Brevet FR2961419A1 — publié le 20111223

ENSEMBLE D'ELECTRODES DE FRITTAGE DESTINE A ETRE ALIMENTE PAR UNE MACHINE ELECTRIQUE A COURANT PULSE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un ensemble d'électrodes de frittage destiné à être alimenté par une machine électrique à courant pulsé. L'ensemble comprend deux électrodes électriques destinées à être placées respectivement en contact et de part et d'autre d'un matériau à fritter, les électrodes électriques étant destinées à être connectées à une source électrique à courant pulsé et étant destinées à appliquer une force de compression sur le matériau à fritter 10 ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE L'utilisation de machines à courant pulsé par l'application d'un courant électrique pulsé permet de densifier/fritter/souder rapidement un matériau tout en conservant la finesse de la microstructure et l'échelle nanométrique. Le matériau à densifier est positionné dans un ensemble d'électrodes. L'ensemble 15 d'électrodes comporte généralement deux électrodes venant au contact du matériau. Les deux électrodes sont positionnées de part et d'autre du matériau pour appliquer à la fois une force de compression et un courant électrique pulsé. Les machines à courant pulsé comportent des enceintes sous vide dans lesquelles sont placés les ensembles d'électrodes et le matériau à 20 densifier/fritter/souder. D'autre machines à courant pulsé connues peuvent comporter des enceintes sous gaz neutre. Le fait de travailler sous une atmosphère contrôlée permet notamment d'éviter que les matériaux s'oxydent mais présente l'inconvénient d'augmenter le temps de cycle de la machine à courant pulsé. 25 Les ensembles d'électrodes pour des machines de frittage et/ou de soudage à courant pulsé sont généralement réalisés intégralement en graphite. Cependant, le graphite ne peut être utilisé sous air étant donné que cette matière a tendance à se consumer sous l'effet thermique dans l'air. En outre, le graphite a tendance à adhérer au matériau ce qui engendre des problèmes de démoulage et de pollution. Enfin, les contraintes appliquées sur du graphite sont limitées à 250MPa. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un ensemble d'électrodes destiné à une machine à courant pulsé pouvant travailler sous atmosphère non contrôlée. Les deux électrodes électriques de l'ensemble d'électrodes de frittage selon l'invention sont réalisées dans des matériaux différents. Une première électrode électriques est réalisée dans un alliage à base de tungstène et une seconde ~o électrode électrique réalisée dans un alliage à base de tungstènes et de cuivre et contenant plus de 50% de tungstène. Selon un mode préférentiel de réalisation, la première électrode contient 100% de tungstène. Selon un mode préférentiel de réalisation, la seconde électrode contient 70% de 15 tungstène et 30% de cuivre. De préférence, l'ensemble d'électrodes de frittage comprend une matrice contenant un volume de maintien dans lequel est destiné être positionnée le matériau à fritter, ladite matrice comportant au moins deux ouvertures de passage des deux électrodes électriques. 20 De préférence, la matrice est réalisée dans un matériau différent de ceux des deux électrodes électriques. Avantageusement, la matrice est réalisée en graphite. Avantageusement, l'ensemble d'électrodes comporte des premiers moyens de refroidissement, lesdits premiers moyens de refroidissement positionnés 25 respectivement au niveau de chaque électrode électrique comportant un circuit autorisant la circulation d'un fluide caloporteur. Avantageusement, l'ensemble d'électrodes comporte comporte des seconds moyens de refroidissement, lesdits seconds moyens de refroidissement positionnés au niveau de la matrice comportant un circuit autorisant la circulation d'un fluide caloporteur. Avantageusement, le matériau à fritter est un alliage à base d'argent. Avantageusement, le matériau de contact contient plus de 80% d'argent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels ~o la figure 1 représente une vue schématique de l'ensemble d'électrode selon un premier mode de réalisation de l'invention ; DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION Selon un mode préférentiel de réalisation tel que représenté sur la figure 1, l'ensemble d'électrodes de frittage selon l'invention est destiné à être alimenté par 15 une machine électrique à courant pulsé 4. On entend par machine à courant pulsé, une machine constituée d'une presse apte à appliquer des efforts de compression de plusieurs tonnes et d'un générateur courant électrique continu de plusieurs kilo ampères, par exemple 10KA. Le courant électrique est envoyé à travers l'échantillon sous la forme d'un 20 signal pulsé. Pour cela, le générateur est associé à une armoire de commande permettant de moduler le signal selon une forme envisagée (forme triangulaire, carrée,...) en le pulsant tout en définissant les temps ToN et ToFF- Le temps ToN est défini comme le temps pendant lequel le courant est appliqué et il est définit par une valeur de courant. 25 Le temps ToFF est défini comme le temps pendant lequel le courant est égale à une valeur nulle de courant. La fréquence du signal est ainsi définie. Les valeurs de courant sont définies pour répondre à l'asservissement en température soit à une vitesse de montée en température, une température et à une durée de palier. Ledit ensemble d'électrodes de frittage associé à une machine électrique 4 à courant pulsé est particulièrement destiné à fritter des matériaux à base d'argent, notamment des matériaux comportant plus de 80% d'argent: Le matériau à fritter 6 est particulièrement destiné à la fabrication de pastille de contact pour des appareils électriques tels que des contacteurs, des interrupteurs et des disjoncteurs. ~o Ledit ensemble comprend deux électrodes électriques 1, 2 destinées à être placées respectivement en contact et de part et d'autre d'un matériau à fritter 6. Lesdites électrodes électriques 1, 2 sont destinées à être connectées à une source électrique à courant pulsé 4 dite machine électrique à courant pulsé. Selon ce mode de réalisation de l'invention, les électrodes électriques sont de 15 préférence destinées à appliquer une force de compression FC sur le matériau à fritter 6. L'opération de frittage est réalisée à la fois en appliquant une force de compression FC sur le matériau à fritter et en appliquant un courant électrique pulsé à travers ledit matériau à fritter. Selon un mode de développement de l'invention, les deux électrodes 20 électriques se déplacent selon une direction de travail Y pour venir en contact du matériau à fritter 6. A titre d'exemple, la direction de travail Y est verticale. Une première électrode 1 est placée au dessus d'une seconde électrode 2. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, les deux électrodes électriques 1, 2 sont réalisées dans des matériaux différents. L'ensemble 25 comprend une première électrode électrique 1 réalisée dans un alliage à base de tungstène W et une seconde électrode électrique 2 réalisée dans un alliage à base de tungstène et de cuivre WCu et contenant plus de 50% de tungstène. De préférence, la première électrode 1 contient 100% de tungstène W. De préférence, la seconde électrode 2 contient 70% de tungstène W et 30% de cuivre Cu Selon un mode particulier, la première électrode 1 est placée au-dessus du matériau à fritter 6 et la seconde électrode est positionnée en dessous dudit 5 matériau. La forme des extrémités des électrodes électriques a été étudiée pour garantir une bonne application du courant électrique et pour garantir la meilleure surface d'échange avec la zone de refroidissement. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention tel que représenté sur la 10 figure 1, l'ensemble d'électrodes de frittage selon l'invention comprend une matrice 3. L'intérieur de la matrice comporte un volume de maintien dans lequel est destiné être positionnée le matériau à fritter 6. Ladite matrice 3 comportant au moins deux ouvertures de passage autorisant le déplacement respectif des deux électrodes électriques 1, 2. La matrice 3 est réalisée dans un matériau différent de 15 ceux des deux électrodes électriques 1, 2. Selon un mode préférentiel de réalisation, la matrice 3 est réalisée entièrement en graphite. Le matériau à fritter 6 est positionné de préférence au centre la matrice 3. Ce positionnement permet notamment un démoulage simplifié. Un jeu est prévu entre l'intérieur de la matrice et la surface extérieure des 20 électrodes électriques afin d'améliorer le refroidissement du matériau à fritter après l'opération de frittage. En effet, la matrice a été conçue pour permettre une dissipation calorifique la plus optimale vis-à-vis de son volume. Selon un mode développement de l'invention, l'ensemble d'électrodes comporte des premiers moyens de refroidissement 5A. Lesdits premiers moyens de 25 refroidissement sont positionnés respectivement au niveau de chaque électrode électrique 1, 2 comportant un circuit autorisant la circulation d'un fluide caloporteur. L'ensemble d'électrodes comporte en outre des seconds moyens de refroidissement 5B. Lesdits seconds moyens de refroidissement sont positionnés au niveau de la matrice 3 comportant un circuit autorisant la circulation d'un fluide 30 caloporteur. Le fluide caloporteur peut être par exemple de l'eau. Ces trois zones de refroidissement respectivement placées au niveau de chaque électrode