Brevet FR2900353A1 — publié le 20071102

Revêtement conducteur électrique sur barre en aluminium anodisé et son procédé de fabrication associé L'invention est relative à un conducteur électrique tel que par exemple une barre, en aluminium ou un de ses alliages, utilisée dans les armoires électriques, et plus particulièrement à la fabrication grande série de lignes conductrices électriques dites aussi surfaces de raccordement électrique. Le cuivre est un matériaux très largement utilisé pour ses propriétés io électriques. Les jeux de barres de distribution électrique utilisés dans les armoires basse tension pour assurer la liaison électrique entre les disjoncteurs et les appareils (moteurs, ...) sont en cuivre. Pour certaines applications où le risque de création d'arc électrique est important, le cuivre peut être recouvert par une couche d'argent déposée par procédé 15 électrolytique. Le cours du cuivre n'a cessé d'augmenter ces derniers temps. Pour réduire les prix de revient des jeux de barres il a été proposé de remplacer le cuivre par l'aluminium, l'aluminium étant un matériaux peu cher, facile à travailler et aisément recyclable. Le brevet de la Société Schneider Electric SA référencé FR 2 743 205 û Al, d'enregistrement national 95 20 15831, décrit un procédé de réalisation de barres en aluminium pour armoires électriques. Le procédé consiste dans une première étape à anodiser la surface totale de la barre puis dans une deuxième étape à effectuer un sablage localisé de la surface de raccordement électrique de la barre et enfin dans un troisième temps à réaliser par procédé de projection 25 thermique à la flamme, à l'arc électrique ou à la torche plasma un revêtement de métal conducteur ayant pour fonction de ligne conductrice électrique, le revêtement pouvant ensuite être traité contre la corrosion par procédé de micro-billage ou d'imprégnation. Les procédés de projection thermique à la flamme (conventionnelle 30 ou super-sonique HVOF) de poudres ou de fils, de projection plasma de poudres ou de fils ou de projection à l'arc fil utilisent la chaleur d'une source chaude (flamme, plasma ou arc électrique), qui comme le nom de projection thermique l'indique est caractérisée par des températures supérieures à la température de fusion du matériau projeté. La source de chaleur sert pour fondre les particules du matériau projeté. II s'ensuit que d'une part les distances de projection doivent être au moins égales à environ sept-huit centimètres pour ne pas trop affecter thermiquement le support sur lequel le revêtement est réalisé, et que d'autre part le spot du flux de poudre incidente impactant sur son support est d'environ 2 à 4 centimètres lo de diamètre. Si l'on désire réaliser une ligne conductrice électrique d'environ 1 cm de large ou moins avec l'un de ces procédés de projection thermique, il est nécessaire d'opérer avec des systèmes de masquages. Ces systèmes de masquage permettront de restreindre la largeur de revêtement déposée sur 15 la barre traitée à la largeur voulue et d'éviter de revêtir les parties non désirées. II en est de même pour la préparation de surface qui nécessite un sablage à travers un système de masques. L'utilisation de masquages est assez complexe à mettre en oeuvre dans le cas d'une production industrielle. Enfin il faut noter que la préparation de surface par sablage peut conduire à 20 la présence de grains de corindon (ou du média utilisé pour le sablage) à l'interface substrat-revêtement, ce qui la fragilisera. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de cet art antérieur en proposant un procédé de réalisation de revêtements de lignes conductrices électriques ou surfaces de raccordement électrique qui 25 soit rapide et qui permette d'obtenir un revêtement régulier et homogène sur des barres en alliage léger d'aluminium anodisé ou autre support. Ce but est atteint par un procédé de revêtement par projection à froid cold spray caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes successives suivantes: - préparation de surface localisée automatisée par fraisage ou par 30 ponçage avec un abrasif, - acheminement de la barre sur un support jusqu'au poste de revêtement grâce à un moyen d'acheminement et translation de la barre devant un pistolet de projection cold spray, - réalisation du revêtement conducteur électrique par projection cold spray, le pistolet cold spray ayant une buse de diamètre définie pour avoir un spot à l'impact des particules sur leur substrat de la largeur de la bande conductrice désirée à savoir 8 mm par exemple, l'axe longitudinal de symétrie de la buse étant réglé dans l'alignement et perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal de symétrie de la bande conductrice électrique à io réaliser. L'épaisseur du revêtement pourra être comprise entre environ une centaine de microns et environ un millimètre. Le procédé de projection cold spray utilise un gaz comprimé pour projeter à très grandes vitesses des particules de poudre sans les fondre, les 15 énergies cinétiques mises en jeu suffisent pour assurer une déformation plastique des particules projetées à l'impact sur le support à revêtir et réaliser un revêtement,. II s'en suit que le revêtement réalisé est extrêmement dense et sans oxyde ; il présente une conductivité électrique exceptionnelle dans le cas de revêtement de cuivre ou d'argent par exemple. 20 La figure 1 présente une vue de perspective d'ensemble du dispositif de réalisation de revêtements selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de coupe et la figure 3 est une vue de détail de la buse de projection cold spray vis à vis de la surface à revêtir. La préparation de surface a pour but d'activer la surface à traiter, 25 d'éliminer ou réduire la couche d'anodisation qui peut être d'une épaisseur comprise entre 5 et plus de 10 microns ; l'utilisation d'une fraiseuse automatique ou d'un système automatisé de ponçage permet de réaliser cette opération de façon industrielle. De plus, ce mode de préparation de surface offre l'avantage de ne pas contaminer la surface du support traité, ce 30 qui n'est pas le cas de la préparation par sablage. Le dispositif de revêtement suivant l'invention, représenté en particulier par la figure 1, comprend au moins un moyen d'acheminement automatisé (5) qui peut être un axe linéaire ou tout autre système utilisé pour le convoyage et les déplacements, entraînant au moins un support barre à traiter (1) et un poste de revêtement monté sur un bâti (4) équipé d'un pistolet de projection cold spray (6). La barre à revêtir (1) se déplace avec une vitesse asservie devant la buse du pistolet cold spray lui même fixe. Dans une autre variante il peut être envisagé de faire déplacer le pistolet cold spray horizontalement et laisser la barre fixe. Pour une production lo industrielle, ces automatismes peuvent être géré avec un automate. Dans le cas où il faut réaliser deux lignes conductrices électriques par barre ou profilé, et qu'il n'y a pas intérêt de travailler avec 2 pistolets de projection cold spray, un automatisme peut être utilisé pour, dans un premier temps, placer le pistolet cold spray en face de la première ligne (2) à réaliser puis, 15 dans un second temps, lorsque le revêtement est réalisé, déplacer verticalement le pistolet cold spray en face de la deuxième ligne (3) à réaliser. Dans tous les cas l'automatisme doit permettre de bien positionner le ou les pistolets cold spray (et plus particulièrement la buse de projection) de façon à ce que l'axe longitudinal de symétrie de la buse soit réglé dans 20 l'alignement et perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal de symétrie de la bande conductrice électrique à réaliser. Aucun masque n'est utilisé pour la réalisation des lignes conductrices électrique (2) et (3) puisque la largeur du spot de poudre est ajustée à la largeur de la bande conductrice souhaitée grâce au choix du diamètre de la buse (7) du pistolet de projection 25 cold spray. Les bandes conductrices électrique peuvent être obtenues préférentiellement par projection de poudres de cuivre ou d'argent, mais aussi avec d'autres matériaux conducteurs électriques et projetables par procédé cold spray. Le revêtement ainsi obtenu n'a pas besoin de traitement 30 ultérieur de protection contre la corrosion ou autre et peut être utilisé tel quel pour les besoins de l'industrie. Bien entendu, l'invention n'est pas limité au mode de réalisation illustré et décrit, mais un grand nombre de variantes et de modifications peut être apporté sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 10 15 20 25 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de lignes conductrice électrique (2) et (3) sur les surface de contact ou raccordement électrique de barres (1) en aluminium ou en alliage d'aluminium anodisé utilisées dans les coffrets électriques, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape d'activation de la surface de la ligne conductrice (2, 3) ou surface de raccordement électrique de la barre à traiter par un système mécanique automatisé consistant en un fraisage ou un ponçage avec un abrasif, - une étape de réalisation d'un revêtement conducteur électrique, par to projection de poudres métalliques sur la surface activée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la projection des poudres se fait par procédé cold spray. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la buse (7) du pistolet cold spray (6) a un diamètre dimensionné à la largeur de la 15 piste électrique désirée, 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement est réalisé à l'aide d'un système de déplacement relatif pistolet de projection 1 barre à revêtir automatisé avec au moins un système de déplacement linéaire (5), monté sur un bâti (4), 20 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que c'est la barre à revêtir (1) qui se déplace longitudinalement devant le pistolet cold spray (6) fixe, 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce c'est le pistolet cold spray (6) qui se déplace longitudinalement devant la barre fixe 25 (1), 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'automatisme doit permettre de bien positionner les pistolet cold spray (6) de façon à ce que l'axe longitudinal de symétrie de la buse (7) soit réglé dansl'alignement et perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal de symétrie de la bande conductrice électrique (2, 3) à réaliser. 8. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement est d'une épaisseur comprise entre environ une 5 centaine de microns et plus d'un millimètre. 9. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement peut être à base de cuivre, d'argent ou autres métaux conducteurs électrique pour lesquels il est possible de projeter les poudres par procédé cold spray. 10 10. barre traitée suivant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une ligne conductrice ou surface de raccordement électrique. 15 20 25