Brevet FR2365870A1 — publié le 19780421

La présente invention concerne une matière pour contacts frittés utilisés pour les contacts électriques en argent et en ap moins un additif métalliqu. transformable par voie d1oxy- dation, incorporé. Des matêres frittées de ce genre ont été développées surtout comme produits pour fabriquer les contacts électriques. La valeur de ces matières est déterminée par leurs propriétés électriques (par exemple résistance électrique à l'intérieur de la matière, la résistance de contact à la surface de contact), par le comportement à l'arc électrique pendant l'enclenchement et le déclenchement (par exemple : pertes au feu, amorçage de l'arc, extinction de l'arc), les phinombses se produisant pendant le passage du courant dans le contact fermé (par exemple modification de la matière et soudure des pièces de contact , qui ne peuvent titre alors séparées que par un effort, que l'on appelle force de soudage") et par les propriétés mécaniques par exemple ( élasticité et dureté)0 A beaucoup de points de vues, l'argent est une matière premitre avantageuse, surtout à cause de a conductibilité. thermique et électrique, ilevEe::, mais il possède quelques défaut, comme par exemple une perte au feu dans l'arc électrique élevée, une force de soudage importante et une faible dureté. Comme le graphite se nouille mal par l'argent, on obtient par incorporation de particules de graphite dans l'argent, une matière ayant une très faible force de soudage, mais on forme dans ce cas une matière poreuse, pas très stable du point de sue mécanique dont la conductibilité thermique et électrique-est diminuée- . De ce fait, il se produit dans l'arc électrique un fort développement local de chaleur, ce qui fait que l'argent fond encore plus facilement, se vaporise et est projeté, de sorte qu'également la perte au feu de l'argent dans l'arc est influencée défavorablement par l'incorporation de graphite. Inversement, on peut a améliorer la perte au feu dans l'arc en incorporant des oxydes métalliques dans l'argent, mais en dehors d'une augmentation de la résistance électrique, la force de soudage reste élevée. Souvent plusieurs oxydes métalliques ont été aussi incor porés simultanément dans l'argent pour combiner les propriétés favorables de l'un des oxydes métalliques avec les propriétés favorables de l'autre oxyde métallique. Des matières de ce genre peuvent titre préparées en alliant l'argent aux métaux puis, par une oxydation interne de l'alliage, en transformant ceux-là en les oxydes métalliques, Mais fréquemment on part aussi d'un mélange d'argent en poudre et d'oxyde métallique en poudre, qui est transformé en produit fini par la technique de la mdtallur- gie des poudres. Toutefois, fondamentalement, les actions des divers additifs ne peuvent pas être combinées entre elles à volonté, car les propriétés du produit fini sont liés entre elles, de sorte que l'a.6 ioration d'une propriété entrasse nécessairement une altération des autres propriétés. L'éventail des propriétés de ces matières connues est de ce fait limité0 La présente invention propose une nouvelle matière à base d'argent dont les propriétés sont modifiées par des additifs métalliques transformables par voie d'oxydation .Les propri4- tés de la nouvelle matière doivent représenter un élargissement de l'éventail des propriétés des matières pour contacts dlec- triques et offrir une plus grande possibilité de disposer de matières appropriées pour contacts électriques dont les propri6- tés satisfassent largement aux conditions à remplir pour certains problèmes de connexion Ceci est obtenu grave à une satire pour contacts frittés en argent contenant au moins un additif métallique transformable par voie d'oxydation, l'additif métallique, conformément à la présente invention, ayant un taux d'oxygène inférieur à la stoechiomêtrie par rapport aux oxydes métalliques stables e L'additif métallique transformable par voie d'oxydation contient ainsi moins d'oxygène que dans le cas correspondant à la stoe chiométrie, où l'additif métallique existe intégralement sous la forme des oxydes stables. Une matière de ce genre pour contacts frittés peut par exemple entre préparée par le fait qu'un mélange intime qui est préparé à partir de la poudre d'un alliage argent-métal et de la poudre d'un oxyde métallique, est comprimée et frittée à l'abri de l'air.Comme par un processus atomique de migration, lequel est accéléré par la température de frittage élevée, une partie des atomes métalliques de l'alliage s'unit aux molécules d'oxydes métalliques de la poudre d'oxyde, des oxydes mixtes se forment dans ce cas aveo un taux d'oxygène inférieur à la stoe chiomdtriee Pour cette matière, il s'agit ainsi non pas d'une simple ooexistence d'un alliage argent-métal et d'un oxyde -mé- tallique, mais de la formation d'une nouvelle matière dont les propriétés sont différentes de celles d'un alliage argentmétal ou bien de celles d'une matière frittée argent-oxyde mé- tallique.Cela permet de réunir entre elles les propriétés des diverses matières pour contacts dma nna seule matière. Ainsi , par exemple par un choix approprié des additifs métalliques transformables par voie d'oxydation, des matières peuvent être pré pares pour les contacts électriques, qui sont particulièrement valables en ce qui concerne les pertes au feu, la force de soudage et/ou la résistance électrique. Pour la préparation de la matière pour contacts, une voie préférée est décrite, dans laquelle une poudre composite argentoxyde métallique, qui est obtenue par exemple par oxydation interne d'une poudre d'alliage, et une poudre métallique, préparée par exemple par électrolyse. sont langées, corprimdes pour former une pièce pour contacts et frittées en l'absence d'air. La grosseur des particules de la poudre à utiliser est de pr6- férence inférieure à 60 pi. La compression peut s'effectuer avantageusement sous des pressions comprises entre 500 et 1000X106 Ps . Le frittage peut s'effectuer en particulier pendant une demi-heure à deux heures sous une atmosphère de gaz protecteur, à des températures auxquelles, l'additif métallique non oxydé existe en phase liquide. Par compression ultérieure à froid ou bien à chaud, la m tière peut se compacter et ainsi la forme finale de la pièce de contact peut dtre obtenue. Si un semi-produit ayant une structure correcte est désiré , des pièces com- primées de grandes dimensions peuvent titre frittées puis filées à la presse ou laminées. Si, pour préparer la poudre d'alliage et la poudre d'oxyde métallique on utilise le mime métal que la matière de départ,on obtient alors une matière pour contacts frittés ne renfermant qu'un additif métallique transformable par oxydation. Mais avantageusement, on peut aussi partir de métaux différents, ce qui permet d'obtenir des oxydes mixtes de métaux différents. Ainsi on a davantage de possibilités pour réaliser la combinaison des propriétés de la matière pour contacts. Avantageusement, le taux d'oxygène de la matière pour contacts frittés est compris entre 50 et 95 %, en particulier entre 60 et 90 % du taux stoechiométflque d'oxygène Par l'ana- lyse chimique des additifs métalliques et du taux d'oxygène, la concentration en oxygène inférieure i la stoechiométrie peut titre rigoureusement déterminée dans le produit fini. Souvent, compa- rativement aux produits comportant des additions stoechiomdtri- ques d'oxydes, des différences de structure de la matibre sont également observables. Comme métaux de départ pour les additifs métalliques transformables en oxyde, on peut citer par exemple Cd, Zn, Sn, Ni ou Mg. Mais on peut aussi utiliser d'autres métaux dont les oxydes, au cours de la préparation des matières pour contacts par la métallurgie des poudres, sont habituellement ajoutés à l'argent. Comme, selon le type des additifs métalliques utilisés, on obtient des propriétés différentes de la matière, le choix des additifs à utiliser se détermine en fonction des conditions propres à chaque cas. La présente invention est illustrée par l'exemple de réalisation descriptif et non limitatif ci-après. EXEMPLE -k > our oes pièces de contact dans des appareils de distribu- tion à basse tension, une matière est recherchée, qui présente simultanément une faible perte au feu dans l'arc électrique et une faible force de soudage. Pour cette utilisation, on envisage comme particulièrement avantageuse une matière pour contacts frittés qui est prdparée conformément à la présente invention de la manière suivante Par oxydation interne d'une poudre d'alliage composée de 88 parties en poids de Ag et de 12 parties en poids de Cd, on prépare une poudre composite.Un mélange composé de 95 % en poids de la poudre composite-et de 5 * en poids d'une poudre de cuivre électrolytique, dont la grosseur des particules est inférieure à 60 ps, est transformé par compression en une pièce moulée, (pièce pour contacts) avec une pression de 600 à 800X106 Pa. Alors que la température de l'eutectique pour AgCu est de 780 C, on effectue le frittage de la pièce pressée à environ 820 C. Qfl fritte pendant environ une heure sous atmos phère d'azote.Il se produit alors une phase liquide qui acc6- libre le processus atomique de migration et provoque la combinaison des atomes de Cu à l'intérieur des particules de la poudre composite AgCdO , avec les molécules de Cd0 et il se forme un oxyde mixte (CdCu). Pour cette formation d'oxyde, on ne dispose que de l'oxygène lié dans le Cd0 qui ne suffit pas à la formation de molécules de Cu0 stables. L'oxyde nixte présente ainsi un taux d'oxygène inférieur à la stoechiométrie. La pièce formée est ensuite encore compactée par compression ultérieure et mise sous Z forme finale. Dans un interrupteur pour essai (décrit dans la revue. "Werkstofftechnik" , 7ème année, 1976), les pièces pour contacts préparées de cette façon sont essayées sous un courant de d*- marrage I de 1000 A et un courant de coupure I de 1500 A Par comparaison on utilise des pièces pour contacts obtenues à partir d'une matière composite AgCdOCoO , qui ont été préparées par le procédé usuel de la métallurgie des poudres, et qui présentent le meme rapport Ag:Cd:Cu que la matière pour contacts frittés de la présente invention. En vue d'évaluer les propriétés de couplage des pièces pour contacts, la somme de la force de soudage (mesuré en/) Newtons et de la perte au feu (mesuré en mg pour 1000 couplages) est déterminée dans des conditions normales. Les pièces pour contacts fabriquées à partir de la matière pour contacts frittées de la présente invention, montrent alors par comparaison une valeur supérieure 4'environ 30 % . Ces pièces sont appropriées de ce fait en particulier pour la construction d'appareils de distribution à basse tension, par exemple des contacteurs-disjoncteursj où il est possible d'augmenter la puissance de démarrage. REVENDICATIONS 1. Matière pour contacts frittés utilisés pour les contacts électriques en argent et en au moins un additif mtallique transformable par oxydation, incorporé, caractérisée par le fait que l'additif métallique présente un taux d'oxygène inférieur à la stoechiométrie par rapport aux oxydes métalliques stables. 2. Matière pour contacts frittés selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le taux d'oxygène s'élève à 50 95 ,' du taux stoechiométrique d'oxygène. 3. Matière pour contacts frittés selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le taux d'oxygène s'élève a 60 - 90 % du taux stoechiométrique d'oxygène