Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
~2~3~
La presente invention concerne un procede pour rea-
liser des dispositifs permettant d'assurer une liaison elec-
trique par contact permettant d'établir, de maintenir ou'd'in~
terrompre des circuits electriques et un dispositif permettant
d'etablir, de maintenir ou'd'interrompre des circuits electri-
ques.
Ce nouveau procédé s'applique a la réalisation decontacts electriques fixes ou;mobiles sur toutes sortes de
pieces en aluminium telles que barres, profiles de tous types
ou pièces d'appareillage, ces contacts electriques resistant
à de fortes sollicitations mecaniques et ou thermiques.
Le nouveau procede s'applique, entre autres, a la
realisation de contacts fortement sollicites mecaniquement et
thermiquement tels que ceux realisés par embrochage et debro-
chage de doigts sur des barres conductrices. Elle s'applique
-aussi a la realisation de systemes a contacts glissants tels
que ceux qu'on emploie dans les machines tournantes electri-
ques a collecteur ou a bague. Enfin, elle peut s'appliquer
aussi a la realisation d'interrupteurs, contacteurs, disjonc-
teurs ou sectionneurs.
Le développement considerable de l'aluminium comme
conducteur electrique est bien connu~ Il a supplante le
cuivre dans un grand nombre d'utilisations principalement a
cause d'un prix de revient nettement inférieur. Cependant,
dans la plupart des applications pour lesquelles des pro-
blemes de contacts'doivent être resolus, le cuivre conserve
un avantage technique grace a son aptitude a la jonction par
soudure tendre et a la realisation de contacts de faible
resistance electrique par serrage mecanique, à la limite,
sans preparation de surface particuliere.
Pour ameliorer les caracteristiques de contact de
$ -1- ~
~ 3;2G39
l'aluminium conducteur, il est connu de le revêtir d'une
couche d'étain de 4 ~ 20:~ d'épaisseur deposée sur une
couche de zinc ou de bronze.
3~
C'est ainsi que des jeux de barres conductrices en
aluminium, revê-tues d'étain, sont développés, qul remplacent
des barres semblables en cuivre pour la réalisation de canalisa-
tions de dis-tribution d'électricité dans des locaux lncius-triels
ou dans les colonnes montantes des grands immeubles. Les
liaisons voulues entre ces jeux de barres et les appareils
d'utilisation sont réalisés à l'aide de disposi-tifs ~ixes ou
atnovibles, par exemple aU moyen de doigts de contact mobiles
, , . . " " .
,; qu'on embroche sur les barres conductrices. Les barres ainsi
étamées sont en aluminium conducteur contenant le plus souvent au
moins 99,5 % d'aluminium tel que l'A5 (morme AFNOR), ou en divers
alliages d'aluminium utilisés comme conducteurs tels que l'AGS/L
(norme ~NOR) qui convient plus spécialement pour les pièces
moulées. Les doigts de contac-t sont le plus souvent en cuivre
ou en alliages à base de cuivre, tels que, par e~mple, les
laitons ou les bronzes.
Dans le cas des dispositifs à con-tacts amovibles,
l'expérience a montré que ces installations dont on attendait
une grande robus-tesse souffraient d'un vieillissement rapide
dû essentiellement à la dégradation de la qualité des contacts
entre barres en aluminium étam~ et doigts de contact. Cette
degradation, plus ou moins rapide suivant les caractéristiques
des pièces de contact et l'intensité du courant qui les traverse
se traduit par une augmentation progressive de la résistance
de contact qui entraîne des échauffements. Ces échauffements
provoquent ou accélèrent des processus d'oxydatlon e-t, peu à
peu, les contacts sont gravement endommagés, ce qui peut
entraîner des pannes et des per-tes de production.
En utilisant au contact de jeux de barres en aluminium
étamé des doig-ts en cuivre nu ou é-tamé, les prerniers inciden-ts
résultant de mauvais con-tacts se produisen-t souvent après
seulement six mois à un an d'utilisation.
~3;~;6~3~
Au cours des recherches ef:Eectuées ~ans le but de trouver
une solution à ces problèmes de contact électrique sur alumi-
nium, on a consta-te que l'un des facteurs essentiels du pro-
cessus de dé~radation de ces contacts est l'usure des couches
super~icielles des surfaces en appui l'une contre l'autre,
usure provoquée par un mouvement vibratoire alternatiE d'ori-
~ine mecanique ou electrique en liaison avec la frequence du
courant. Ce mouvement vibratoire, qui résulte des interac-
tions entre champ et courant alternatif produit une sorte de
phénomène de fretting corrosion qui a pour effet l'abrasion
superficielle des couches de revetement des conducteurs et, en
particulier, de la couche d'étain qui protège l'aluminium.
Il est aisé de comprendre que l'elimination au moins partielle
du revetement ent.raIne l'oxydation du métal sous-jacent.
Cette oxydation favorise, à son -tour, un echauffement de la
zone de contact qui s'oxyde alors de façon acceleree. Dès
qu'un tel processus est amorce, la destruction totale du con-
tact devient previsible ~ plus ou moins brève echeance. La
nouvelle methode, qui fait l'ob~et de l'invention, a permis
de realiser des ~ontacts electriques sur pièces en aluminium
dont la duree de vie dans des conditions sevères de sollici-
tations mecaniques et thermiques est considerablement accrue.
On entend par pièces en aluminium, du point de vue de l'appli-
cation de la methode qui fait l'ob~et de l'invention, toutes
pièces en aluminium non allie utilisees comme conducteur
telles que des pièces en A5, ou autres nuances d'aluminium
non allie et aussi toutes pièces en allia~es à base d'alumi-
nium utilisees comme conducteurs, telles que des pi.èces en
AGS/L ou encore en AS7G.
Selon la presente invention il est prevu un procede
pour realiser des disposi.tifs permettant d'assurer une liai-
':
~j. 3
L3~
son electri~ue par contact permettant d'etablir, de main-
tenir ou d'interrompre des circuits électriques, par revete-
ment de nickel de pièces conductrices en aluminium au moyen
d'une methode electrolytique, caracterise en ce que l'on effec-
tue un depôt prealable en l'absence de courant electrique
d'une mince couche de nickel qui est ensuite eliminee avant
le depôt de la couche definitive de nickel.
Selon la presente invention il est aussi prevu un dis-
posit.if permettant d'etablir, de maintenir ou d'interrompre
des circuits electriques, dispositif dans lequel au moins
deux pièces conduc-trices sont mises en contact electrique,
caracterise en ce que l'une au moins des pièces conductrices
comporte un substrat en aluminium et, au moins dans la zone
qui entre en contact avec l'autre pièce, une couche de revê-
tement en nickel adhère directement au substrat sans couche
intermediaire.
Ces nouveaux dispositifs ont une resistance accrue aux
sollicitations mecaniques et/ou thermiques avec, pour conse-
quence, une beaucoup plus grande stabilite en fonction du
temps.
Les caracteristiques tout à fait particulieres d'adhe-
rence du depot de nickel realis~ sans couche intermediaire
resultent de la preparation de surface effectuee sur les
pièces en aluminium avant recouvrement. Comme on le verra,
cette preparation de surface permet à la fois une elimination
complète de la couche oxydee et l'obtention d'une surface
presentant un aspect particulier, observable au microscope
electronique, qui favorise l'accrochage du depot de nickel.
Il est possible d'ameliorer encore la quali-te du con-tact
electrique en mettant la piece en aluminium revêtue de nickel
en contact avec:une piece revêtue d'argent dont l'âme est de
--4--
l'aluminium ou du cuivre. Il est bien entendu que, pour
l'appllcat10n de la méthode suivant l'in-
.. . . ... . _ .. _ . . . . _ _
vention, il faut entendre par aluminium, nickel, argent
ou cuivre, ces metaux a 1 ' état non allie avec leurs impure-
tes habituelles, dont le ni~eau est variable suivant les
applications et aussi les alliages a base d'aluminium,
nickel, argent ou cuivre qui sont susceptibles dlêtre
utilises comme conducteurs electriques.
Comme l'ont montre les essais, la qualite remar-
quable des dispositifs de contact suivant l'invention, est
dûe en premier lieu à l'efficacite de la couche de nickel
qui protege l'aluminium et aussi aux proprietes particuliè-
res du couple de contact nickel/argent. On verra que d'au-
tres métaux peuvent être substitués a l'argent, mais au prix
de performances sensiblement inférieures.
L'une des principales difficultés qu'il a fallu
vaincre pour realiser les dispositifs suivant l'invention
a ete la realisation d'un re~êtement de nickel direct sur
les pièces de contact en aluminium, en l'absence de toute
couche intermediaire.
En effet, on a constate que, pour avoir une bonne
tenue à chaud, il fallait proscrire le depôt de couches
intermédiaires de metaux tels que l'étain, le zinc, le
cuivre ou le bronze qui -tendent a diffuser dans le métal
sous-~acent souvent avec formation de composes intermetal-
liques fragilisants. Enfin, il est souhaitable de faire
appel à une methode de depôt electrolytique utilisant des
bains stables et de composition aussi simple que possible
de façon a revêtir les pièces de contact dans les meilleurs
conditions de prix de revient.
Selon la présente invention, il est aussi prevu
un procédé pour réaliser des dispo~i-tifs permettant d'assu-
rer une liaison electrique par contact permettant cl'etablir,
de maintenir ou d'interrompre dcs circu:its electriclues,
5 ~
~ 3~J~ ~
par revêtement de nickel de pieces conductrices en aluminium
au moyen d'une méthode électrolytique, caractéxisé en ce
que l'on effectue un depot prealable en l'absence de courant
electrique d'une mince couche de nickel qul est ensui-te
éliminée, et on effectue en l'absence de toute couche inter-
médiaire un dépot par voie electrolytique d'une couche
définitive de nickel,
Les examens microscopiques effectues au cours des
différentes étapes de ce traitement ont montré que la
combinaison d'un prédépot de nickel par voie chimique suivi
d'une redissolution de ce dépot~ permettait l'obtention d'un
état de surface a la ~ois parfaitement désoxydé et présentant
un aspect partlculiex, qui constitue une base d'accrochage
exceptionnellement eEficace pour le dép~t de nickel définitif
qui sera ensuite effectué.
Comme on le verra effectivement ci-après, le revete-
ment de nickel obtenu par le procédé ainsi mis au point présente
une adherence exceptionnelle a froid et à chaud, qui permet la
realisation d'éléments de contacts particulièrement durables.
2n En effet, le nickel présente par rapport aux autres metaux
de recouvrement de l'aluminium tels que le cuivre, le zinc ou
l'etain, l'avantage d'une grande stabilite thermique. C'est
ainsi que la diffusion du nickel dans l'aluminium reste faible
et sans inconvenient, meme a des temperatures o~ l'etain et
le zinc sont dejà fondus. Le nickel a egalement l'avantage
d'etre un metal beaucoup moins rare que l'etain, moins couteux
et dont le prix n'est pas soumis à des variations spéculatives
de l'ampleur de celles qui frappent l'étain ou le cuivre.
Cette opération de nickelage direct peut ~tre
effectuée soit en traitement continu, soit discontinu sur des
pièces qui seront utilisées ensuite pour la réalisatlon de
tous types de contacts. Cette opération comporte les
-6-
- ' - ~3Zl~
etapes suivantes:
- les pièces à recou~rir,.apres si nécessaire, un.décapage"
subissent un pré-dépôt sans passage de courant dans un bain
fluoborique contenant du n.ickel. C' est une solution aqueuse
contenant:
HF 5 a 50 g/l
H3BO3 10 a 60 g/l
~ NiC12 50 à 100 g/l
La temperature est comprise de préférence entre 20 et 50~C.
Le temps de contact est court: quelques secondes à quelques
di~aines de secondès.
- le très faible depot de nickel ainsi realise est ensuite
redissout par exemple au moyen d'un bain nitrofluorhydrique
contenant:
HF 5 à 20 g/l
NO3H 200 a 500 g/l ..
Il suffit de quelques minutes de contact à temperature
comprise entre 20 et 50~C.
- les pièces ainsi preparees sont ensuite nickelees par une
methode electrolytique connue. On peut utiliser, par
exemple,~ .-... ~.-~.. ~.. ~. ~ ~ ~........ . __. _
... _ . , _ _ _ , ., , _ .. . ~ ., . . . ... , .. .. .. ... .. _ .. _ , .... .
~ L~63~
le bain de nickelage contenant :
NiC1230 g/l
Sulfamate
de Ni300 g/l
H3B0330 g/1
La densité de courant est de 2 à 20 A/dm2.
L'épaisseur de la couche de Ni est déterminée en fonction des
applications. Elle sera, le plus souvent, d'environ 3 à environ
25 um. D'autres bains peuvent aussi être utilisés. On peut,
en particulier, faire appel à des bains permettant le dépôt
d'alliages à base de nickel.
EXEMPLE :
On a revêtu de nickel des tron,cons de barres en
alliage d'aluminium AGS/L de 40 x 6 mm de section, destinées
à la réalisation de contac-ts glissants par embrochement.
On a op~ré de la facon suivante :
1/ Dégraissage alcalin par une solution aqueuse à 15 g/l de
DIVERSEY 708 (marque de la Société DIVERSEY FRANCE) à une
température de 60~C, durée du traitement : 5 mrl.
~0 2/ Décapage alcalin par une solution aqueuse ~ 50 g/l d'Aluminux
(marque de DIVERSEY FRAWCE) à une température de 50~C,
durée du traitement : 5 mn.
3/ Neutralisation fluonitrique (N03H ; 400 g/l , HF : 15 g/l),
30 secondes.
4/ Pré-dépôt de nickel en l'absence de courant électrique au
moyen d'une solution aqueuse contenant :
HF 10 g/l
3 3 40 g/l
NiC12 400 g/l
Le temps de contact a été de 15 secondes à 30~C.
5/ Dissolution du dépôt de nickel au moyen d'un bain fluonitri-
que contenant :
3Z~3~
NO3~1 ~~~ g/l
HF 15 g/l
duran-t 3 mn a environ 20~C.
6/ Nickelage électrolytique au moyen d'une solution aqueuse
contenant:
Sulfamate de Nickel 300 g/l
H3BO3 30 g/l
NiCl2 30 g/l
L~électrolyse est effectuee entre des anodes en nickel et
les barres a recouvrir. On op~re a 40~C avec une densité
de courant de 3 A/dm2 pendant 25 mn.
La couche de Ni obtenue a une epaisseur d'environ 15 microns.
On a ensuite compare la ~ualite de contacts par
embrochements réalisés entre ces barres et des doigts de
contact comportant différents revêtements, avec celle de con-
tacts réalisés entre des barres identiques revêtues d'etain Pt
des doigts de contact semblables. La qualité des contacts a
été appreciee par un essai dit de fretting corrosion qui
consiste à soumettre les surfaces en contact sous pression à
des microglissements alternes qui reproduisent, dans une
certaine mesure, ce qui se produit dans la realité sous l'action
des forces resultant des interactions champ/courant alternatif
avec des frequences le plus souvent doubles de la ferquence
de base de ce courant.
I,es figures suivantes donnees à titre d'exemple
seulement permettent de comprendre les conditions de l'essai
effectuee:
La ~igure 1 est une vue en élévation d'un doigt de
contact,
La figure 2 est une vue en plan d'un dolgt de contact,
La figure 3 est une vue d'un doigt de contact fixé
sur une lame support et embroche dans une barre,
-8-
~ 3~
La ~igure 4 représente un détail de la figure 3,
La figure 5 est une vue schématique en plan du
dispositif d'essai,
La figure 6 est un schema d'un dlspositif de mesure
de resis~ance ~e contact entre revetement et substrat,
La figure 7 est un détail en coupe de la figure 6.
Les figures 1 a 4 représentent un mode de réalisation
d'un doigt de contact. On voit que celui-ci est constitué
de deux lames élastiques, généralement appelées éclisses, 1 e-t
2 en cuivre ou en alliage a base de cuivre d'environ 10 x 2 mm
de section, formées de façon a pouvoir pincer elastiquement
une barre de contact 3 d'en~iron 40 x 6 mm de section. Le
contact entre le doi~t et le circuit d'utilisation est assuré
de la même façon par pincement d'une bande 4 raccordée à ce
circuit. Des ressorts 5 et 6 montés sur l'axe 7 assurent le
serrage élastique de llensemble avec une force de serrage
d'environ 1 kg. La courbure des éclisses dans les zones 8
et 9 est telle que, pratiquement, le contact barres/éclisses
se localise a l'extrémité de celles-ci en 9 et 10.
La figure ~ représente le dispositif d'essai de façon
sc~ématique. La barre en aluminium 3 de 40 x 6 mm de section
est fixée a ses deux extrémites dans les mâchoires d'une machiné
de traction/compression alternée, non représentée. De cette
façon, la barre est soumise a des efforts alternatifs suivant
l'axe XY avec une frequence de 155 ~ertz. Ces efforts se
traduisent au niveau des contacts par des microglissements
alternatifs comparables a ceux qui se produisent dans les
installations electriques.
Quatre doigts identiques a celui représenté figures
1 a 4, repérés 11, 12, 13 et 14 sont flxés par une extrémité
a une pièce fixe 15 solidaire d'un socle non represente.
La contrainte de traction compression appliquee à la
_
barre est de + 80 MPa,
Chaque essai effectué a consisté à soumettre chaque
~contact entre doigt et barre à 200.000 cycles de traction com-
pression.
On a expérimenté 10 couples différents.
Les cinq premiers couples qui correspondent aux
techniques pratiquées de façon habituelle pour la réalisation
de contacts par embrochement concernent des contacts comportant
une barre en AGS/L recouverte par dépôt électrolytique d'une
couche d'étain de 17jum d'épaisseur sur sous-couche de bronze.
Les doights en cuivre sont soit nus, soit recouverts d'étain
ou de nickel, ou d'alliage étain-nickel, ou d'argent,
Les cinq autres couples qui mettent en oeuvre la
m~thode suivant l'invention comportent une barre en AGS/L re-
couverte de 15~um de ~ickel, de la fa,con décrite dans l'exemple
et une deuxième série de 5 doigts en cuivre identiques à la
première série.
Chacun des dix couples ainsi définis a été expérimenté
4 fois, c'est-à-dire qu'on a utilisé pour chaque couple 4 doigts
identiques au contact de tron,cons de barres en AGS/L revêtus
soit de nickel, soit d'étain et la valeur du résultat a été
déterminée en mesura~t la surface des tâches d'oxydation
formées à la surface des barres après 200.000 cycles.
Le tableau I ci-dessous donne les résultats obtenus:
TABLEAU I
_____ _ . . . .. ...
Revêtement du doigt Surface moyenne de la tâch~ d'oxyda-
en cuivre tion a~ras essai en mm
Barre AGS/L Barre AGS/L
_ Revêtement étain Revêtement nickel
Etain 52 50
Cuivre nu 48 33
Nickel 66 26
Etain nickel 34 14
rgent 23
._ _ _
-- 10
3~
Ces résultats montrent tout d'abord que le revêtemen-t
d'étain résiste mal aux phénomènes de fretting corrosion. Ils
montrent par voie de conséquence que, pour chaque groupe de
deux couples comportant un doigt semblable, c'est toujours
celui qui comporte la barre nickelée qui donne le meilleur
résultat. Enfin, l'association d'un doigt recouvert d'argen-t
avec une barre en ~GS/L nickelée donne un résultat particulière-
ment remarquable et tout à fait imprévu.
Des essais complémentaires ont été effec-tués pour
évaluer la qualité des revêtemen-ts de nickel réalisés suivant
l'invention~
On a tout d'abord étudié l'influence d'un vieillisse-
ment à 200~C sur la résistance électrique de contact entre
la couche de nlckel et le substra-t. Pour cela, des troncons
de barre en AGS/L de 40 x 6 mm de section, revêtus de la fa~con
décrite dans l'exemple d'une épaisseur de 15 ,um de nickel,
ont été revêtus d'une couche supplémentaire de 3 ,um d'argent n
Ce dernier dépôt a été effectué, de facon conue, par électrolyse
en bain de cyanure.
Le mon-tage utilisé pour mesurer la résistance de
contact est représenté figures 6 et 7.
Deux doigts 16 et 17 en cuivre, de mêmes dimensions que
ceux décrits au début de l'exemple et représentés aux fiyures
1 à 4, sont embrochés sur un troncon de barre 18 en AGS/L de
40 x 6 mm de section revêtu comme on vient de la dire de 15,um
de nickel + 3,um d'argent~ Chacun de ces doigts est embroché
par son autre extrémité avec des barres de contact 19 et 20
qui sont reliees à une source de courant continu non lepresel~t~e.
Le contact entre les extrémités de chacune des éclisses
3() telles que 21 et 22 et la barre 1~3 est assuré au moyen de
pastilles de contact en aryent 23 et 24 dont les faces d'appui
planes et parall~les ont la forme d'un carré de 3 x 3 r~l de côté.
~ 11 --
Une des faces de chacune de ces pas-tilles est brasee à l'éclisse
et l'autre est en appui sur la surface du troncon de barre.
L'épaisseur de ces pastilles est d'environ 1 mm et la pression
de serrage des éclisses de l'ordre de 1 kg permet d'assurer
un bon contact entre chaque pastille et la surface argentée de
la barr~ sur laquelle elle vient en appui.
La distance D entre les doiyts 16 et 17 au niveau
de leur contact avec la barre 18 par l'intermédiaire des
pastilles d'argent est de 50 mm entre axes.
Un voltmètre enreg.istreur (V) es-t raccordé aux extré-
mités des éclisses au niveau des pastilles de contact Il
permet de ~esurer l'évolution de la tension en fonction du
temps. L'intensité du courant continu est fixée une fois
pour toutes ~ une valeur cons-tante de 25 ampères. On voit donc
qu'on peut dédui.re d'une simple mesure de tension une résistance
électrique globale "R" qui est la somme des résistances de
contact entre les deux doigts et la barre, majorée des résistan-
ces de passage du courant à travers le tron~on de barre situé
entre les deux doigts. Quant à la résistance de contact entre
couche d'argent et couche de nickel r elle est pratiquement
negligeable. On a constaté à la suite d'essais d'étalonnage
que, grâce à un bon ajustage des contacts entre pas-tilles
d'argent et surface argentée de la barre, la valeur initiale de
R n'est que faiblement supérieure à la somme des deux résis-
tances de contact entre la couche de nickel et le substrat
qui se trouven-t en série. Une évolution de R en fonction du
temps traduit donc une évolution correspondante de ce-tte
resis-tance de contact. Cette évolution a éte etudiee au cours
d'un essai de 1000 h pendant lequel le montage décri-t a été
maintenu dans une enceinte à 200~C en a-tmosphère d'air sec.
Les résulta-ts suivants sont chacun la moyenne de 10 essais
di~férents :
- 12 -
3~
R~sistance initiale : 0,12 m
Résistance après 250 h à 200~C : 0,25 m
Résistance après 500 h à 200~C . 0,31 m
Résistance après 1000 h à 200~Co 0,27 m ~
On voit qu'apres une leg~re augmentation initiale, la
résistance de contact ne varie pratiquement plus en fonction
du temps, Il convient de remarquer que, par comparaison, des
revetements d'étain sur aluminium résistent mal à des séjours
de quelques centaines d'heures à 200~C, des phénomènes de
,~0 diffusion de l'étain dans la sous-couche intermédiaire puis
dans l'aluminium sous-jacent se produisent rapidement.
Des essais de pliage à 90~ ont été effectués sur des
tron,cons de barres en AGS/L de 40 x 60 mm de section recouverts
de 15 ,um de Ni, suivant norme ASTM B 571, avant et après vieil
lissement de 1000 h à 200~C, On n'a observé aucun décollement
de la couche de nickel dans la zone de pliage. Un pliage poussé
jusqu'à 180~ n'a pas entraîné davantage de décollement.
D'autres tron~ons des memes barres ont subi des essais
d'exposition en brouillard salin pendant des durées de 100 à
400 h suivant norme NF 41002. Au cours de ces essais, on n'a
pas non plus observé de décollement de la couche de nickel.
On a é~alement revetu d'une couche de 15 ~um de nickel
des plaquettes en AGS/L de 64 x 72 x 2 mm suivant la méthode
décrite dans l'exemple. Ces plaquettes ont ensuite été chauffées
localement jusqu'à une température voisine du point de fusion
de l'aluminium en 6 à 7 mn, On slest arrangé pour obtenir sur
chaque plaquette, sur une surface de l'ordre de 1 ou 2 cm2, un
début de fusion de l'alumin.ium. Après refroidissement, on a
observé que la couche de nickel avait conservé toutes ses
propriétés d'adhérence.
Enfin, les barres ainsi revêtues de nickel sont
susceptibles de subir des traitements de brasage à relativement
.
~ - 13 --
3;~3~
haute température, sans décollement de la couche de nickel.
C'est ainsi qu'il est possible de raccorder par brasage au
moyen d'un alliage Cd/Ag à 95 % de Cd et 5 % d'Ag des barres
en AGS/L revêtues de nickel par la méthode d~crite dan~ l'exem-
ple. Cet alliage de brasage a un point de fusion compris
entre 340~ et 395~C. Il est possible aussi, au moyen du
meme alliac~e, de braser des barres en AGS/L revêtues de nickel
par la methode d~crite dans l'exemple avec d'autres m~taux
tels que le cuivre, l'argent ou des alliages de cuivre ou
d'argent en utilisant des flux classiques pour la mise en
oeuvre de telles brasures. Ceci montre le grand avantagè de
ce revetement de nickel par rapport aux revêtements usuels à
base d'étain pour lesquels seules les soudures ~ l'étain ou à
l'étain-plomb sont réalisables avec des caractéristiques
mécaniques relativement médiocres.
Pour certaines applications particulières, dans le
but d'améliorer encore la q~lalité des contacts, on peut déposer
sur la couche de nickel, qui recouvre, suivant l'invention,
un substrat en aluminium, une mince couche d'argent. ~n tel
~0 dépôt sera réalisé par exemple par électrolyse en bain de
cyanure d'argent, comme cela a été dit plus haut.
Des essais ont été faits pour étudier le comportement
à l'abrasion de contacts électriques dont l'un des deux éléments
de contact est en aluminium recouvert de nickel puis d'argent,
l'autre élément étant un doigt en cuivre, comportant des pas-
tilles de contact en argent brasées aux extrémités des éclisses,
identique à celui qui est représenté figure 7. Ce doigt est
embroché comme dans le cas qui vient d'être décrit sur un
tronçon de barre en AGS/L de 40 x 6 mm de section, recouvert
de 15 pm de nickel plus 3 ,um d'argent de la ~acon décrite
précédemment. Un dispositif connu permet de faire subir au
troncon de barre à fréquence de 3.600 cycles/h des déplacements
14 - ~
alternés dans son plan, d'environ 6 mm d'amplitude, le doigt,
et, par conséquent, les pastilles de contac-t en argent restant
fixes. La surface de contact de ces pastilles avec la barre
est la même que dans l'e~emple précédent, soit 9 mm2 chacune.
La force de serrage des deux éclisses l'une contre l'autre
est égalemen-t la même, soit 1 kg.
IJne alimentation stabilisée de type connu reliée,
d'une part, au doigt et, d'autre part, au tronçon de barre
délivre un courant constant alternatif de 250 A qui traverse
le contact entre barre et doigt. Ce courant élève la tempé-
ra-ture de la barre d'environ 75~C au-dessus de l'ambiante ~soit
environ 100~C pour une température ambiante de 25~C).
On a effectué une série d'essais d'usure des contacts.
Au cours de chacun de ces essais, le con-tact barre/doigt a subi
15 à 20.000 cycles.
On a suivi l'usure des contacts résultant du cycla~e,
à la fois par perte de masse et par variation de chute de ten-
sion.
Dans le tableau II ci-après, figurent les pertes de
masse totales en mmg résultant de l'usure des contacts entre
la barre et le doigt. La chute de tension au niveau de ces
contacts est aussi donnée. Elle a été mesurée entre l'extrémité
des éclisses au niveau des pastilles de contact et la barre
au voisina~e imm~diat de la zone de contact.
Ces résultats montrent une très ~aible usure des
contacts, malgré de sévères conditions de frottement, et une
diminution des chutes de tension de contact due peut-être à
une sorte de polissage des surfaces de contact.
Ce dépat d'argent permet donc de combiner :Les remarqua-
bles qualités d'une couche de nickel de grande adhérence deposéedirectement sur un substrat en aluminium avec les quali-tés bien
connues de l'argent pour la réa]isa-tion de contacts électriques.
1~3Z63g
TABLE~U II
_ _ Chute de tension
Per-te de masse entre barres (23) et
No~bre de cycles totale de zones (24) au niveau des
effectués de contacts en contacts avec la piace
_ _ mg (25) en 10 3v
0 0 34 a 37
5.000 4,5 28 ~ 35
10~000 13 25 a 30
15.000 22 21 à 25
20.000 21 a 22
.
On voit que la nouvelle méthode qui fait l'objet de
l'invention permet de réaliser des dispositifs de contact
qui ont des caractéristiques de résis-tance aux sollicitations
mécaniques et thermiques tou-t à fait remarquables qui les
rendent aptes à l'emploi dans les conditions de -travail les
plus rigoureuses.
Ces disposi-tifs de contact peuvent faire l'objet de
très nombreuses variantes qui ne sorten-t pas du domaine de
l'invention.
On peut, en particulier, réaliser pour certaines
applications des dispositifs dont les deux éléments de contact
sont en aluminium recouvert de nickel par la méthode suivant
l'invention. On peut aussi revêtir l'un au moins des élémen-ts
de con-tact en aluminium d'une couche d'argent déposée sur une
couche de nickel.
On peut aussi réaliser au moyen des disposi-tifs
suivant l'invention tou-te~ sortes d'appareils perme-t-tant
d'établir ou d'interrompre des liaisons électriques et, en
particulier, des prises de courant et des interrupteurs pour
usage domestique ou professionnel, e-t aussi certains -types de
contacteurs ou disjonc-teurs.
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2~3~
On peut aussi réaliser des condueteurs de grande
longueur revêtus de niekel d'une extrémité à l'autre afin de
pouvoir réaliser des contacts statiques en n'importe quel
point.
On peut enfin envisager des disposi-tifs suivant
l'invention eomportant des pièces de contaet en aluminium
nickelé sur lesquelles on apporte par brasage une plaquette
de contaet en cuivre, ou en argent, ou en un alliage ou pseudo-
alliage de contact, résistant à l'impact d'arcs éleetriques
de eourte dur~e et aussi à l'abrasion. Il est alors possible
d'utiliser de tels dispositifs pour l'établissement et la
rupture en eharge de cireuits, et aussi pour des contacts
glissants tels que eeux réalisés sur les collecteurs et les
bagues.
