Brevet FR2476394A1 — publié le 19810821

La pircsente invention a Pour objet un élément de contact électrique / cians lequel, sous l'action de radiations lumineuses de haute nerc;ie, on appliJ.ue sur un élément support en métal coammun au moins une couche.ui contient au moins un métai pr-ceux. et/ou un alliacge de métal précieux. L'invention a calemenet pour objet un procédé avantageux pour fabriquer un tel clément de contact. On clnnaît des métaux prècieux dont les alliages et les matériaux composites sont utilisés dans un large domaine. Ils satisfont aux conditions requises car ils présentent une bonne conductibilité électrque et thermiue, une faible tendance à l'usure et au soudage, ainsi qu'une résistance élevée à la corrosion et une stabilité mécanique suffisante, toutes ces qualités se combinant entre elles de façon optimale. Etant donné le prix élevé des métaux précieux, il est nécessaire de les utiliser avec la plus grande parcimonie. On connait en conséquence des solutions économiques d'utilisation de métaux précieux qui consistent essentiellement à appliquer le métal précieux uniquement à l'emplacement de contact proprement dit, c'est-à-dire là o l'on a besoin des qualités indiquées plus haut. L'état de la technique connu comprend de plus l'appli- cation par soudage sur un support de morceaux de fil métalli-' que, tronçons de profilés, billes et plaquettes d'apport par soudure ou éléments analogues en métal précieux. On peut ainsi réaliser un revêtement par points ou îlots en métal précieux. Mais, par suite de la disposition et de la forme géométrique des outils de coupe, les procédés connus dans lesquels il est fait appel à des morceaux de fil métallique ou de profilé nécessitent l'utilisation de volumes minimaux déterminés du métal précieux, de sorte qu'on est souvent obligé d'utiliser plus de métal précieux que celà ne serait nécessaire pour réaliser le contact et lui donner la.-durée de vie exicxée. De même,lorsqu'on soude des billes et des plaquettes, on doit également s'en tenir à une grandeur minimale détermi- née (poids minimal) si l'on veut pouvoir automatiser le processus d'amenée. La fabrication de ces billes ou plaquettes en matériau pour contact nécessite une opération de travail préliminaire supplémentaire. Dans tous les procédés de soudage électrique par résistance, qu'il s'agisse d'utiliser des morceaux de fil ou de profilé ou d'effectuer des soudages d'apport avec billes ou plaquettes, la pression de soudage qui s'exerce nécessairement entre la couche de revêtement et le support peut éventuellement être désavantageuse, car elle peut provoquer des déformations indésirables, notamment avec des supports de contact minces. On sait de plus réunir un support à une couche de revêtement par soudage au laser effectué depuis la face arrière du support, le rayonnement laser traversant le support et assemblant la couche d'application au support dans une zone de soudage limitée ne s'étendant pas sur toute la surface de pose. C'est donc un but de l'invention d'appliquer correctement et sur une grande surface sur un support des volumes de métal précieux ou d'alliage de métal précieux correspondant à ce qui est nécesoaLre pour le but d'utilisation cherché. Ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait que la couche de métal précieux et le support s rnt F =par fusion à l'intérieur d'une couche de liaison produite à partir du-re- vêtement totalement mis en fusion par radiations lumineuses. Un tel élément de contact peut être réalisé avec la quantité de métal précieux qui est déterminée par la théorie en fonction du but d'utilisation et la-durée de vie prévue, ce qui est particulièrement avantageux en ce qui concerne le-prix de revient. En outre, dans la couche de liaison réalisée sous l'effet des radiations, on obtient un assemblage par fusion parfait sur une grande surface entre le revêtement et le support, présentant une résistance de contact constante et de faible valeur. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé per- mettant d'obtenir un élément de contact sous l'effet de radiations lumineuses, le revêtement est relié par fusion au support en faisant fondre totalement i matériau de revêtement La réalisation de la liaison par fusion s'effectue ainsi sans aucun effet mécanique de pression sur le matériau support. Avec ce procédé, on peut faire des applications aussi bien de métaux précieux purs Sue d'alliages à base de ces métaux. Du fait que l'énergie opère ponctuellement au foyer du faisceau lumineux, l'échauffement est étroitement limité, ce qui évite toute :.sper..oL non contrôlée du métal prccieux sur le matd-r au su:pport. 2u contrakre, de Facon trIs favorable, parsuite de la tensionr, suierficielie et Je la concentration thermiic.ue, l.e matdrf au dun revtemrent prend la foerme de gouttes ou demi- s5plre.s ce u:., dans des cas favorables, lui permet d'être ut.ies- cornroie surface de contact sans traitement complémentaire. cz a constatu ue l'asserimUlacge par fusion obtenu par effet de ra. ::onnement lumineux peut être avantageusement rtai es' au mo-en de ra/ons laser riches en énergie élevée rc. et notamr-ient avec dres lasers à rubis. Les rayons laser otenus au mont.en des lasers a rubis se prêtent particulièrement à la fusion de matc.riaux de contact car, en raison de leur lcncueur d'onde,.Is sont mieux absorbas par les me-taux que, par exemple, ceux *iui proviennent des lasers à gaz (lasers à c1az carboniúue) . De façon connue en soi, l'application par fusion du revêtement sur le support peut éventuellement s'ef- fectuer sous atmosphère inerte pour éviter toute formation d'oxyde indésirable. La puissance volumique d'énergie de sortie et la durée d'impulsion du rayonnement laser sont à fi.er en fonction du volume de métal à faire fondre et des valeurs caractéristiques du matériau. Selon un développement de l'invention particulièrement avantageux, le matériau de revêtement que l'on utilise pour la liaison par fusion se présente sous forme pulvérulente. Une poudre de ce genre peut contenir un ou plusieurs compo- - sants mrtalliques, pr6cieux et communs, ainsi que des addi- tifs connus en soi., facilitant la fusion et/ou l'adhérence, comme par exemple l'acide borique. En utilisant plusieurs dléments constitutifs ramtalliques pulvérulents on peut éven- tuellement realiser l'alliage de métal précieux souhaité dans la même opération de travail que l'application par fusion du revêtement sur le support. Selon une autre possibilité, éventuellement avantageuse, le matèrJ.ria de revêtement est utilisé sous forme de pâte. L'util-sation d'un matériau de revêtement en poudre offre l'avantage de permettre l'utilisation de dispositifs doseurs qui sont d'un emploi usuel dans -la métallurgie des poudres, ou tels que ceux- qui sont déjà utilisés pour l'ap- pli-cation des crbmes à braser ou à souder dans les installa- 0 tions de soudagre automatiques. Selon un autre mode de -4 2476394 réalisation avantageux lorsqu'on utilise le matériau sous forme de poudre, cette poudre est avantageusement transormée en produit moulé, ce qui facilite la manipulation de la quantité désirée. On peut avantageusement obtenir un compac- tage de la poudre métallique lors du moulage. Si la fabrication doit s'effectuer en continu, il apparaît avantageux de munir le support d'une couche adhésive sur laquelle le matériau de revêtement est appliqué sous forme de poudre ou sur laquelle on pose le produit moulé fabriqué avec la poudre. Sous certaines conditions particu- llères, le matériau de revêtement peut également être avan- tageusement utilisé sous la forme d'un tronçon de bande ou de fil. Par rapport aux procédés de.soudage connus, une telle façon de faire offre l'avantage de présenter les qualités d'une Iiaison totale, technologiquement meilleure et, éven- tuellement, de donner une forme hémisphérique au matériau de contact. EXE;iLPLE DE REALISATIO0 i Sur un support à élasticité de ressort en bronze de béryllium, de dimensions 0,2 x 5 x 60 mm, on fixe un produit moulé en forme de disque de 1 mm de diamètre et 0,3 mm d'épaisseur, fait de poudre de métal précieux (or) pressée, après enduction à l'aide d'un vernis adhésif approprié puis on effectue la fusion par rayonnement d'un laser à rubis avec une énergie de 6W et une durée d'impulsion du rayon laser de ms. On obtient ainsi une surface sensiblement hémisphérique du nétal précieux, de revêtement sui peut être utilisé direc- tement comme surface de contact, avec unebonne liaison mécanique et électrique entre revêtement et support. ExEmPLE DE REALISATION II Dans ce cas, au lieu de l'élément moulé en or en forme de disque utilisé à l'exemple I, on utilise un mélange de poudre d'or et de poudre d'argent, dans une proportion de 92 % en poids d'or et 8 % d'argent. Sous l'action du laser à rubis, il se forme au point de contact un alliage AuAg 8. EVEIPLE DE REALISATION!II Dans une bandelette ou ruban (tape) enroulée sur une bobine, ayant une dimension de 0-,05 x 0,8 min, faite en alliage d'or et nickel suivant une proportion de 95 %é en poids d'or et 5 % de nickel, sont découpées sans chutes des plaquettes e476394 carres de z, 0, O, mm,.ui sont appliquées et pressées par l''tampe de découpace sur le matériau support non enduit. La p'.a uette de métal prc_-eu:. adhère suffisamment sur le r.atér;.au su; pport sous l'effet des forces d'adhérence et de 1' nteroéntrati.on mcanJc. ue entre les surfaces métalliques usi.tu' ce,.u'ele soit entièrement fondue sous l'action du ra-onnemhent laser et prenne ainsi une forme sphérique ayant une 'hauteur dc'environ 0,15 mm. Ies caractdrrist.cues et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description étui va suivre, à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé représentant sch-6mati.-uement le déroulement de l'opération. On utilise cornme matériau de départ pour un élément de contact élastique 1 un élément en bande 2 fait de matériau à élasticité de ressort qui, dans un poste de nettoyage 3, est nettoyé sur toute sa surface et, dans un poste d'enduc- tion 4, est muni d'une couche de revêtement adhésif. A l aide d'un dispositif doseur 5 on dépose sur la surface adhésive de la bande 2 des corps moulés en forme de disques 5 faits de poudre de métal qui doivent former le revêtement des éléments de contact. La fusion totale du matériau de contact s'effectue dans un poste de soudage 7 par rayonnement d'un laser à rubis, on obtient ainsi une surface de contact sensiblement hémisphérique comme le montre le dessin. Enfin, au moyen d'un outil à étamper ou à découper 8, on-découpe dans le support des éléments de contact 1; en cas de besoin., les points de contact en relief peuvent être soumis à une opération d'empreinte. 6 2476394 - EVENDICATIONS electrliue 1. Elément de contac pu -lequel on applique sur un support en métal commun, sous l'action d'un rayonnement lumineux à haute énergie, au moins une couche de revêtement, cette couche de revêtement contenant au moins un métal précieux et/ou un alliage à base de métal précieux, carac- térisé en ce que le revêtement et le support sont reliés l'un à l'autre par fusion suivant une couche de liaison créée à l'aide du rayonnement lumineux à partir du revêtement complètement fondu. 2. Procédé pour la fabrication d'un élément de contact selon la revendication 1, dans lequel on applicque sur un support en métal commun, sous l'action d'un rayonnement lumi- neux à haute énergie, au moins une couche de revêtement, cette couche de revêtement contenant un métal précieux et/ou un alliage de métal précieux, caractérisé en ce que le revê- tement est relié par fusion avec le support en faisant fondre complètement le matériau du revêtement. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce -ue la liaison par fusion s'effectue sous l'action d'un rayonnement laser. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un laser à rubis. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le matériau de revêtement utilisé pour la liaison par fusion est une poudre. 6. Proc6dé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la poudre contient un mélange de plusieurs composants métalliques. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la poudre ou le mélange de poudres contiennent des additifs facilitant la fusion et/ou L'adhérence. S. Procédé selon une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la poudre est liée suivant un corps moulé. 9. Procédé selon une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en que la poudre est appliquée sur le support sous forme de pâte. 10. Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'avant d'appliquer le revêtement, le st:port est tfun:. ' 'une couche adhCsive. Il. Proc d. selon là revendication 2, caractéris6 en ce ue le revêtement est constitu par une portion de bande ou de f.'3. metal].i, e.-- D 12. Procèdu selon la revendication 2, caractérisé en ce ue la forme de l'aiament de contact lui est donn6e lors de la fusion du mató'riau de revêtement.