CH630742A5 - Procede de fabrication d'un contact electrique, contact obtenu par ce procede et dispositif comprenant ce contact electrique. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un contact électrique, fixe ou mobile, résistant à de fortes sollicitations mécaniques et/ou thermiques et pouvant être réalisé sur toutes sortes de pièces en aluminium telles que barres, profilés de tous types ou pièces d'appareillage.

La présente invention concerne également un contact élec-5 trique obtenu par ce procédé ainsi qu'un dispositif permettant d'assurer une liaison électrique par contact et comprenant au moins deux pièces conductrices agencées de manière à pouvoir être mises en contact électrique l'une avec l'autre, au moins l'une de ces pièces conductrices étant constituées par un tel 10 contact électrique.

L'invention s'applique, entre autres, à la réalisation de contacts fortement sollicités mécaniquement et thermiquement tels que ceux réalisés par embrochage et débrochage de doigts sur des barres conductrices. Elle s'applique aussi à la réalisation de îs systèmes à contacts glissants tels que ceux qu'on emploie dans les machines tournantes électriques à collecteur ou à bague. Enfin, elle peut s'appliquer aussi à la réalisation d'interrupteurs, contacteurs, disjoncteurs ou sectionneurs.

Le développement considérable de l'aluminium comme con-2oducteur électrique est bien connu. Il a supplanté le cuivre dans un grand nombre d'utilisation principalement à cause d'un prix de revient nettement inférieur. Cependant, dans la plupart des applications pour lesquelles des problèmes de contacts doivent être résolus, le cuivre conserve un avantage technique grâce à 25 son aptitude à la jonction par soudure tendre et à la réalisation de contacts de faible résistance électrique par serrage mécanique, à la limite, sans préparation de surface particulière.

Pour améliorer les caractéristiques de contact de l'aluminium conducteur il est connu de le revêtir d'une couche d'étain 30 de 4 à 24 (x d'épaisseur déposée sur une sous-couche de zinc ou de bronze. C'est ainsi que des jeux de barres conductrices en aluminium, revêtues d'étain, sont développés, qui remplacent des barres semblables en cuivre pour la réalisation de canalisation de distribution d'électricité dans des locaux industriels ou 35 dans les colonnes montantes des grands immeubles. Les liaisons voulues entre ces jeux de barres et les appareils d'utilisation sont réalisées à l'aide de dispositifs fixes ou amovibles, par exemple au moyen de doigts de contact mobiles qu'on embroche sur les barres conductrices. Les barres ainsi étamées sont en aluminium 40 conducteur contenant les plus souvent au moins 99,5 % d'aluminium tel que PAS (norme AENOR), ou en divers alliages d'aluminium utilisés comme conducteurs tels que l'AGS/L (norme US 6101, c'est-à-dire alliage de composition: Si: 0,3 à 0,7% ; Mg: 0,35 à 0,8%; Fe: au plus 0,5%; reste Al et impuretés) qui 45 convient plus spécialement pour les pièces moulées. Les doigts de contact sont le plus souvent en cuivre ou en alliages à base de cuivre, tels que, par exemple, les laitons ou les bronzes.

Dans le cas de dispositifs à contacts amovibles, l'expérience à montré que ces installations dont on attendait une grande 50 robustesse souffraient d'un vieillissement rapide dû essentiellement à la dégradation de la qualité des contacts entre barres en aluminium et doigts de contact. Cette dégradation, plus ou moins rapide suivant les caractéristiques des pièces de contact et l'intensité du courant qui les traverse se traduit par une augmen-5; tation progressive de la résistance de contact qui entraîne des échauffements. Ces échauffements provoquent ou accélèrent des processus d'oxydation et, peu à peu, les contacts sont gravement endommagés, ce qui peut entraîner des pannes et des pertes de production.

60 En utilisant au contact de jeux de barres en aluminium étamé des doigts en cuivre nu ou étamé, les premiers incidents résultant de mauvais contacts se produisent souvent après seulement six mois à un an d'utilisation.

Au cours des recherches effectuées dans le but de trouver 65 une solution à ces problèmes de contact électrique sur aluminium, on a constaté que l'un des facteurs essentiels du processus de dégradation de ces contacts est l'usure des couches superficielles des surfaces en appui l'une contre l'autre, usure provo-

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quée par un mouvement vibratoire alternatif d'origine mécanique ou électrique en liaison avec la fréquence du courant. Ce mouvement vibratoire, qui résulte des interactions entre champ et courant alternatif produit une sorte de phénomène de fretting corrosion qui a pour effet l'abrasion superficielle des couches de revêtement des conducteurs et, en particulier, de la couche d'étain qui protège l'aluminium. Il est aisé de comprendre que l'élimination au moins partielle du revêtement entraîne l'oxydation du métal sous-jacent. Cette oxydation favorise, à son tour, un échauffement de la zone de contact qui s'oxyde alors de façon accélérée. Dès qu'un tel processus est amorcé, la destruction totale du contact devient prévisible à plus ou moins brève échéance. Le procédé selon l'invention a permis de réaliser des contacts électriques sur pièces en aluminium dont la durée de vie dans des conditions sévères de sollicitations mécaniques et thermiques est considérablement accrue. On entend par pièces en aluminium, du point de vue de l'application du procédé qui fait l'objet de l'invention, toutes pièces en aluminium non allié utilisées comme conducteur telles que des pièces en A5, ou autres nuances d'aluminium non allié et aussi toutes pièces en alliages à base d'aluminium utilisés comme conducteurs, telles que des pièces en AGS/L ou encore en AS7G.

L'invention permet de réaliser de nouveaux dispositifs de contact électrique à pression permettant d'établir et/ou de maintenir et/ou d'interrompre des circuits électriques, ces nouveaux dispositifs ayant une résistance accrue aux sollicitations mécaniques et/ou thermiques avec, pour conséquence, une beaucoup plus grande stabilité en fonction du temps.

Le procédé de fabrication de contacts électriques selon l'invention consiste à revêtir, au moins dans la zone de contact, la ou les pièces en aluminium d'un revêtement de nickel de grande adhérence déposé directement sur le substrat en aluminium.

Les caractéristiques tout à fait particulières d'adhérence du dépôt de nickel réalisé sans couche intermédiaire résultent de la préparation de surface effectuée sur les pièces en aluminium avant recouvrement. Comme on le verra, cette préparation de surface permet à la fois une élimination complète de la couche oxydée et l'obtention d'une surface présentant un aspect particulier, observable au microscope électronique, qui favorise l'accrochage du dépôt de nickel.

Il est possible d'améliorer encore la qualité du contact électrique en mettant la pièce en aluminium revêtue de nickel en contact avec une pièce revêtue d'argent dont l'âme est de l'aluminium ou du cuivre. Il est bien entendu que, pour l'application du procédé selon l'invention, il faut entendre par aluminium, nickel, argent ou cuivre, ces métaux à l'état non allié avec leurs impuretés habituelles, dont le niveau est variable suivant les applications et aussi les alliages à base d'aluminium, nickel, argent ou cuivre qui sont susceptibles d'être utilisés comme conducteurs électriques.

Comme l'on montré les essais, la qualité remarquable des dispositifs de contact suivant l'invention, est due en premier lieu à l'efficacité de la couche de nickel qui protège l'aluminium et aussi aux propriétés particulières du couple de contact nickel/ argent. On verra que d'autres métaux peuvent être substitués à l'argent, mais au prix de performances sensiblement inférieures.

L'une des principales difficultés qu'il a fallu vaincre pour réaliser les dispositifs suivant l'invention a été la réalisation d'un revêtement de nickel directement sur les pièces de contact en aluminium, en l'absence de toute couche intermédiaire.

En effet, on a constaté que, pour avoir une bonne tenue à chaud, il fallait proscrire le dépôt de couches intermédiaires de métaux tels que l'étain, le zinc, le cuivre ou le bronze qui tendent à diffuser dans le métal sous-jacent souvent avec formation de composés intermétalliques fragilisants. Enfin, il est souhaitable de faire appel à un procédé de dépôt électrolytique utilisant des bains stables et de composition aussi simple que possible de façon à revêtir les pièces de contact dans les meilleures conditions de prix de revient.

Le procédé électrolytique de dépôt direct de nickel qui constitue également un des objets de l'invention comporte une étape 5 initiale de pré-dépôt temporaire de nickel, au moyen d'un bain de composition déterminée, en l'absence de courant électrique. On élimine ensuite ce dépôt préalable puis on effectue, par voie électrolytique, le dépôt de la couche de revêtement définitive de nickel. Les examens microscopiques effectués au cours des dif-10 férentes étapes de ce traitement ont montré que la combinaison d'un pré-dépôt de nickel par voie chimique suivi d'une redissolution de ce dépôt, permettait l'obtention d'un état de surface à la fois parfaitement désoxydé et présentant en aspect particulier, qui constitue une base d'accrochage exceptionnellement efficace 15 pour le dépôt de nickel définitif qui sera ensuite effectué.

Comme on le verra effectivement ci-après, le revêtement de nickel obtenu par le procédé ainsi mis au point présente une adhérence exceptionnelle à froid et à chaud, qui permet la réalisation d'éléments de contacts particulièrement durables. En ef-20 fet, le nickel présente par rapport aux autres métaux de recouvrement de l'aluminium tels que le cuivre, le zinc ou l'étain, l'avantage d'une grande stabilité thermique. C'est ainsi que la diffusion du nickel dans l'aluminium reste faible et sans inconvénient, même à des températures où l'étain et le zinc sont déjà 25 fondus. Le nickel a également l'avantage d'être un métal beaucoup moins rare que l'étain, moins coûteux, et dont le prix n'est pas soumis à des variations spéculatives de l'ampleur de celles qui frappent l'étain ou le cuivre.

Cette opération de nickelage direct peut être effectuée soit 3o en traitement continu, soit discontinu sur des pièces qui seront utilisées ensuite pour la réalisation de tous types de contacts. Cette opération comporte les étapes suivantes:

- les pièces à recouvrir, si nécessaire après un décapage, subissent un pré-dépôt sans passage de courant dans un bain

35 fluoborique contenant du nickel. Ce bain est constitué par une solution aqueuse contenant:

HF 5 à 50 g/1

H3BO3 10 à 60 g/1

40 NiCl2 50 à 100 g/1

La température est comprise de préférence entre 20 et 50 °C. Le temps de contact est court: quelques secondes à quelques dizaines de secondes.

45 - le très faible dépôt de nickel ainsi réalisé est ensuite redissous par exemple au moyen d'un bain nitrofluorhydrique contenant:

HF 5 à 20 g/1

50 NO3H 200 à 500 g/1

Il suffit de quelques minutes de contact à température comprise entre 20 et 50 °C.

— les pièces ainsi préparées sont ensuite nickelées par une 55 méthode électrolytique connue. On peut utiliser, par exemple,

le bain de nickelage contenant:

NiCl2 30 g/1 Sulfamate

60 de Ni 300 g/1

H3BO3 30 g/1

La densité de courant est de 2 à 20 A/dm2.

L'épaisseur de la couche de Ni est déterminée en fonction 65 des application. Elle sera, le plus souvent, d'environ 3 à environ 25 (im. D'autres bains peuvent aussi être utilisés. On peut, en particulier, faire appel à des bains permettant le dépôt d'alliages à base de nickel.

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Exemple

On a revêtu de nickel des tronçons de barres en alliage d'aluminium AGS/L de 40 X 6 mm de section, destinées à la réalisation de contacts glissants par embrochement.

On a opéré de la façon suivante:

1) Dégraissage alcalin par une solution aqueuse à 15 g/1 de DIVERSEY 708 (marque de la Société DIVERSEY FRANCE) à une température de 60 °C, durée du traitement: 5 mn.

2) Décapage alcalin par une solution aqueuse à 50 g/1 d'Aluminux (marque de DIVERSEY FRANCE) à une température de 50 °C, durée du traitement: 5 mn.

3) Neutralisation fluonitrique (N03H: 400 g/1; HF: 15 g/1), 30 secondes.

4) Pré-dépôt de nickel en l'absence de courant électrique au moyen d'une solution aqueuse contenant:

HF 10 g/1

H3BO3 40 g/1

NiCl2 400 g/1

Le temps de contact a été de 15 secondes à 30 °C.

5) Dissolution du dépôt de nickel au moyen d'un bain fluonitrique contenant:

NO3H 400 g/1

HF 15 g/1

durant 3 mn à environ 20 °C.

6) Nickelage électrolytique au moyen d'une solution aqueuse contenant:

Sulfamate de Nickel 300 g/I

H3BO3 30 g/1

NiCI2 30 g/1

L'électrolyse est effectuée entre des anodes en nickel et les barres à recouvrir. On opère à 40 °C avec une densité de courant de 3 A/dm2 pendant 25 mn. La couche de Ni obtenue a une épaisseur d'environ 15 microns.

On a ensuite comparé la qualité de contacts par embroche-ments réalisés entre ces barres et des doigts de contact comportant différents revêtements, avec celle de contacts réalisés entre des barres identiques revêtues d'étain et des doigts de contact semblables. La qualité des contacts a été appréciée par un essai dit de fretting corrosion qui consiste à soumettre les surfaces en contact sous pression à des microglissements alternés qui reproduisent, dans une certaine mesure, ce qui se produit dans la réalité sous l'action des forces résultant des interactions champ/ courant alternatif avec des fréquences les plus souvent doubles de la fréquence de base de ce courant.

Le dessin annexé illustre les conditions de l'essai effectué. Dans ce dessin:

La figure 1 est une vue en élévation d'un doigt de contact,

La figure 2 est une vue en plan d'un doigt de contact,

La figure 3 est une vue d'un doigt de contact fixé sur une lame support et embroché dans une barre,

La figure 4 représente un détail de la figure 3,

La figure 5 est une vue schématique en plan du dispositif d'essai,

La figure 6 est un schéma d'un dispositif de mesure de résistance de contact entre revêtement et substrat,

La figure 7 est un détail en coupe de la figure 6.

Les figures 1 à 4 représentent un mode de réalisation d'un doigt de contact. On voit que celui-ci est constitué de deux lames élastiques, généralement appelées éclisses, 1 et 2, en cuivre ou en alliage à base de cuivre, d'environ 10X2 mm de section, formées de façon à pouvoir pincer élastiquement une barre de contact 3 d'environ 40 X 6 mm de section. Le contact entre le doigt et le circuit d'utilisation est assuré de la même façon par pincement d'une bande 4 raccordée à ce circuit. Des ressorts 5 et 6 montés sur l'axe 7 assurent le serrage élastique de 5 l'ensemble avec une force de serrage d'environ 1 kg. La courbure des éclisses dans les zones 8 est telle que, pratiquement, le contact barres/éclisses se localise à l'extrémité de celles-ci en 9 et 10.

10 La figure 5 représente, de façon schématique, le dispositif d'essai. La barre en aluminium 3 de 40 X 6 mm de section est fixée à ses deux extrémités dans les mâchoires d'une machine de traction/compression alternée, non représentée. De cette façon, la barre est soumise à des efforts alternatifs suivant l'axe XY avec une fréquence de 155 Hertz. Ces efforts se traduisent au niveau des contacts par des microglissements alternatifs comparables à ceux qui se produisent dans les installations électriques.

Quatre doigts 11,12,13 et 14, identiques à celui représenté aux figures 1 à 4, sont fixés par une extrémité à une pièce fixe 15 solidaire d'un socle non représenté.

La contrainte de traction compression appliquée à la barre est de ± 80 MPa.

Chaque essai effectué a consisté à soumettre chaque contact entre doigt et barre à 200 000 cycles de traction compression.

On a expérimenté 10 couples différents.

Les cinq premiers couples qui correspondent aux techniques pratiquées de façon habituelle pour la réalisation de contacts par embrochement concernent des contacts comportant une barre en AGS/L recouverte par dépôt électrolytique d'une couche d'étain de 17 |im d'épaisseur sur sous-couche de bronze. Les doigts en cuivre sont soit nus, soit recouverts d'étain ou de nickel, ou d'alliage étain-nickel, ou d'argent.

Les cinq autres couples qui mettent en œuvre la méthode suivant l'invention comportent une barre an AGS/L recouverte de 15 [xm de nickel, de la façon décrite dans l'exemple et une deuxième série de 5 doigts en cuivre identiques à la première série.

Chacun des dix couples ainsi définis a été expérimenté 4 fois, c'est-à-dire qu'on a utilisé pour chaque couple 4 doigts identiques au contact de tronçons de barres en AGS/L revêtus soit de nickel, soit d'étain et la valeur du résultat a été déterminée en mesurant la surface des tâches d'oxydation formées à la surface des barres après 200 000 cycles.

Le tableau I ci-dessous donne les résultats obtenus:

Surface moyenne de la tâche d'oxydation après essai (en mm2)

Barre AGS/L Barre AGS/L Revêtement Revêtement

étain nickel

52 50

48 33

66 26

34 14

23 7

Ces résultats montrent tout d'abord que le revêtement d'étain resiste mal aux phénomènes de fretting corrosion. Ils montrent par voie de conséquence que, pour chaque groupe de deux couples comportant un doigt semblable, c'est toujours ce-65 lui qui comporte la barre nickelée qui donne le meilleur résultat. Enfin, l'association d'un doigt recouvert d'argent avec une barre en AGS/L nickelée donne un résultat particulièrement remarquable et tout à fait imprévu.

15

25

30

35

40

45

Tableau 1 Revêtement du doigt en cuivre

50

55 Etain Cuivre nu Nickel Etain nickel Argent

60

5

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Des essais complémentaires ont été effectués pour évaluer la Des essais de pliage à 90 °C ont été effectués sur les tron-qualité des revêtements de nickel réalisés suivant l'invention. çons de barres en AGS/L de 40 X 6 mm de section recouverts On a tout d'abord étudié l'infuence d'un vieillisement à de 15 um de Ni, suivant la norme ASTM B 571, avant et après

200 °C sur la résistance électrique de contact entre la couche de vieillissement de 1000 h à 200 °C. On n'a observé aucun décol-nickel et le substrat. Pour cela, des tronçons de barre en AGS/L 5 lement de la couche de nickel dans la zone de pliage. Un pliage de 40 X 6 mm de section, revêtus de la façon décrite dans poussé jusqu'à 180° n'a pas entraîné d'avantage de décollement,

l'exemple d'une épaisseur de 15 |xm de nickel, ont été revêtus D'autres tronçons des mêmes barres ont subi des essais d'ex-

d'une couche supplémentaire de 3 [xm d'argent. Ce dernier dé- position en brouillard salin pendant des durées de 100 à 400 h pôt a été effectué, de façon connue, par électrolyse en bain de suivant la norme NF 41002. Au cours de ces essais, on n'a pas cyanure. 10 non plus observé de décollement de la couche de nickel.

Le montage utilisé pour mesurer la résistance de contact est On a également revêtu d'une couche de 15 |xm de nickel représenté aux figures 6 et 7. des plaquettes en AGS/L de 64 X 72 X 2 mm suivant la mé-

Deux doigts 16 et 17 en cuivre, de mêmes dimensions que thode décrite dans l'exemple. Ces plaquettes ont ensuite été ceux décrits au début de l'exemple et représentés aux figures 1 à chauffées localement jusqu'à une température voisine du point 4, sont embrochés sur un tronçon de barre 18 en AGS/L de 40 15 de fusion de l'aluminium en 6 à 7 mn. On s'est arrangé pour X 6 mm de section revêtu, comme décrit ci-dessus, de 15 |xm obtenir sur chaque plaquette, sur une surface de l'ordre de 1 ou de nickel + 3 ^m d'argent. Chacun de ces doigts est embroché 2 cm2, un début de fusion de l'aluminium. Après refroidisse-par son autre extrémité avec des barres de contact 19 et 20 qui ment, on a observé que la couche de nickel avait conservé toutes sont reliées à une source de courant continu non représentée. ses propriétés d'adhérence.

Le contact entre les extrémités, 21 et 22, de chacune des 2o Enfin, les barres ainsi revêtues de nickel sont susceptibles de éclisses et la barre 18 est assuré au moyen de pastilles de contact subir des traitement de brasage à relativement haute tempéra-en argent 23 et 24 dont les faces d'appui planes et parallèles ont ture, sans décollement de la couche de nickel. C'est ainsi qu'il la forme d'un carré de 3 X 3 mm de côté. Une des faces de est possible de reccorder par brasage au moyen d'un alliage Cd/

chacune de ces pastilles est brasée à l'éclisse et l'autre est en Ag à 95 % de Cd et 5 % d'Ag des barres en AGS/L revêtues de appui sur la surface du tronçon de barre. L'épaisseur de ces 25 nickel par la méthode décrite dans l'exemple. Cet alliage de pastilles est d'environ 1 mm et la pression de serrage des éclisses brasage a un point de fusion compris entre 340 et 395 °C. Il est de l'ordre de 1 kg permet d'assurer un bon contact entre chaque possible aussi, au moyen du même alliage, de braser des barres pastille et la surface argentée de la barre sur laquelle elle vient en AGS/L revêtues de nickel par la méthode décrite dans en appui. l'exemple avec d'autres métaux tels que le cuivre, l'argent ou

La distance D entre les doigts 16 et 17 au niveau de leur 30 des alliages de cuivre ou d'argent en utilisant des flux classiques contact avec la barre 18 par l'intermédiaire des pastilles d'argent pour la mise en œuvre de telles brasures. Ceci montre le grand est de 50 mm entre axes. avantage de ce revêtement de nickel par rapport aux revête-

Un voltmètre enregistreur (V) est raccordé aux extrémités ments usuels à base d'étain pour lesquels seules les soudures à des éclisses au niveau des pastilles de contact. Il permet de l'étain ou à l'étain-plomb sont réalisables avec des caractéristi-

mesurer l'évolution de la tension en fonction du temps. L'inten- 35 ques mécaniques relativement médiocres.

sité du courant continu est fixée une fois pour toutes à une Pour certaines applications particulières, dans le but d'amé-

valeur constante de 25 ampères. On voit donc qu'on peut dé- liorer encore la qualité des contacts, on peut déposer sur la duire d'une simple mesure de tension une résistance électrique couche de nickel, qui recouvre, suivant l'invention, un substrat globale «R» qui est la somme des résistances de contact entre les en aluminium, une mince couche d'argent. Un tel dépôt sera deux doigts et la barre, majorée des résistances de passage du 40 réalisé par exemple par électrolyse en bain de cyanure d'argent, courant à travers le tronçon de barre situé entre les deux doigts. comme cela a été dit plus haut.

Quant à la résistance de contact entre couche d'argent et couche de nickel, elle est pratiquement négligeable. On a constaté à la Des essais ont été faites pour étudier le comportement à

suite d'essais d'étalonnage que, grâce à un bon ajustage des l'abrasion de contacts électriques dont l'un des deux éléments de contacts entre pastilles d'argent et surface argentée de la barre, 45 contact est en aluminium recouvert de nickel puis d'argent, l'aula valeur initiale de R n'est que faiblement supérieure à la tre élément étant un doigt en cuivre comportant des pastilles de somme des deux résistances de contact entre la couche de nickel contact en argent brasées aux extrémités des éclisses, identique et le substrat qui se trouvent en série. Une évolution de R en à celui qui est représenté à la figure 7. Ce doigt est embroché fonction du temps traduit donc une évolution correspondante de comme dans le cas qui vient d'être décrit sur un tronçon de barre cette résistance de contact. Cette évolution a été étudiée au 50 en AGS/L de 40 X 6 mm de section, recouvert de 15 [xm de cours d'un essai de 1000 h pendant lequel le montage décrit a nickel plus 3 fxm d'argent de la façon décrite précédemment, été maintenu dans une enceinte à 200 °C en atmosphère d'air Un dispositif connu permet de faire subir au tronçon de barre à sec. la fréquence de 3.600 cycles/h des déplacements alternés dans Les résultats suivants sont chacun la moyenne de 10 essais son plan, d'environ 6 mm d'amplitude, le doigt, et, par consé-différents: 55 quent, les pastilles de contact en argent restant fixes. La surface de contact de ces pastilles avec la barre est la même que dans Résistance initiale 0,12 m Q l'exemple précédent, soit 9 mm2 pour chacune des pastilles. La

Résistance après 250 h à 200 °C 0,25 m Q force de serrage des deux éclisses l'une contre l'autre est égale-

Résistance après 500 h à 200 °C 0,31 m Q ment la même, soit 1 kg.

Résistance après 1000 h à 200 °C 0,27 m £2 60 Une alimentation stabilisé de type connu reliée, d'une part,

au doigt et, d'autre part, au tronçon de barre délivre un courant On voit qu'après une légère augmentation initiale, la résis- constant alternatif de 250 A qui traverse le contact entre barre tance de contact ne varie pratiquement plus en fonction du et doigt. Ce courant élève la température de la barre d'environ temps. II convient de remarquer que, par comparaison, des re- 75 °C au-dessus de l'ambiante (soit environ 100 °C pour une vêtements d'étain sur aluminium résistent mal à des séjours de 65 température ambiante de 25 °C).

quelques centaines d'heures à 200 °C, des phénomènes de diffu- On a effectué une série d'essais d'usure des contacts. Au sion de l'étain dans la sous-couche intermédiaire puis dans l'alu- cours de chacun de ces essais, le contact barre/doigt a subi 15 à minium sous-jacent se produisent rapidement. 20.000 cycles.

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On a suivi l'usure des contacts résultant du cyclage, à la fois par perte de masse et par variation de chute de tension.

Dans le tableau II ci-après, figurent les pertes de masse totales en mg résultant de l'usure des contacts entre la barre et le doigt. La chute de tension en mV au niveau de ces contacts est aussi indiquée. Elle a été mesurée entre l'extrémité des éclisses au niveau des pastilles de contact et la barre au voisinage immédiat de la zone de contact.

Ces résultats montrent une très faible usure des contacts, malgré de sévères conditions de frottement, et une diminution des chutes de tension de contact due peut-être à une sorte de polissage des surfaces de contact.

Ce dépôt d'argent permet donc de combiner les remarquables qualités d'une couche de nickel de grande adhérence déposée directement sur un substrat en aluminium avec les qualités bien connues de l'argent pour la réalisation de contacts électriques.

Tableau II Nombre de cycles effectués

Perte de masse totale des zones de contacts (en mg)

Chute de tension entre pastilles (23) et (24) au niveau des contacts avec la pièce (18) (enmV)

0

0

34 à 37

5.000

4,5

28 à 35

10.000

13

25 à 30

15.000

22

21 à 25

20.000

—

21 à 22

On voit que le procédé selon l'invention permet de réaliser des dispositifs de contact qui ont des caractéristiques de résistance aux sollicitations mécaniques et thermiques tout à fait remarquables qui les rendent aptes à l'emploi dans les condi-5 tions de travail les plus rigoureuses.

Ces dispositifs de contact peuvent faire l'objet de très nombreuses variantes qui ne sortent pas du domaine de l'invention.

On peut, en particulier, réaliser pour certaines applications des dispositifs dont les deux éléments de contact sont en alumi-io nium recouvert de nickel par le procédé suivant l'invention. On peut aussi revêtir l'un au moins des éléments de contact en aluminium d'une couche d'argent déposée sur une couche de nickel.

15 On peut aussi réaliser au moyen des dispositifs suivant l'invention toutes sortes d'appareils permettant d'établir ou d'interrompre des liaisons électriques et, en particulier, des prises de courant et des interrupteurs pour usage domestique ou professionnel, et aussi certains types de contacteurs ou disjoncteurs. 20 On peut aussi réaliser des conducteurs de grande longueur revêtus de nickel d'une extrémité à l'autre afin de pouvoir réaliser des contacts statiques en n'importe quel point.

25

On peut enfin envisager des dispositifs suivant l'invention comportant des pièces de contact en aluminium nickelé sur lesquelles on apporte par brasage une plaquette de contact en cuivre, ou en argent, ou en un alliage ou pseudo-alliage de contact, résistant à l'impact d'arcs électriques de courte durée et aussi à l'abrasion. Il est alors possible d'utiliser de tels dispositifs 30 pour l'établissement et la rupture en charge de circuits, et aussi pour des contacts glissants tels que ceux réalisés sur les collecteurs et la bagues.

C

1 feuille dessins

Claims (12)

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1. Procédé de fabrication d'un contact électrique résistant à de fortes sollicitations mécaniques et/ou thermiques, caractérisé en ce qu'on forme une couche de nickel de grande adhérence directement sur la surface d'une pièce à base d'aluminium, au moins sur la partie de cette pièce qui est destinée à participer au contact électrique.

2. Procédé selon la revendication 1 pour réaliser des contacts statiques en n'importe quel point d'au moins un conducteur de forme allongée, à base d'aluminium caractérisé en ce que l'on forme la couche de nickel d'une extrémité à l'autre de ce conducteur.

2

REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, selon lequel on recouvre, par voie électrolytique, au moins une pièce conductrice à base d'aluminium par un revêtement de nickel, caractérisé en ce que l'on effectue, en l'absence de courant électrique, un dépôt préalable d'une couche de nickel de faible épaisseur par rapport à celle de la couche définitive et que l'on élimine ensuite cette première couche avant d'effectuer le dépôt de la couche définitive par voie électrolytique.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on effectue, avant le dépôt préalable de la couche de nickel, un décapage de la pièce à revêtir.

5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'on effectue le dépôt préalable de la couche de nickel en mettant la pièce en aluminium à revêtir en contact avec un bain constitué par une solution aqueuse contenant:

HF : 5 à 50 g/1

H3BO3 : 10 à 60 g/1 Cl2Ni : 100 à 500 g/1

6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'on forme la couche de nickel définitive par dépôt électrolytique à partir d'un bain contenant du sulfamate de nickel, de l'acide borique et du chlorure de nickel.

7. Contact électrique obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 6.

8. Dispositif permettant d'assurer une liaison électrique par contact et comprenant au moins deux pièces conductrices agencées de manière à pouvoir être mises en contact électrique l'une avec l'autre, caractérisé en ce que l'une au moins de ces pièces conductrices est constituée par un contact électrique selon la revendication 7.

9. Dispositif selon la revendication 8, comprenant au moins une première pièce conductrice à base d'aluminium, revêtue de nickel, agencée de manière à pouvoir être mise en contact avec une deuxième pièce conductrice, caractérisé en ce que la deuxième pièce conductrice est revêtue, au moins dans la zone de contact entre ces deux pièces, par une couche d'argent.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le revêtement de nickel de la pièce conductrice à base d'aluminium est lui-même revêtu d'une couche d'argent.

11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'une au moins des pièces conductrices est constituée par un conducteur de forme allongée, à base d'aluminium, revêtu, d'une extrémité à l'autre, d'une couche de nickel adhérant directement au substrat.

12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que l'une au moins des pièces conductrices à base d'aluminium comprend un substrat en alliage d'aluminium renfermant, outre l'aluminium et les impuretés usuelles, 0,3 à 0,7 % en poids, de silicium ; 0,35 à 0,8 %, en poids, de magnésium ; et jusqu'à 0,5%, en poids, de fer.