Brevet FR2007490A1 — publié le 19700109

"a présente invention concerne ltobtention d'un produit pour contact électrique. On utilise de plus en plus des produits à base d'oxyde de cadmium et d'argent pour réaliser des contacts électriques dans de nombreuses applications du domaine de l'électricité0 Ces produits ne présentent pratiquement pas de tendance au collage dans les applications à passage intermittent et ils manifestent une faible résistance qui leur donne une meilleure capacité de transport du courant. Lorsqu'on les utilise pour des contacts électriques, on réalise habituellement ces produits sous forme de bandes qui sont ensuite fixées sur une matière support convenable telle que par exemple de l'acier inoxydable afin de constituer le contact électrique. Cette matière support constitue le corps du contact et la fixation se fait normalement par soudage ou brasage. On a cependant constaté que des produits pour contact à base d'oxyde de cadmium et d'argent sont difficiles à fixer directement sur l'acier inoxydable de support par l'intermédiaire-d'une matib- re de brasage. C'est pourquoi on double d'abord les bandes d'oxyde de cadmium et d'argent avec une couche d'argent. Ce doublage d'argent constitue alors une surface sur laquelle on peut appliquer des moyens de brasage pour fixer le produit à base d'oxyde de cadmium et d'argent sur l'acier inoxydable. L'application d'un tel doublage d'argent sur la bande d'oxyde de cadmium et d'argent ntest cependant pas sans présenter des problèmes. C'est ainsi que souvent,dans les produits doublés d'argent de la technique antérieure, une couche épaisse d'oxyde de cadmium se présente au voisinage de l'interface du doublage ou sur cette interface. L'existence de cette couche entratne une détérioration de la fixation de la bande sur l'acier inoxydable en raison de la faible résistance mécanique de l'oxyde de cadmium. En outre, lors de l'application du doublage d'argent, il est hautement souhaitable, afin de faciliter la manipulation, que l'argent soit appliqué sur un produit relativement épais, par exemple de 0,95 cm ou plus.Pour cette raison, on applique l'argent de préférence sur un alliage de cadmium et d'argent en vue de réaliser l'oxydation à un stade ultérieur, plutôt que sur un alliage d'oxyde de cadmium et d'argent, étant donné qu'il est difficile de réduire l'épaisseur d'un tel oxyde sans qu'il apparaisse deS9uptu- res. Cependant, lorsqu'on applique le doublage d'argent sur un alliage de cadmium et d'argent, le cadmium a une forte tendance à subir une migration vers l'argent ou au moins- vers la surface sur laquelle cet argent est appliqué, ce qui entratne l'apparition de la couche d'oxyde de cadmium mentionné plus haut. C'est pourquoi l'invention a pour but l'obtention d'un produit pour contact électrique constitué par un corps d'oxyde de cadmiumet d'argent sur lequel est appliquée une couche d'une matière de conductivités thermique et électrique élevées et facilement mouillable en'vue d'un brasage ultérieur, ce produit ne devant pas être riche en oxyde de cadmium à l'interface entre cette couche et le produit à base d'oxyde de cadmium et d'argent. L'invention a également pour but de prévoir un procédé d'obtention d'un produit pour contact électrique à base d'oxyde de cadmium et d'argent auquel est liée une couche d'argent ou autre et dans lequel une barrière est établie contre la migration du cadmium au voisinage de la surface à laquelle est liée la oouche d'argent ou autre ou sur cette surface. Selon l'invention, le produit pour contact électrique coMprend un corps d'oxyde de cadmium et d'urgent présentant une région riche en argent couverte par une zone relativement mince d'oxyde de cadmium et d'argent et une couche d'une matière de conductivités thermique et électrique élevées et facilement mouillable, liée à cette zone d'oxyde de cadmium et d'argent. L'invention a également pour objet un procédé qui permet de réaliser un produit pour contact électrique présentant une couche d'une matière de conductivités thermique et électrique élevées et facilement mouillable, appliquée sur un produit à base d'oxyde de cadmium et d'argent, ce procédé consistant à oxyder intérieurement une partie d'un produit à base de cadmium et d'argent, à appliquer la couche considérée sur la partie partiellement oxydée, puis à compléter l'oxydation intérieure du produit à base de cadmium et d'argent. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés et à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 illustre 1'enchatnement des diverses opdra- tions utilisées pour mettre en oeuvre l'invention. La figure 2 représente une section transversale d'un produit à base de cadmium et d'argent et en illustre l'6tat à différents stades d'un procédé conforme à l'invention. La figure 3 représente la structure microscopique d'une partie d'un produit pour contact conforme à l'invention et montre la couche liée au produit à base d'oxyde de cadmium et d'argent. Dans un produit pour contact à base d'oxyde de cadmium et d'argent de la technique antérieure, auquel est liée une couche d'argent, il existe habituellement, ainsi qu'il a été mentionné plus haut, un dépot épais d'oxyde de cadmium à l'interface entre la couche d'argent et l'oxyde de cadmium et d'argent. Avec une structure microscopique de ce type, on a constaté que, même avec la couche d'argent agissant comme moyens de mouillage pour le brasage ultérieur, il est très difficile de fixer d'une façon sre le produit pour contact électrique à base d'oxyde de cadmium et d'argent sur une matière support telle que de l'acier inoxydable. De façon plus particulière, avec la forte concentration en oxyde de cadmium qui se présente à l'interface de brasage lorsqu'on n'utilise pas de couche d'argent ou à l'interface entre le corps d'oxyde de cadmium et d'argent et la couche d'argent lorsqu'on utilise une telle couche, il se produit une perte dans la résistance mécanique de la fixation de la matière de base en raison de la faible résistance mécanique de la couche d'oxyde de cadmium. Or, cette difficulté a pratiquement été éliminée par la présente invention. En effet, comme le montrent les figures 1 et 2 qui illustrent les opérations particulières utilisées pour mettre le procédé conforme à l'invention en oeuvre, on prépare dans une opération 1 un produit à base de cadmium et d'argent 18. Ce produit peut se présenter sous diverses formes, par exemple en feuilles ou en bandes, et on peut y utiliser différentes .proportions d'argent et de cadmium.En général, dans la mise en oeuvre de l'inventison, il peut y avoir environ 2, X à 15 de cadmium-par rapport au poids total du produit 18, le complément étant essentiellement de l'argent. Comme pourcentages particuliers de cadmium en poids à l'intérieur de ce domaine, on peut citer 2,2%, 4,54du 9%, 12%, 13,4 et 15% de cadmium, le complément étant de l'argent. Le produit cadmium-argent est alors, dans une opération 2, oxydé intérieurement de telle façon que soit oxydée une partie de ce produit de manière à constituer des zones relativement minces d'oxyde de cadmium et d'argent 16 et 16'. Ces zones servent de barrières et il est nécessaire qu'elles soient assez épaisses pour empocher le cadmium du reste du produit 18 de les traverser lorsqu'on applique sur la surface une couche d'une matière de conductivités thermique et électrique élevées et facilement mouillable en vue d'un brasage, par exemple d'argent, de. cuivre, d'aluminium ou d'or. On réalise en général l'oxydation en faisant passer la matière à travers un four et dans une atmosphère oxydante telle que de l'air ou de l'oxygène et en chauffant cette matière à une température maximale de 8250C et de préférence danse e domaine de 800 à 8250 C. Le temps nécessaire pour que se forme la zone 16 dépend de la quantité de cadmium dans la matière et de l'épaisseur nécessaire pour la couche. Pour une matière contenant de 2 à 15 en poids de cadmium, on a constaté que la durée d'oxydation doit être d'environ 15 à 20 mn de façon à obtenir une épaisseur suf fisante d'approximativement 0,025 mm pour la zone 16. Lors du passage de la matière à trayeurs le four, on ne prend aucune pr6- caution particulière pour s'assurer qu'il n"y aura une couche d'oxyde de cadmium et d'argent que sur une face.Ainsi l'oxygène de l'atmosphère oxydante pénètre dans la matière par toutes ses faces et toutes ses extrémités et il donne par conséquent l'autre zone 16'. Le point important est cependant qu'ait lieu seulement une oxydation suffisante pour que l'on obtienne des zones relativement minces 16 et 16' destinées à servir de barrières. S'il se présente de faibles quantités d'oxyde de cadmium qui soienttachées ou ternies à la surface du produit, on nettoie celui-ci dans une opération 3. Ce nettoyage peut se faire par brossage mécanique ou en utilisant un produit de nettoyage de l'argent convenable, tel que par exemple de l'acide chlorhydrique. On applique une couche d'argent sur le produit dans une opération 4. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué, on peut également utiliser du cuivre, de l'aluminium, de l'or ou toute autre matière facilement mouillable. On applique habituellement cette couche à l'aide d'un procédé de fixation par laminage à chaud. Avant cette opération de laminage à chaud, on prépare sabord un stratifié du produit et de la couche d'argent.Comme le montre la figure 2, on étend une bande 20 d'argent sur la surface sur laquelle doit être appliquée la couche d'argent. Afin d'assurer un brasage convenable du produit final à base d'oxyde de cadmium et d'argent sur la matière de support utilisée pour constituer des contacts électriquels, l'épaisseur de la bande 20 doit au minimum être de 0,127 mm en dimension finale ou, d'une façon plus générale, d'environ 5 à 10% de l'épaisseur du produit cadmium-argent 18. On soumet alors le stratifié à une préchauffage dans un four à une température d'environ 800 à 825il et dans une atmosphère oxydante, sur une période limitée à environ 15 à 25 mn de façon à ce que l'oxydation du produit cadmium-argent ne soit pas totale.Cette durée et la température à laquelle on chauffe le stratifié dépendent des caractéristiques de laminage de la matière, caractéristiques qui dépendent elles-mames de la quantité de cadmium présent. C'est au cours de l'opération de préchauffage que la zone barrière 16 présente plus d'importance. Elle prévient une migration, ou diffusion, du cadmium du produit cadmium-argent 18 vers l'argent ou vers l'interface entre la couche d'argent et le cadmium-argent. Une telle migration provoquerait en effet la formation d'une cou ohe épaisse d'oxyde de cadmium à l'interface de la couche d'argent, ce qui se présente couramment dans les produits de la technique antérieure lorsque ceux-ci sont complètement oxydés. Une fois le stratifié prdpard, on le fait avancer à travers des moyens de laminage convenables qui ont été chauffés au préalable à une tem pérature d'environ 300 à 450iC de façon à laminer et à souder par pression la bande dtargent 20 sur le produit 18.Au passage à travers le dispositif de laminage, ltépaisseur du stratifié seXrou- ve notablement réduite, la réduction étant 'environ 10 à ss en épaisseur avec une valeur optimale k environ 20%. Le stratifié peut ensuite, dans une opération 5, être laminé un certain nombre de fois afin de réduire son épaisseur jusqu'à sensiblement la valeur finale désirée. Ce laminage peut s'effectuer soit à chaud, soit à froid à la température ambiante. Comme le montre la figure 3, une fois le laminage terminé, on oxyde intérieurement, dans une opération 6, le produit cadmium-argent 18 dont une partie a été oxydée et auquel est liée la couche d'argent, de façon à rendre l'oxydation totale de ma ni ère à ce que tout le produit 18 soit oxydé pratiquement complètement. On réalise cette oxydation d'une façon analogue à celle de l'opération d'oxydation initiale 2. L'oxygène va également pénétrer dans la couche d'argent 20 qui a été liée au corps, mais il n'y aura pratiquement pas de pénétration du cadmium du produit 18 vers l'interface entre la couche d'argent et ce produit en raison de la présence de la barrière d'oxyde de cadmium et d'argent 16.Le temps suffisant pour rendre totale l'oxydation dépend de la quantité de cadmium présente dans le produit cadmium-argent initial et de l'épaisseur de ce produit. Une fois le produit tota lement oxydé, on peut, dans une opération 7, le laminer si nécessaire jusqu'à la dimension définitive. Comme le montre en particulier la figure 3 sur une partie, le produit final comprend un corps 18' d'oxyde de cadmium et d'argent 18" présentant une région riche en argent 24 couverte par une zone relativement mince 16 d'oxyde de cadmium et d'argent et par une couche d'argent 20 liée à la zone 16 de l'oxyde de cadmium et d'argent; On peut alors braser ce produit sur une matière support convenable telle que de l'acier inoxydable, èe qui permet de réaliser un contact électrique.Après oxydation pratiquement totale, la quantité d'oxyde de cadmium et d'argent présente dans les parties 18" et 16 est d'environ 2 à 1741; en poids par rapport à la matière de ces parties, le complément étant es Oentiellement de l'argent. Comme pourcentages particuliers de l'oxyde de cadmium dans cet intervalle, on peut citer des valeurs de 2,6fi, 5%, 10%, 13,4fi, 15% et 16,8y, le complément étant dans chaque cas essentiellement de l'argent. A titre d'exemple, on peut lier de la façon suivante des couches d'argent sur des bandes d'une épaisseur de 7,6 mm réalisées dans des alliages de cadmium et d'argent présentant respectivement ss et 14,3% de cadmium par rapport au poids des bandes. On peut d'abord oxyder les bandes dans dgl'air, à une teipérature de 800 à 825-C et pendant 15 à 20 an de façon à obtenir une zone barrière 16 d'une épaisseur d'au moins 0,025 zin. Sur l'une des surfaces de chacune de ces bandes partiellemefit oxydées, on peut appliquer une couche d'argent de 0,84 mm en préparant d'abord un stratifié avec la bande et la couche, puis en liant la couche par laminage à chaud à une température de 350 à 450 C. On peut réduirftes bandes avec leur couche d'argent à une épaisseur de 1,68 mm de façon à obtenir une réduction b 20%. On peut alors réduire la bande laminée avec sa couche d'argent jusqu'à une épaisseur finale par laminage à la température ambiante. On peut alors compléter l'oxydation des bandes de cadmium et d'argent présentant les couches d'argent, par oxydation de ces bandes dans de l'air et pendant 70 à 75 heures. La composition finale du produit pour contact constitué par les bandes d'oxyde de cadmium et d'argent est d'environ 10 à 15 d'oxyde de cadmium en poids, une couche d'argent d'une épaisseur d'environ 0,318 mm étant liée à chaque bande. On peut utiliser des modes opératoires analogues pour réaliser des bandes d'oxyde de cadmium et d'argent auxquelles sont liées des couches d'argent, pour les autres pourcentages d'oxyde de cadmium et d'argent mentionnés. On obtient ainsi un produit pour contact électrique qui peut être fixé plus facilement sur une matière support telle que de l'acier inoxydable de façon à constituer un contact. Etant donné qu'il n'existe pas de couche épaisse d'oxyde de cadmium à l'interface entre la couche d'argent et l'oxyde de cadmium et d'argent, on utilise avec beaucoup plus d'efficacité l'argent comme moyen de mouillage pour un brasage ultérieur. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication'd'un produit pour contact électrique présentant une couche d'une matière de conductivités thermique et électrique élevées et facilement mouillable appliquée sur un produit à base d'oxyde de cadmium et d'argent, selon lequel on oxyde intérieurement une partie du produit à base de cadmium et d'argent de façon à constituer une zone mince d'oxyde de cadmium et d'argent et on lie à cette zone la couche de matière conductrice, puis on rend totale l'oxydation intérieure du produit à base de cadmium.et d'argent 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qué, avant d'appliquer la couche, on oxyde le produit à base de cadmium et d'argent pendant environ 15 à 20 mn et à une température comprise entre 800 et 850-C. ).- Procédé selon la revèndication 1, caractérisé par le fait que la couche de matière conductrice est en argent, en cuivre, en aluminium ou en or et de préférence en argent. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 9, ca caractérisé par le fait qu'on latine d chaud l'argent sur la surfa- ce partiellement oxydée du produit à base de cadmium et d'argent, qui se présente par exemple sous forme d'une bande, et qu'on lamine la bande doublée d'argent jusqu a approximativement la dimension finale, apr & quoi on rend totale l'oxydation de la bande 'cadmium-argent munie du doublage d'argent et on brase cette bande sur une matière support telle que de l'acier inoxydable par l'in termédiaire du doublage d'argent. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'on nettoie la bande cadmium-argent partiellement oxydée avant de laminer à chaud le doublage d'argent sur cette bande. 6.- Procédé selon ltune des revendications 1 à 5, ca ractérisé par le fait qu'on applique une couche de matière conductrice telle que de l'argent d'une épaisseur' comprise entre 5 et 10% par rapport à l'épaisseur du produit cadmium-argent y compris sa zone partiellement oxydée. 7.- Produit pour contact électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps d'oxyde de cadmium et d'argent présentant une région riche en argent couverte par une zone relativement mince d'oxyde de cadmium et d'argent et une couche d'une ,matière de conductivités thermique et électrique élevées et faci lement mouillable liée à cette zone d'oxyde de cadmium e'argent. 8.- Produit selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la quantité d'oxyde de cadmium dans le produit à base d'oxyde de cadmium et d'argent est comprise entre 2 et 17% en poids le complément étant essentiellement de l'argent. 9.- Produit selon la revendication 7 , caractérisé par le fait que la zone d'oxyde de cadmium et d'argent présente une épaisseur d'au moins 0,025 mm. 10.- Produit selon la revendication 7 > caractérisé par le fait que le corps se présente sous la formè d'une bande et qu'il est brasé sur une matière support telle que de l'acier inoxydable.