à-dire à éviter que l'isolant ne colle au conducteur. L'amélioration des matériaux constituant les isolants a rendu cette pratique inutile.

Matériaux de revêtement

Le matériau de revêtement le plus courant est l'étain. On désigne les conducteurs revêtus d'étain par l'appellation conducteurs « plaqués étain » ou simplement conducteurs « étamés ». L'étain est efficace pour la prévention de l'oxydation à des températures allant jusqu'à 150° C, mais ne conduit pas l'électricité aussi bien que le cuivre. Aux plus hautes températures, on utilise souvent l'argent pour minimiser l'oxydation, en dépit de son coût élevé. L'argent est également utilisé pour les applications à hautes fréquences, domaine où son excellente conductivité électrique se conjugue à l'effet de peau [1] pour réduire l'impédance et l'atténuation. Aux températures supérieures à 250° C, on utilise souvent le nickel. Bien qu'il soit également un conducteur électrique relativement mauvais, le nickel procure une protection efficace contre l'oxydation jusqu'à environ 450° C. Le tableau ci-dessous présente un résumé des propriétés des matériaux de revêtement.

Méthodes d'application

Deux méthodes sont couramment utilisées pour appliquer un revêtement métallique sur chacun des brins d'un conducteur en cuivre. La première, dénommée placage par immersion, consiste à faire passer le brin de cuivre nu dans un bain de métal en fusion. La seconde méthode, l'électroplacage, réalise l'application du revêtement sur chaque brin au moyen d'un processus électrolytique dans lequel un courant électrique provoque le dépôt du matériau de revêtement sur le cuivre.

Épaisseur du revêtement

Les normes industrielles ne spécifient généralement pas directement l'épaisseur de revêtement. Au lieu de cela, l'épaisseur est habituellement contrôlée indirectement au travers d'un ensemble d'exigences variées, dont la continuité du revêtement, son adhérence, la résistance électrique ou le poids. Beaucoup de ces exigences sont détaillées dans les normes ASTM.[2] Les conducteurs traités ont généralement une épaisseur de revêtement allant de 1 à 50 micromètres ou plus selon le matériau de revêtement et le fil mis en jeu.

Propriétés des matériaux de placage
Étain Argent Nickel
Température maximale de service (valeur typique) 150º C 250º C 450º C
Conductivité électrique 15 % de celle du cuivre 106 % de celle du cuivre 25 % de celle du cuivre
Résistance aux contacts à sertir Bonne mais possibilité de détérioration dans le temps Excellente Bonne mais possibilité de détérioration dans le temps
Aptitude au brasage Bonne mais possibilité de détérioration dans le temps Excellente Requiert un flux actif
Types de revêtements supplémentaires

Afin de réduire le risque de court-circuit dû à des brins libres lors du raccordement, les conducteurs toronnés sont quelquefois trempés dans de l'étain en fusion après dénudage de l'isolant aux extrémités du câble. Afin d'éliminer la nécessité de cette étape supplémentaire pour l'utilisateur du fil, le fabricant peut coller les brins entre eux en usine à l'aide de l'une des nombreuses méthodes disponibles. L'une de ces méthodes s'appelle le précollage. Dans le cas de conducteurs précollés, les brins étamés sont chauffés jusqu'au point de fusion de l'étain après avoir été toronnés — ce qui conduit à les souder entre eux de façon continue sur toute leur longueur. Le précollage n'est généralement pas utilisé pour les conducteurs à âme toronnée, c'est-à-dire ceux avec des brins positionnés de manière aléatoire. L'enrobage d'étain constitue une deuxième méthode. Un conducteur enrobé se compose de brins individuels étamés que le fabricant a trempés dans un bain d'étain en fusion après toronnage. L'enrobage est possible pour les conducteurs ordinaires ou à âme toronnée. Il existe une troisième méthode, appelée couche de finition. Les conducteurs dotés d'une couche de finition sont similaires aux conducteurs enrobés à ceci près que le revêtement global d'étain est appliqué à un conducteur composé de brins de cuivre nu et non de brins de cuivre étamés. Ces trois méthodes présentent toutefois l'inconvénient de diminuer la souplesse et la durée de vie en flexion permanente [3] par rapport aux conducteurs ordinaires. Pour cette raison, ces types de câbles sont généralement fabriqués en relativement petits calibres (inférieurs à 16 AWG) et ne sont pas adaptés aux applications à flexion permanente.


[1] L'effet de peau est un phénomène électrique par lequel le courant tend à circuler à la surface extérieure d'un conducteur.
[2] Spécification ASTM B-33 relative aux fils électriques de cuivre étamés souples ou recuits, ASTM B-298 relative aux fils électriques de cuivre recouverts d'argent souples ou recuits, ASTM B-355 relative aux fils électriques de cuivre recouverts de nickel souples ou recuits, astm.org(en anglais)
[3] La durée de vie en flexion permanente est donnée par le nombre maximal de fois qu'un fil peut être enroulé autour d'un mandrin de diamètre spécifique avant qu'il ne casse.

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