Brevet FR2595169A1 — publié le 19870904

Procédé pour la fabrication de contacts électriques La présente invention concerne un procédé de fa- brication de contacts électriques en alliage argent-cadmium dans lequel la teneur en cadmium au voisinage d'une face est oxydée alors que la teneur en cadmium au voisinage de la face opposée reste non oxydée. Des contacts électriques en alliage argent-cadmium sont traditionnellement soumis à une oxydation interne en chauffant une feuille ou ruban de la matière formant con- tact de l'épaisseur désirée dans une atmosphère contenant de l'oxygène, l'oxydation de la teneur en cadmium de la matière progressant vers l'intérieur à partir des surfaces exposées. La feuille ou ruban est ensuite divisé, par découpage, en éléments formant contacts individuels de la taille voulue. De tels contacts présentent deux inconvé- nients sérieux. Premièrement, étant donné que le cadmium migre ou diffuse vers la surface de la matière durant le processus d'oxydation interne, il manque à la zone centrale de la matière intérieurement oxydée la concentration voulue de particules d'oxyde de cadmium. Par conséquent, lorsque le contact se trouve érodé en cours d'utilisation jusqu'à environ la moitié de son épaisseur initiale, il perd les caractéristiques de non soudabilité procurée par l'oxyde de cadmium. Deuxièmement, un tel contact ne peut pas être fixé à la matière constitutive de la lame de contact (générale- ment des alliages de cuivre) par soudo-brasage ou brasage mais nécessite un support, habituellement exclusivement d'argent, devant être fixé par une opération d'assemblage séparée qui augmente le coût et constitue une source éventuelle de défaillance. Il a été précédemment proposé, comme décrit dans le brevet américain n0 3688067 au nom de Shibata, d'appli- quer une couche antioxydante d'un autre métal comme par exemple le nickel sur une face de la matière formant contact en alliage argent-cadmium avant de la soumettre à l'oxydation interne, et d'éliminer ensuite la couche anti- oxydante. Il a également été proposé dans le même brevet d'apparier deux pièces en alliage argent-cadmium et de les souder au niveau de leurs faces correspondantes pour former une seule plaque avant de procéder à l'oxydation interne, puis de diviser cette plaque en deux parties après l'oxyda- tion, et de découper ensuite des contacts individuels dans ces parties. A titre de variante il est proposé dans ce brevet de soumettre à une oxydation interne un morceau de matière formant contact en alliage argentcadmium d'une épaisseur double de celle du contact désiré, puis de le couper par moitié après l'oxydation interne, chaque moitié étant divisée, par découpage, en contacts individuels. D'autre part, il a été proposé dans le brevet américain n 3807994 au nom de Jost de faire adhérer par pression un ruban de matière formant contact en alliage argent-cadmium à une mince couche d'argent ou à des couches d'alliage argent-cadmium à teneur en cadmium variable avant l'oxydation interne. La présente invention crée un procédé simplifié pour la fabrication de contacts électriques en alliage argent-cadmium, dans lequel la teneur en cadmium est oxydée au voisinage d'un côté seulement du contact, lequel procédé consiste à confectionner un tube en alliage argent-cadmium, à former au moins une couche de composé antiadhérent à l'intérieur dudit tube, à comprimer le tube pour l'aplatir et à obliger sa face interne à se mettre en contact intime avec cette couche, à chauffer le tube aplati dans une atmosphère contenant de l'oxygène de façon à oxyder la teneur en cadmium de l'alliage au voisinage de la surface extérieure du tube aplati et à laisser sensiblement non oxydée la teneur en cadmium de l'alliage au voisinage de la face intérieure du tube aplati, puis à éliminer la couche de composé antiadhérent et à découper des contacts électri- ques individuels dans la paroi du tube. L'alliage argent-cadmium utilisé dans le tube de la présente --invention peut être l'un quelconque de ceux couramment utilisés pour la fabrication de contacts élec- triques en argent-oxyde de cadmium et peut contenir de 5 à % en poids de cadmium. Le tube en alliage peut être réa- lisé d'une manière classique quelconque comme par exemple par coulée ou extrusion de l'alliage de manière à former un tube présentant l'épaisseur de paroi voulue, généralement une épaisseur de 2 à 7 mm. Le tube peut avoir toute forme générale, en coupe transversale, désirée ou commode, par exemple circulaire, ovale, rectangulaire, etc., et tout diamètre total désiré ou approprié, généralement compris entre 5 et 250 mm. Une fois le tube réalisé, la face inté- rieure de la paroi du tube peut être revêtue d'un composé antiadhérent classique sous forme de particules finement divisées en injectant à l'intérieur du tube à travers une extrémité ouverte une suspension, en milieu aqueux ou dans un autre fluide, d'un solide en particules tel que de La magnésie ou un autre oxyde métallique approprié, du talc, du graphite ou une autre matière chimiquement inerte vis-à-vis de l'alliage argent-cadmium et qui ne fond ni ne s'allie avec l'alliage argent-cadmium à des températures nécessaires pour l'opération subséquente d'oxydation inter- ne, à la suite de laquelle la suspension en excès est éli- minée et le revêtement, au besoin, séché. Au lieu d'utili- ser le composé antiadhérent sous la forme d'un revêtement ou couche de particules finement divisées sur la face intérieure de la paroi du tube, il peut également être utilisé sous la forme d'un revêtement ou couche sur la surface d'un support amovible apte à être introduit dans le tube. Par exemple, une feuille plane d'acier au carbone portant sur ses surfaces une couche ou revêtement d'oxyde de fer peut être introduite dans le tube avant l'aplatisse- ment, le revêtement d'oxyde de fer servant de composé anti- adhérent pour empêcher un soudage à froid des faces intéri- eures du tube aplati entre elles durant la compression ainsi que pour éviter un soudage à froid ou un processus d'alliage de la paroi du tube avec le support en acier. Une couche appropriée d'oxyde de fer peut être obtenue simple- ment en chauffant dans de l'air une feuille d'acier au car- bone, la feuille présentant des dimensions correspondant à la taille du tube; par exemple, dans le cas d'un tube rec- tangulaire dont les dimensions intérieures, avant aplatis- sement, sont de 114,3 x 6,35 mm, une feuille d'acier de 107,95 x 1,27 mm peut être utilisée. L'épaisseur de la couche d'oxyde de fer ou du revêtement ou de la couche de composé antiadhérent en particules sur la face intérieure de la paroi du tube n'est pas critique pourvu qu'elle empêche effectivement le métal du tube de se souder à froid ou de s'allier à lui-même ou au support en acier, si celui-ci est utilisé, durant la compression et le chauffage subséquent du tube aplati. Dans le cas d'un support formé d'une feuille d'acier présentant un revêtement d'oxyde de fer le revêtement présente de préférence une épaisseur d'au moins 0,0254 mm. Après l'opération de mise en place d'une couche de composé antiadhérent à l'intérieur du tube, ce dernier est aplati par compression, par exemple par un procédé de lami- nage à froid dans lequel le tube passe entre une paire ou une série de paires de cylindres presseurs à une températu- re voisine de celle ambiante. Cette opération amène la paroi intérieure du tube étroitement en contact soit avec elle-même, soit avec les surfaces de l'élément formant support en acier introduit dans le tube, le revêtement ou couche de composé antiadhérent étant interposé entre les surfaces dans chaque cas. Les deux couches de composé antiadhérent sur des faces opposées du support en forme de feuille remplissent la même fonction que la couche unique de composé antiadhérent sur la face intérieure de la paroi du tube. Cette opération de compression a pour effet de ré- duire l'épaisseur de paroi du tube de 25 % ou plus de façon à la ramener à environ i à 4 mm, approximativement la mime épaisseur que celle voulue dans le contact électrique fini. Le tube aplati est ensuite chauffé dans une at- mosphère contenant de l'oxygène, par exemple de l'air ou de l'oxygène pur, à une température et pendant une durée suffisantes pour oxyder la teneur en cadmium de l'alliage au voisinage de la surface extérieure du tube aplati, tout en laissant non oxydée la teneur en cadmium de l'alliage voisin de la face ou surface intérieure du tube aplati. En raison du contact intime des faces intérieures du tube aplati l'une avec l'autre ou avec les surfaces du support en acier introduit dans le tube, il ne se produit guère ou pas du tout d'oxydation de cadmium au voisinage des faces intérieures. Sans être normalement nécessaire, il est également possible de ne pas prévoir la couche de com- posé antiadhérent dans les zones voisines des extrémités du tube de sorte que ces zones sont soudées à froid pour for- mer un joint hermétique durant l'opération de compression ou, dans le cas contraire, de souder les extrémités du tube à chaud pour les sceller. L'oxydation progresse vers l'intérieur à partir de la surface extérieure du tube et la profondeur approximati- ve que l'oxydation atteint peut être calculée à partir de l'équation suivante o X = profondeur de pénétration du front d'oxydation, en mm; e est la base des logarithmes naturels; T est la température en degrés K; P est la pression partielle d'oxygène en mm de mercure; t est le temps en heures et Cdc est la concentration de cadmium de l'alliage en pour cent atomiques: 2= 11,6e- T -VPt X= Cdc Cdc Le degré de pénétration de l'oxydation interne n'est pas critique mais peut varier entre environ 60 et 90 % de l'épaisseur de paroi du tube aplati, de préférence entre environ 75 et 85 %. A titre d'exemple, dans le cas d'un tube aplati présentant une épaisseur de paroi de 1,5 mm, une concentration de cadmium de 13 % atomiques, en utilisant de l'oxygène pur et en chauffant à 8800C, il faut approximativement 23 heures pour obtenir une pénétration de % de l'épaisseur de paroi. Lorsque l'oxydation interne a été réalisée jus- qu'au degré désiré, le tube aplati est retiré du four d'oxydation, et est ensuite ouvert en le fendant ou cou- pant, puis l'élément formant support, pour autant qu'il soit présent, est enlevé et le revêtement ou composé anti- adhérent est, au besoin, éliminé de la surface intérieure de la paroi du tube par lavage ou brossage. Afin d'assurer l'élimination totale du composé antiadhérent, en particu- lier lorsqu'un revêtement d'oxyde de fer est utilisé en tant que composé antiadhérent sur un élément formant sup- port en acier, le tube ouvert est de préférence soumis à un décapage ou nettoyage électrolytique. La paroi aplatie peut être soumise à une opération de laminage additionnelle après l'élimination du composé adhérent ou du séparateur, afin d'obtenir, si besoin est, un fini lisse; une telle opération de laminage additionnelle a pour effet de réduire encore l'épaisseur de la matière. Des contacts électriques individuels sont ensuite découpés dans la paroi aplatie ou séparés de celle-ci d'une autre manière. Dans le tube oxydé aplati peuvent, le cas échéant, être découpés des contacts électriques individuels, par paires, sans ouvrir le tube. Les deux contacts peuvent alors être séparés l'un de l'autre et le revêtement de com- posé antiadhérent ou la feuille séparatrice sur les cotés intérieurs non oxydés peut être enlevé par nettoyage. Les contacts électriques fabriqués par le procédé de la présente invention sont exempts d'une zone intérieure appauvrie en oxyde de cadmium, si bien qu'ils présentent les bonnes caractéristiques de résistance à la fusion d'al- liages argent-oxyde de cadmium au cours de l'utilisation des contacts jusqu'à ce que ceux-ci soient érodés jusqu'au niveau de la couche d'alliage non oxydé utilisée pour les fixer par brasage ou soudo-brasage à la matière constituti- ve de lames de contact. De plus, par le procédé de la pré- sente invention l'épaisseur de la couche d'alliage non oxy- dé peut être réglée de façon à être égale à l'épaisseur mi- nimale nécessaire pour l'opération de brasage ou de soudo- brasage, permettant ainsi de réduire le coût de fabrica- tion. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication de contacts élec- triques en alliage argent-cadmium dans lequel la teneur en cadmium est oxydée au voisinage d'un côté seulement du contact, caractérisé en ce qu'il consiste à: confectionner un tube en alliage argent-cadmium; former au moins une couche de composé antiadhérent à l'intérieur du tube; comprimer le tube de façon à l'aplatir et à obli- ger sa face intérieure de venir en contact intime avec la- dite couche; chauffer le tube aplati scellé dans une atmosphère contenant de l'oxygène de manière à oxyder la teneur en cadmium de l'alliage au voisinage de la surface extérieure du tube aplati et à laisser sensiblement non oxydée la teneur en cadmium de l'alliage au voisinage de la surface intérieure du tube; et éliminer la couche de composé antiadhérent et diviser la paroi du tube aplati, par découpage, en contacts électriques individuels. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube présente une épaisseur de paroi initiale de 2 à 7 mm et en ce que l'opération de compression ramène l'épaisseur de paroi initiale à une valeur comprise entre 2 et 4 mm. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que l'oxydation s'étend jusqu'à une profondeur de 60 à 90 % de l'épaisseur de paroi du tube aplati. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la couche de com- posé antiadhérent est appliquée en tant que revêtement sur l'élément formant support et cet élément formant support ainsi revêtu est introduit dans le tube. - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de composé antiadhérent consiste en un revêtement d'oxyde de fer sur les deux faces d'un élément formant support en tôle d'acier et en ce que l'élément formant support ainsi revêtu est introduit dans le tube. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de composé antiadhérent est appliquée sous la forme d'un revêtement de particules sur la face intérieure du tube. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élimination du composé antiadhérent est effec- tuée avant de diviser la paroi du tube en contacts indivi- duels par découpage. 8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élimination du composé antiadhérent est effec- tuée après le découpage de contacts individuels. - 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération consistant à éliminer le composé antiadhérent consiste en un décapage électrolytique. 10 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités du tube sont scellées hermétique- ment lors de l'opération de compression.