Brevet FR2182123A1 — publié le 19731207

La présente invention est relative à une pâte permettant d'assurer une jonction entre articles de carbone et de graphite et, plus particulièrement, entre des électrodes de carbone. L'invention a pour but de fournir une pâte pouvant être appli-5 quée à un article de carbone ou de graphite et durcir au point de ne plus être collante et de permettre ainsi la manupulation des articles, cette pâte étant cependant capable de fondre et de former une liaison électriquement conductrice lorsqu'on met en contact des articles enduits de cette pâte et qu'on les chauffe. 10 Une telle pâte servant à joindre des articles de carbone ou de gaphite est consituée, conformément à l'invention, par un mélange de poise et d'une poudre électriquement conductrice, ce mélange étant suffisamment visqueux pour pouvoir s'appliquer à chaud sous forme d'une pâte tout en durcissant et en devenant pratiquement non col-15 lant aux températures ambiantes normales. La viscosité de la poix employée dans la pâte doit être choisie en fonction de la dimension des électrodes que l'on désire relier entre elles. Pour des électrodes très petites, d'un diamètre voisin de 7>5 cm, ou inférieur, cette viscosité doit, de préférence, être comprise entre 10.000 et 20 150.000 poises, mais pour des diamètres supérieurs d'électrodes, pouvant aller jusqu'à 61 cm inclusivement, la poix doit avoir une viscosité comprise entre 10 ex 10.000 poises à 15»5°C. La viscosité de la poix est importante principalement dans l'application de la pâte chaude. Pendant cette opération, l'électrode a 25 un effet de refroidissement et la variation de viscosité de la pâte qui en résulte dépend de la dimension de l'électrode. Il est avantageux de maintenir la pâte à une température aussi faible que possible pour éviter des transformations thermiques irréversibles ; il est donc plus commode d'utiliser des pâtes différentes pour des é-30 lectrodes de diamètres différents que de chauffer la pâte à des températures nettement supérieures à 80°C. On a également avantage à faire varier la proportion de poudre conductrice -formée de préférence de poudre de graphite- selon la dimension de l'électrode. Pour les petites électrodes mentionnées 35 plus haut, la proportion de poudre de graphite par rappox"t à la poix est comprise de préférence entre 10 et k0c,a, le pourcentage recommandé pour les plus grands diamètres se trouvant à l'extrémité inférieure de cette gamme ou en-dessous des valeurs utilisées pour les petites électrodes. 40 Le mode classique utilisé pour réunir des électrodes de carbone 73 15100 2182123 consiste à utiliser un raccord biconique fileté sur lequel se vissent les extrémités des deux électrodes à joindre grâce à des taran-dages ménagés dans ces extrémités. Si, comme il arrive souvent, les faces de jonction ne sont pas usinées avec précision, la jonction ne 5 forme pas un contact électrique continu d'une face à l'autre et la résistance de cette jonction est élevée. Il en résulte une élévation de la température lors du passage du courant dans l'électrode avec la possibilité d'une rupture de la jonction et d'une détériorisation des électrodes. 10 On tente actuellement de surmonter cette difficulté en insérant une réserve de poix dans une cavité ménagée dans le raccord. Lorsque le courant passe, la poix fond et il en résulte une amélioration de la jonction entre la partie filetée du raccord et les alésages ta-randés des éJectrodes. La poix ne pénètre pas la jonction entre les 15 faces extrêmes des électrodes. XI arrive couramment que 10 à 15 des jonctions entre électrodes soient de qualité médiocre, de telle sorte qu'une proportion réduite du courant traverse la jonction entre faces. Comme la majeure partie du courant passe alors par le raccord, la surchauffe de ce dernier donne lieu à des contraintes. 20 Par contre, en utilisant une pâte selon l'invention, on peut transporter les électrodes avec la pâte in situ, et quand on raccorde les deux électrodes pour former un joint la pâte vient s'étaler entre les faces extrêmes. Quand l'électrode entre dans le four, elle s'échauffe et la chaleur provoque dans la pâte des transformations chi-25 miques, en particulier, elle entraine une carbonisation de la pâte, ce qui augmente la conductivité de celle-ci et a pour effet de coller ensemble les faces extrêmes en augmentant ainsi la résistance mécanique du joint. La pâte doit avoir les propriétés suivantes : 30 1 - elle ne doit pas couler ni fluer après son application sur une face extrême d'électrode ; 2 - elle doit adhérer fortement à la surface de l'électrode et permettre ainsi la manipulation de cette électrode pendant son stockage et son transport ultérieur ; 35 3 - elle ne doit pas se transférer facilement sur les mains de 1'utilisateur. En dehors de la conductivité, la qualité importante de la pâte est sa viscosité. La pâte doit avoir la viscosité d'un pâté. Elle doit être assez collante pour adhérer à chaud à l'électrode, sans 40 coller aux doigts après refroidissement. 73 15100 3. 2182123 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-ront de la description qui va suivre, donnée a titre d'exemples non limitatifs. Pour fabriquer la pâte pour petites électrodes (diamètre de 5 l'ordre de 7»5 cm ou inférieur) une poix convenable est la poix spéciale dite " Spécial Pitch N° 3"» fabriquée par British Steel Corporation (Cliemicals Division). La poudre de graphite est line poudre électriquement conductrice convenable, telle que la poudre de graphite dite "Avare 189 Graphite", fournir par C.R. Averill Ltd. 10 Pour fabriquer une pâte selon l'invention, on mélange à la poix dans un récipient chauffé, la poudre de graphite réd'iite en grains de dimensions aussi fine que possible, mais ne dépassant pas 150 microns. A titre d'exemple, on fabrique une pâte selon l'invention, en 15 chauffant à 80°C JO parties de poix ("Spécial Pitch N° 3"» de viscosité égale à 100.000 poises à 15»5°c), la viscosité de la poix étant à cette température assez réduite pour que l'on puisse facilement y disperser par agitation 30 parties de poudre de graphite "Avare I89 Graphit" (ayant pour 9Sc,o des dimensions de grains inférieurs à 10 20 microns), de façon à obtenir un mélange homogène. Pour les électrodes de grande dimension (de plus de 7*5 cm de diamètre), et particulièrement dans le présent exemple, pour des é-lectrodes de 61 cm de diamètre, on prépare la pâte à partir de 7^ parties d'une poix dite "Spécial Pitch N° 4" fournie par British 25 Steel Corporation (Chemical Division) cette poix ayant une viscosité de 270 poises à 15S5°C. On chauffe la poix à 60°C, ce qui réduit suffisamment sa viscosité pour qu'on puisse y disperser facilement par agitation 26 parties de poudre de graphite "Avare 189" kO Pour éviter des difficultés qui se présenteraient si la couche 73 15100 ^ '2182123 de pâte coulait de la surface des grandes électrodes, l'épaisseur de cette couche de pâte ne doit pas excéder 1 mm. 73 15100 5. 2182123 - REVENDICATIONS. - 1 - Pâte servant à joindre des articles de carbone ou de graphite, caractérisée en ce qu'elle comprend un mélange de poix et 5 d'une poudre conductrice de l'électricité, ce mélange étant assez visqueux pour être appliqué à chaud sous forme d'une pâte tout en durcissant et en devenant pratiquement non collant aux températures ambiantes normales» 2 - Pâte selon la revendication 1, caractérisée en ce que la 10 viscosité de la poix est comprise entre 10 et 150.000 poises. 3 - Pâte selon la revendication 2, caractérisée en ce que la viscosité de la poix est comprise entre 10 et 10.000 poises. k - Pâte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est particulièrement adaptée pour joindre des électrodes de carbone 15 ayant un diamètre de l'ordre de 7»5 centimètres, ou inférieur, et en ce que la viscosité de la poix est comprise entre 10.000 et 150.000 poises et la proportion de poudre de graphite par rapport à la poix est comprise entre 10£> et kocjo. 5 - Pâte selon la revendication 1, caractérisée en ce que la 20 poudre de graphite a une dimension de particules pour 9&c/° inférieure à 10 microns.