Brevet FR2158419A1 — publié le 19730615

Le fonctionnement correct d'un disjoncteur à vide dépend pour beaucoup de la possibilité de maintenir pendant un temps prolongé dans les tuyères du disjoncteur hermétiquement fermées des pressions de gaz suffisamment faibles, correspondant au but de l'utilisation. Des élévations inopportunes de pression dans les tuyères peuvent être provoquées aussi bien par des gaz pénétrant de 1 exterie-ar que par des gaz dégagés par les piaces de construction se trouvant à l'intérieur des tuyères telles que les électrodes de contact. On peut assurer un fonctionnement correct du dispositif en utilisant des matériaux de grande pureté et en éliminant les impuretés occasionnelles lors de la fabrication des électrodes. Pour obtenir des matériaux de grande pureté à partir des matières techniquement pures, on applique actuellement des méthodes consistant à éliminer Les impuretés gazeuses ou se décomposant facilement dans les gaz, par cristallisation dirigée et contrciêe de la matière en fusion dans une atmosphère chimiquement inerte ou en recherche a obtenir un rapport surface-volume determiné des cristallites formes. La fusion d'un alliage de ce matériau doit également s'effectuer dans une atmosphère inerte ou dans le vide.Une autre possibilité d'obtention d'un matériau de grande pureté pour la fabrication d'électrodes de contact offre la méthode dite de la zone fondue où la fusion s effectue dans un gaz inerte ou dans le vide, la fusion subséquente d'alliages de ce matériau s'effectuant également dans le vide. L'oxygène et les oxydes facilement décomposables constituent comme on le sait, les impuretés les plus gênantes dans les matériaux pour électrodes de contact, c'est pourquoi pour diminuer la quantité d'impuretés dégageant des gaz, on procède habituellement à une désoxygénation dans le vide avec formation d'oxydes stables. Pour cela on ajoute à la matière servant à la fabrication d'électrodes de faibles quantités d'un métal ayant une grande affinlts pour l'oxygene et formant avec celuici des oxydes stables qui n- se décomposent pas dans La haute température de la racine de l'arc lectrique. A la place d'un métal, on peut ajouter comme désoxydant du silicium en quantité dépendant de la teneur en oxygène, qui se combine d'abord avec ce dernier pour former du bioxyde de silicium et puis, à haute température, réagit avec ltoxygene pour donner du protoxyde de silicium condensable. En principe tous les procédés de fusion ayant trait a la préparation délectrode3 de contact s'effectuent dans le vide. L'inconvénient des procédés habituels est qu'ils sont très longs et qu ils exigent un appareillage coûteux et encombrant. Le but de l'invention est de simplifier la préparation d'un matériau pour électrodes de contact et d'en réaliser la fabrication a moindres frais. L'objectif de I invention est de réaliser un procédé de fabrication d'un matériau pour électrodes de contact pour disjoncteurs à vide permettant d'éviter l'application de la méthode de la zone fondue et de la fusion dans le vide, avec es inconvenients. Le procédé selon l'invention est caractérise en ce que le cuivre ou argent techniqiement pur est débarassé des gaz dissous et non dissous, principalement de l'oxygène, par fusion dans une atmosphère réductrice d'un gaz de protection de préférence, l hydrogène, la solidification de la fusion sneffectuant également en atmosphare de gaz protecteur. A la fusion de cuivre ou d'argent, on peut ajouter, comme composants d'alliages, des métaux tels que le bismuth ou le plomb ou des métalloides, comme par exemple, le silicium; Le coulage des électrodes et la fusion de la matière de départ peut s'effectuer dans une même opération.Dans le cas d'utilisation de cuivre ou d'argent comme matière d'imprégnation, l'imprégnation du squelette et la fusion de la matière de depart peut, de même, s'effectuer dans une seule opération. Pour éviter la formation de bulles et améliorer lneffet de purification on procède à la soliditîcation controlée du matériau par réfri gération dissymétrique. Ls avantages de ce procedé consistent en ce que l'on peut utiliser pour la fabrication d'électrodes de contact pour disjoncteurs à vide du cuivre ou de l'argent techniquement pur du commerce, sans qu'il soit nécessaire de procéder à la purification de ces métaux de départ par la méthode de la zone fondue ou la fusion dans le vide. Par la suppression de ces longues et couteuses opérations, on obtient une diminution considerable des frais de fabrication des électrodes de contact. Le procède selon l'invention est illustré par un exemple de réalisation non limitatif ci-après. On prélève un tronc on de grandeur voulue dans une barre de cuivre ou d argent techniquement pur et on nettoie sa surface de la manière connue par dégraissage et décapage. On place le tronçon rincé er éché dans un creuset de graphite et on chauffe dans une atmosphère d'hy- drogène à la température de 1250 C que l'on maintient durant 30 minutes. Ensuite on refroidit jusqu'à la température ambiante , également dans une atmosphère d'hydrogène. L'hydrogène utilisé doit étre techniquement pur. Le cuivre ou l argent solidifié dans le creuset et débarrassé de l'oxygène peut être immédiatement usiné par enlèvement des copeaux, pour donner aux électrodes la forme nécessaire Pour la fabrication des électrodes selon le procédé de coulage et d'imprégnation le mil purifie deit subir une deuxième fus ion dans une atmosphère d hydrogène Mais il est également possible de reunir dans un- meme opération la fusion de la matière de repart et le coulage des électro- des, ainsi que l'imprégnation du squelette de tungstène ou de molybdène, 1 le métal en fusion étant subséquemment coulé dans la forme et solidifié dans celle-ci en atmosphère d'hydrogène, ou d impregner le squelette garni d'assez grands morceaux de cuivre ou d argent par 1 fusion de ces morceaux de métal à la température de 12300 G. Lors de l'im prégnation, la fusion et la solidificatiob du métal s effectue également en atmosphère d'hydrogène Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple de reat isation ci-dessus décrit à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé de préparation d'un matériau approprié à la fabrication d'électrodes de contact pour disjoncteurs à vide, caracterise en ce que le cuivre ou l'argent techniquement pur est débarrassé des gaz dissous et non dissous, principalement de l'oxygène) par fusion dans une atmosphère réductrice d un gaz de protection, de préférence l'hydrogène, la solidification de la fusion s'effectuant également en atmosphère de gaz de protection. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fusion de cuivre ou d'argent est additionnée de métaux tels que le bismuth ou le plomb, ou de métalloïdes comme par exemple silicium, comme composants d'alliages. 30) Procédé selon les revendications 1 et 2. caractérisé en ce que le coulage des électrodes et la fusion de la matière de départ steffectue dans la même opération. 4 ) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérise en ce que lors de l'utilisation de cuivre ou d'argent comme matériau d'imprégnation, l'imprégnation du squelette et la fusion de la matière de départ s'effectue dans la même opération. 50) Procédé selon liune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on procède à la solidification contrôlés du matériau par réfrigération dissymétrique, afin d'éviter la formation de bulles et amé- liorer l'effet de purification. 60) Les électrodes obtenues selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5.