Brevet FR2931303A1 — publié le 20091120

contact électrique et son procédé de fabrication associé L'invention est relative à un conducteur électrique utilisé en contact tel que par exemple ceux utilisés dans les disjoncteurs et systèmes électriques de contacteurs, interrupteurs, commutateurs, inverseurs et sectionneurs et plus particulièrement à la fabrication de tels contacts électriques. Les contacts électriques dans les systèmes électriques tels que les disjoncteurs, contacteurs interrupteurs, commutateurs, inverseurs et ~o sectionneurs sont assurés dans la plupart des cas par des éléments en cuivre revêtus d'une couche d'argent mise en oeuvre par procédé électrolytique. Pour certaines applications où le risque de création d'arc électrique est important et dans le cas de forts courants, le contact électrique est assuré par une � pastille � (à base d'argent) réalisée par métallurgie des 1s poudres puis brasée sur le support en cuivre. Dans le cas de l'utilisation de tels contacts, contacts fixes ou contacts mobiles, utilisés en traction ou utilisés en cisaillement, avec des courants forts, ceux-ci finissent par se détériorer par phénomène de micro-soudures et se coller (se souder) après une utilisation plus ou moins longue. 20 La présente invention a pour but de pallier à ces inconvénients de cet art antérieur en proposant un procédé de réalisation de contacts électriques qui consiste à réaliser sur la zone de contact un revêtement par projection thermique ou par projection à froid ou � cold spray � . Ces procédés sont parfaitement adaptés à la production industrielle de grandes 25 séries et permettent la réalisation de revêtement pouvant être plus épais que ceux obtenus par procédé électrochimique. En plus ils permettent de réaliser des revêtements composites, à base d'argent par exemple, présentant des caractéristiques de limite de soudabilité et de tenue dans le temps supérieures à celles de l'art existant. Le procédé de réalisation du revêtement servant de contact électrique sur son support en cuivre ou tout autre matériau conducteur est caractérisé en ce qu'il comprend au moins l'une des étapes suivantes : - une étape d'activation de la surface du matériau de base à traiter, - une étape de réalisation du revêtement contact électrique par projection thermique ou par projection à froid cold spray, - une étape de finition par exemple par surfaça, tribo-finition, polissage. L'étape d'activation de la surface du matériau de base à traiter peut être réalisée de diverses façons ; elle peut consister à une activation mécanique avec un sablage, grenaillage, micro-billage ou alors par usinage, ponçage, ce pré-traitement est destiné d'une part à nettoyer la surface à traiter et d'autre part à accroître sa surface spécifique en y créant des aspérités et rugosités pour favoriser l'accroche du revêtement. Une attaque chimique peut aussi retenue comme préparation de surface. Une sous 1s couche d'accrochage peut aussi être réalisée pour avoir une meilleure accroche du revêtement sur le support à revêtir. Les procédés de projection thermique à la flamme (conventionnelle ou super-sonique HVOF) de poudres ou de fils, de projection plasma de poudres ou de fils ou de projection à l'arc électrique utilisent la chaleur d'une 20 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. Le procédé de projection à froid cold spray utilise un gaz comprimé 25 chauffé à des températures bien inférieures à celles utilisées en projection thermique, pour projeter à très grandes vitesses des particules de poudre sans les fondre, les 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. Le matériau projeté peut être par exemple une poudre d'argent. Des propriétés de limite de soudabilité améliorées sont obtenues si l'on ajoute à la poudre d'argent d'autre composés comme du graphite, des métaux (tungstène, ...) ou des céramiques (nitrure de titane ou autres oxydes tels l'oxyde de zinc, ...). Les revêtements composites ainsi obtenus peuvent ainsi avoir une meilleure tenue dans le temps à l'usure et à la corrosion tout en présentant une limite de soudabilité accrue. ~o Si l'on désire réaliser un contact électrique sur une zone (de contact) très localisée il est nécessaire d'opérer avec des systèmes de masquages. Il est aussi possible d'utiliser un pistolet de projection ayant une buse de diamètre ou de forme définis pour avoir un spot à l'impact des particules sur leur substrat répondant aux caractéristiques dimensionnelles du contact 15 électrique désiré. L'épaisseur du revêtement pourra être comprise (suivant les applications) entre environ une dizaines de microns et plus d'un millimètre. Ensuite il peut être réalisé dans un troisième temps une opération de surfaçage (rectification, tribo-finition, ...) ou de polissage de la couche 20 déposée. Un des avantages de la méthode décrite est, qu'en plus d'utiliser un procédé propre du point de vue environnemental, elle est très reproductible et elle peut être aisément industrialisée pour permettre l'obtention de cycles de production et de coûts compatibles avec les dernandes des marchés 25 ViSés. 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. 3o REVENDICATIONS1. Système de contact électrique utilisé pour les disjoncteurs, contacteurs, interrupteurs, commutateurs, inverseurs et sectionneurs, caractérisé et son procédé de fabrication en ce qu'il comprend au moins l'une des étapes suivantes : - une étape d'activation de la surface du matériau de base à traiter par moyen mécanique ou chimique, - une étape de réalisation d'un revêtement par projection thermique ou projection à froid � cold spray � et formation d'une couche de matériau 10 ayant pour fonction le contact électrique, - une étape de finition par surfaçage ou polissage, 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la buse du pistolet de projection peut avoir un diamètre ou une forme dimensionnés aux caractéristiques dimensionnelles de la zone de contact électrique 15 désirée, 3. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement est d'une épaisseur comprise entre environ une dizaine de microns et plus d'un millimètre, 4. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé 20 en ce que le revêtement peut être à base de cuivre, d'argent ou tout autre matériau bon conducteur électrique, 5. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement peut être composite avec une phase majoritaire à base de cuivre ou d'argent et une phase renfort avec du carbone, 25 6. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement peut être composite avec une phase majoritaire à base de cuivre ou d'argent et une phase renfort avec un métal comme par exemple le tungstène, 7. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement peut être composite avec une phase majoritaire à base de cuivre ou d'argent et une phase renfort avec une céramique comme par exemple le nitrure de titane ou l'oxyde de zinc, 8. systèmes de contacts électriques utilisés pour les disjoncteurs, contacteurs, interrupteurs, commutateurs, inverseurs et sectionneurs, traités suivant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à9. 15 20 25