Brevet FR2454680A1 — publié le 19801114

La presente invention concerne ltélectrotechnique et a notamment pour objets un contact mouillé par du mercure pour interrupteurs électriques et un procédé de fabrication d'un tel contact. Les contacts à mercure sont principalement destinés à être employés dans les appareils de fermeture et de coupure de circuits. On connaît largement des contacts à mercure pour les appareils de fermeture et de coupure de circuits, ayant une base en platine, fer, nickel ou métaux du sous-groupe du chrome (tungstène, molybdène), ainsi que des procédés de fabrication de ces contacts, consistant a mouiller la surface nettoyée de la base en métal solide (fer et nickel) avec du mercure, par immersion périodique de la base dans un milieu liquide contenant du mercure. Les métaux nobles constituant la base des contacts à mercure connus ont tendance à former avec le mercure des phases et des composés chimiques intermédiaires, qui, en s'accumulant à l'interface de contact, altèrent les caractéristiques électriques et dynamiques du contact à mercure et, par conséquent, abaissent sa fiabilité et sa longévité. Le contact à mercure connu, dont la base est en fer, est fabriqué par immersion périodique de la base en fer, nettoyée au préalable, dans un amalgame de sodium, à travers une solution faible d'acide minéral ou de l'eau. Le fer, ainsi que le nickel et les métaux du sous-groupe du chrome, ne réagissent pratiquement pas avec le mercure. Toutefois, ces métaux ont une instabilité thermodynamique résultant de leur activité électrochimique, qui s'accroit notablement au contact du mercure, lequel a un haut potentiel positif. I1 en résulte que ltinterface de contact mentionnée peut être le siège de processus électrochimiques entraInant la perte partielle ou complète d'adhérence entre le métal solide et le mercure. La probabilité et l'intensité de ces processus sont déterminés par la qualité du mouillage initial du métal solide par le mercure. Le procédé connu n1 assure pas la qualité requise du mouillage de la surface desdits métaux solides par le mercure, car, à l'interface de contact, il reste d'ordinaire sous le film de mercure des micro-cavités renfermant un milieu actif en ce qui concerne les réactions électrochimiques : restes d'acides, d'eau ou d'autres électrolytes utilisés au cours de la fabrication. Les micro-cavités constituent des foyers de processus électrochimiques dégradants, abaissant la stabilité et la longévité de l'interface de contact métal solide-mercure. On s'est proposé de créer un contact à mercure dont la base en métal solide serait douée d'une haute tenue physico-chimique et d'une grande inertie vis-à-vis du mercure, ainsi qu' un procédé de fabrication de ce contact à mercure qui assurerait la qualité qnsedumou!11ag de la surface de la base en métal solide par le mercure, en permettant ainsi obtenir une interface de contact métal solide-mercure d'une haute stabilité et d'une grande longévité. La solution consiste en ce que, dans le contact à mercure, d'après l'invention, la base en métal solide mouillé par le mercure est realisée en béryllium. La solution consiste aussi en ce que, dans le procédé de fabrication du contact à mercure, suivant lequel la base nettoyée en mutas solide est périodiquement plongée dans un milieu liquide contenant du mercure, d'après l'invention la base en béryllium est periodiquement plongée dans du mercure chimiquement pur, à travers un mélange constitué par une solution aqueuse saturée d'anhydride chromique et par une solution aqueuse à 40% d'acide fluorhydrique, ces solutions étant prises dans un rapport volumique de 1/1. Le contact à mercure et le procède de fabrication de ce contact, faisant l'objet de l'invention, assurent la qualité requise du mouillage de la surface de la base en métal solide par le mercure (absence de micro-cavités) et abaissent par cela meme fortement l'activité électrochimique de la base en métal solide au contact du mercure, ce qui se traduit par un accroissement de la stabilité et de la longévité du contact à mercure. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description d'un mode non limitatif de réalisation du contact à mercure et de mise en oeuvre du procédé de fabrication de ce contact conformément à l'invention. En tant que métal solide constituant la base, on utilise le béryllium, qui neSEeit avec le mercure. Dans une plage étendue de températures (jusqu'à quelques centaines de degrés), ce métal a une solubilité dans le mercure plus faible que celle du fer, du nickel, du tungstène et du molybdène (en moyenne de plus d'un ordre de grandeur). La longévité et la stabilite de l'interface de contact beryllium-mercure (à condition que le contact soit placé dans une enceinte étanche, dans l'atmosphère requise) ne sont déterminées que par la qualité du mouillage initial de la surface du béryllium par le mercure, c'est-à-dire par l'angle de mouillage 0 , caractérisé par la relation étant l'énergie superficielle à l'interface solide-gaz; d 2 > l'énergie superficielle à Ilinterface solide-liquide; # 3 , 11 énergie superficielle à l'interface liquide-gaz. La valeur de cos & est d'autant plus grande que #1 est grand et 3 petit, et la qualité du contact entre le film de mercure et la surface de la base en métal solide dépend du degré d'activation de la surface du béryllium immédiatement avant sa mise en contact avec le mercure. Le béryllium, débarrassé de son film d'oxyde, est doué d'une grande énergie superficielle Le procédé de fabrication du contact à mercure consiste à plonger périodiquement la base en métal solide (béryllium) dans du mercure chimiquement pur, à travers un mélange constitué par une solution d'anhydride chromique et par une solution d'acide fluorhydrique. Le mélange d'ahydrique chromique et d'acide fluorhydrique, en agissant en combinaison sur le béryllium et le mercure, nettoie et active bien leur surface. Les fluorures et les chromates de béryllium et de mercure résultant des réactions manifestent leurs propriétés tensio-actives et abaissent l'énergie superficielle 653 à l'interface mercure-gaz, en 3 améliorant ainsi le pouvoir mouillant du mercure. Pour préparer le mélange on utilise une solution aqueuse saturée d'anhydride chromique et une solution aqueuse à 40% d'acide fluorhydrique. Le mélange est pris dans le rapport volumique de 1/1. Une action catalytique est exercée sur le processus de mouillage par l'hydrogène atomique qui se dégage. La stabilité du contact à mercure obtenu par ce procédé est de longue durée quand le contact est placé dans une enceinte étanche sous un vide peu poussé (environ 1O1 ima Hg) ou dans une atmosphère de gaz inerte industriel. La fiabilité et la longévité du contact sont conservées quand il est utilisé dans des appareils à mercure de fermeture et de coupure de circuits, grâce au fait que l'interface de contact n1 est le siège d'aucun changement physico-chimique indésirable, entraSnant la destruction du contact. Pour une meilleure compréhension de l'invention on donne ci-après des exemples concrets mais non limitatifs de mise en oeuvre du procédé de fabrication du contact à mercure. Exemple 1. Une pièce en béryllium de forme requise, dont la surface a été dégraissée au préalable dans de l'acétone, est plongée à plusieurs reprises dans du mercure pur se trouvant dans un récipient sous un mélange constitué par une solution aqueuse saturée d'anhydride chromique et par une solution aqueuse à 40% d'acide fluorhydrique, prises dans le rapport de 1/1. Les immersions sont répétées jusqu'à ce que toute la surface du béryllium soit mouillée par le mercure, puis la pièce mouillée est lavée dans de l'eau et de l'alcool, après quoi elle est séchée dans un thermostat sous vide. Exemple 2. Une pièce-en beryllium, nettoyée au préalable avec un solvant organique, est placée dans un récipient contenant le mercure et le mélange, puis le recipient clos est retourné et légèrement secoué. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de realisation décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Contact à mercure du type comprenant une base en métal solide mouillé par du mercure, caractérisé en ce que la base en métal solide est réalisée en béryllium. 2. Procéde de fabrication du contact faisant l'objet de la revendication 1, consistant à plonger périodiquement la base nettoyée en métal solide dans un milieu liquide contenant du mercure, caractérisé en ce que la base en béryllium est plongée dans du mercure chimiquement pur, à travers un mélange constitué par une solution aqueuse saturée d'anhydride chromique et par une solution aqueuse à 40% d'acide fluorhydrique, ces solutions étant introduites dans un rapport volumique de 1/1.