Brevet FR2454194A1 — publié le 19801107

La présente invention concerne un élément de contact électrique, et en particulier un élément de contact électrique comportant des zones sélectionnées plaquées de palladium, appliquées seules ou en combinaison avec de l'or, ainsi que le procédé de réalisation de cet élément de contact. L'utilisation de contacts électriques plaqués de métaux nobles est bien connue et couramment utilisée dans l'industrie électronique. On a couramment recours au plaquage pour accroître les propriétés électriques du contact et réduire la corrosion. Bien qu'on ait utilisé plusieurs métaux nobles dans le passé, on s'est aperçu que l'or était le plus approprié, étant non seulement hautement conducteur et ductile, mais également inerte à la plupart des agents extérieurs et applicable par des procédés de plaquage électrolytiques. Ces dernières années toutefois, l'augementation constante du prix de ltor a éveillé l'intérêt pour une utilisation d'autres métaux nobles susceptibles de le remplacer pour ces utilisations. Dans le passé, on a utilisé, avec quelque succès, le palladium pour effectuer le plaquage de contacts électriques. Par exemple, on l'a utilisé pour le revêtement de divers contacts électriques performants tels que ceux des tours automatiques. Toutefois, en raison du caractère relativement cassant du palladium électroplaqué, il s'est avéré nécessaire, dans la plupart des cas, d'effectuer un traitement thermique ou une recuite des contacts plaqués au palladium, après le plaquage. Dans le cas des contacts électriques estampés et mis en forme à partir d'une feuille métallique, le palladium s'est révélé inapproprié en raison de son caractère cassant qui empêche une mise en forme soignée. Une recuite antérieure à la mise en forme risque d'altérer les propriétés physiques du métal de base.En conséquence, le palladium n'a pas été utilisé avec succès dans le cadre de la fabrication d'éléments de contact estampés dans une feuille métallique. La présente invention se propose de réaliser un élément de contact électrique réalisé d'une pièce, découpé dans une feuille métallique, comportant des zones plaquées d'une couche ductile et malléable de palladium. Cette invention tire son avantage du développement récent réalisé dans le domaine des bains électrolytiques de palladium, permettant d'accroître la ductilité des couches de plaquage résultantes. De façon préférentielle, le plaquage au palladium est recouvert d'une couche superficielle ou film d'or. La présente invention concerne également le procédé de fabrication de tels éléments de contact, ce procédé comprenant les étapes suivantes consistant tout d'abord à plaquer, par déposition électrolytique de palladium, certaines zones d'une feuille métallique, à estamper une ébauche et à former l'élément de contact à partir de cette ébauche. A nouveau, le palladium est de préférence recouvert d'une couche superficielle d'or et le palladium seul, ou le palladium et la couche d'or, sont déposés électrolytiquement par une technique de plaquage par pulsions. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'une forme de réalisation et au dessin annexé, dans lequel La figure 1 représente une vue agrandie en perspective, illustrant -un contact électrique conventionnel réalisé à partir d'une bande métallique et comportant une couche de palladium comformément à la présente invention, La figure 2 représente une vue en élévation de côté de l'élément de contact de la fig. 1, La figure 3 est une vue de côté similaire à celle de la fig. 2, le contact représenté comportant une couche superficielle d'or en accord avec la présente invention, et La figure 4 est une vue en plan illustrant une bande métallique plaquée sélectivement de palladium, antérieurement au découpage et à la mise en forme du contact électrique. Les figures 1 et 2 représentent un contact électrique construit en accord avec la présente invention. Cet élément de contact tel que représenté correspond à un contact ruban conventionnel, utilisé dans une série de différents connecteurs bien connus dans les installations téléphoniques, le traitement de données et l'industrie électronique. Le contact ruban 10 est simplement représenté à titre d'exemple parmi un grand nombre de contacts électriques plaqués au palladium, pouvant être fabriqués d'une pièce à partir d'une feuille métallique selon le procédé de la présente invention. En conséquence, l'invention n'est pas limitée à l'élément de contact tel que représenté, mais se rapporte également à d'autres configurations spécifiques d'éléments de contact. L'élément de contact électrique 10 peut être réalisé en cuivre ou en un alliage à base de cuivre et comporte une partie 12 de raccordement et une queue 14. Dans l'exemple représenté, la partie de raccordement 12 comporte une structure auto-dénudante susceptible de réaliser une connexion sans soudure avec un conducteur. On notera que cette structure pourrait être remplacée par n'importe quelle autre structure, par exemple par un dispositif de raccordement par soudure ou un dispositif de raccordement par sertissage. La queue 14 est la partie de l'élément de contact agencée pour être connectée mécaniquement et s'accoupler électriquement avec un contact complémentaire ou un autre composant électrique. La queue 14, constituant l'élément de contact actif, est réalisée d'une pièce avec la partie de raccordement 12, et comporte une surface convexe 18. La zone de contact actif de la surface 18 est définie par une couche de métal noble 16, cette couche 16 étant constituée par une couche de palladium ductile déposée électrolytiquement, comme cela sera décrit plus en détail ci-des sous. La queue 14 comporte d'autre part un ventre ou protubérance 20 convexe aux bords arrondis et disposé sur la surface convexe 18, de telle manière que la surface de contact de la queue 14 comprend la protubérance 20. En accord avec le procédé de la présente invention, la matière première, constituée par des feuilles ou des rubans métalliques, est tout d'abord plaquée d'une couche de palladium ductile et malléable, puis estampée et formée pour aboutir à l'élément de contact décrit. La couche de palladium est obtenue par déposition électrolytique. Ce procédé, connu en soi, consiste à immerger les particules à plaquer dans un bain électrolytique et à appliquer une différence de potentiel entre le bain et les parties immergées. Le bain électrolytique est choisi de manière à permettre l'obtention d'une couche de palladium ductile et malléable, ne nécessitant aucun traitement thermique ultérieur. Un bain acqueux, particulièrement approprié à cet usage, possède la composition suivante 10 grammes par litre de palladium sous la forme de Pd (NH3)2C12 100 grammes par litre de NH4Cl. Le bain peut être maintenu à un ph de l'ordre de 8,0-9,5 et de préférence égal à 8,5, et la différence de potentiel peut être ajustée de telle manière que la densité du courant soit égale à 4,306 amps par dm2 (40 amps par pied au carré). Le bain est de préférence agité doucement et maintenu à une température égale ou légèrement supérieure à la température ambiante. Par l'utilisation de cette composition de bain avec ces paramètres opératoires, une couche continue de palladium se dépose sur la feuille métallique. La couche de palladium obtenue est exempte de pores et d'autres imperfections, et présente une ductilité et une malléabilité suffisantes pour permettre la fabrication d'un élément de contact 10 par les procédés de formage habituels, sans que la qualité de la couche ne soit affectée. On a constaté que les éléments de contact réalisés en accord avec le procédé selon l'invention présentent des performances électriques satisfaisantes et sont suffisamment bien protégés contre la corrosion pour satisfaire aux exigences en matière de durée de vie. Ceci contraste avec les résultats obtenus par les procédés antérieurs qui aboutissaient à des couches de palladium fragiles qui se fissuraient ou se décollaient du métal de base au cours du formage de l'élément de contact, en exposant la partie de contact actif à la corrosion par les agents extérieurs et en rendant inutile toute l'opération de plaquage. En accord avec une forme de réalisation préférée de la présente invention, la couche de palladium est déposée électrolytiquement par une technique de plaquage par pulsions. Le plaquage par pulsions est une technique de déposition électrolytique bien connue, selon laquelle la tension n'est pas maintenue constante, mais est séquentiellement augmentée ou diminuée pendant le pro cessus du plaquage. Par exemple, dans le cadre de l'invention, la périodicité qui convient est de l'ordre de 9 à 1; c'est à dire, l'alimentation est maintenue pendant 9 unités de temps et coupée pendant 1 unité de temps, chaque cycle complet se déroulant dans un intervalle de temps de l'ordre de 0,1 à 100 millisecondes.On a constaté que l'utilisation d'un procédé de plaquage par pulsions, combinée avec les autres paramètres, permet de réaliser un plaquage de très haute qualité, particulièrement bien adapté à un traitement mécanique ultérieur du métal de base. Les dispositifs d'alimentation, pour obtenir le plaquage pulsé, s'obtiennent couramment dans le commerce, par exemple chez Dynatronix Inc., qui est une division de la Nova Tran Corporation, Clearlake, Wisconsin, U.S.A. La couche de palladium 16 a une épaisseur d'au moins vingt micropouces, soit 0,51 mm, et atteint de préférence une épaisseur de trente micropouces, soit 0,76 mm. En outre, on peut employer tous les procédés bien connus de déposition électrolytique sélective tels que le plaquage par immersion, le plaquage en bandes, le plaquage ponctuel ou le plaquage à travers un masque. La figure 4 représente, à titre d'exemple, une bande métallique 22 ayant été plaquée par une technique de plaquage par bandes, qui permet d'obtenir une couche continue 24 de palladium. Bien entendu, lorsque le contact 10 a été mis en forme, les parties de couche 24 constituent les tronçons 16 représentés par les fig. 1 et 2. Comme cela a été mentionné précédemment, lorsque la feuille métallique est plaquée, l'élément de contact est réalisé par des techniquesconventionnelles bien connues d'estampage et de formage. Ces techniques sont en particulier décrites dans les brevets américains n05 3,002,176 et 3,780,297. Selon une autre forme de réalisation préférée de l'invention, le contact électrique est plaqué au cours d'une seconde operation d'une fine couche d'or. Comme le montre la fig. 3, la couche superficielle d'or 26 peut être limitée à la zone 16 plaquée au palladium, ou peut alternativement recouvrir l'élément de contact dans sa totalité. Pour plus de clarté de la figure, la couche d'or a été représentée comme ayant une épaisseur comparable à celle de la couche de palladium. Toutefois, la couche superficielle 26 est en fait beaucoup plus mince, son épaisseur étant de l'ordre de 0,05 à 0,10 mm (2-4 micropouces). L'or peut être appliqué par un procédé de déposition électrolytique similaire à celui utilisé pour effectuer le dépôt de la couche de palladium 16. A titre d'exemple, le bain utilisé peut avoir la composition suivante 4-12 grammes par litre d'or sous la forme d'un cyanure d'or et de potassium 90 grammes par litre de citrate de potassium. Le bain a de préférence un ph compris entre 3 et 6, et la densité du courant est de l'ordre de 1,08 amps par dm2 (10 amps par pied au carré). La couche superficielle d'or 26 protège la couche de palladium contre toute combinaison ou réaction avec une substance extérieure telle que des polymères ou des résines qui sont fréquemment utilisés dans la fabrication de connecteurs électriques. La présente invention permet de réaliser des économies substantielles du fait que le coût du palladium est nettement inférieur à celui de l'or. Toutefois, aucun des avantages fonctionnels obtenus par un plaquage à l'or n'est sacrifié du fait que le palladium, utilisé dans le cadre de cette invention, a des propriétés physiques, électriques et esthétiques comparables à celles de l'or. I1 est bien entendu que différentes modifications peuvent être apportées aux formes de réalisation préférées de l'invention, telles que décrites ci-dessus. Ces modifications et ces changements peuvent être effectués dans le cadre et l'esprit de la présente invention, sans en diminuer les avantages propres. REVENDICATIONS 1. Elément de contact électrique comprenant : une partie dite de raccordement agencée pour permettre le raccordement dudit élément de contact avec un conducteur électrique; une partie dite de contact actif agencée pour être connectée mécaniquement et s'accoupler électriquement avec un composant électrique complémentaire, lesdites parties de raccordement et de contact actif étant réalisées d'une pièce à l'aide d'une ébauche découpée dans une feuille métallique comportant des zones sélectionnées plaquées d'une couche malléable et ductile de palladium. 2. Elément de contact selon la revendication 1, dans lequel ladite couche a une épaisseur d'au moins 0,51 mm (20 micro-pouces). 3. Elément de contact selon la revendication 1, dans lequel ladite couche a une épaisseur d'au moins 0,76 mm (30 micro-pouces). 4. Elément de contact selon la revendication 1, comportant d'autre part une couche d'or plaqué sur la couche de palladium. 5. Elément de contact selon la revendication 4, dans lequel la couche d'or a une épaisseur d'au moins 0,05 mm (2 micro-pouces). 6. Procédé pour réaliser un élément de contact électrique comprenant les étapes suivantes : effectuer un plaquage par déposition électrolytique d'une couche de palladium sur des zones prédéterminées d'un stock de métal en forme de feuille ; estamper une ébauche dans ladite feuille de métal, ladite ébauche comprenant au moins une partie de ladite couche de palladium; et effectuer la mise en forme de l'élément de contact à partir de ladite ébauche. 7. Procédé selon a revendication 6, dans lequel ladite couche de palladium est déposée électrostatiquement sur ladite feuille métallique par plaquage par pulsions. 8. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on effectue le plaquage électrolytique de la couche d'or sur la couche de palladium. 9. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on plaque ladite feuille métallique d'une couche de palladium ayant une épaisseur d'au moins 0,51 mm (20 micro-pouces). 10. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ladite feuille métallique est en cuivre ou en un alliage à base de cuivre.