BE552824A - - Google Patents

Description

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   Les résistances à coefficient de tension élevé 'ont trouvé un très large domaine d'applications dans l'industrie électrique. 



  Dans les télécommunications en particulier, les varistances présentent un grand intérêt pour la protection des contacts multiples, des commutateurs rotatifs, et pour les montages   @   compresseurs-expanseurs. 



   D'une manière générale les varistances sont constituées de grains de carbure de silicium oxydé, soigneusement tamisés et liés entre eux par un matériau céramique. Plus le carbure de silicium est oxydé, plus sa résistivité/est élevée. En outre, l'oxydation naturelle ou artificielle de cette substance est. nécessaire à l'obtention de couches de barrage suffisamment relevées lui conférant un coefficient de tension au moins égal à 2.. 

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   La loi de variation de l'intensité de ces varistances en fonction de la tension aux bornes est exprimée par la formule : 
I   = KVn   dans laquelle n représente le coefficient de tension. 



   Les tensions utilisées en téléphonie sont généralement de l'ordre de 24 ou de 48 volts. Les techniques jusqu'alors utilisées permettent d'obtenir pour une de ces tensions de fonc- tionnement, une intensité voisine de   100mA.   Les recherches tendent à obtenir des varistances de résistivité plus faible, présentant également un coefficient de variation de tension inférieur. 



   La présente invention, dont M. Jacques MILLET est l'auteur, a pour but un procédé de fabrication de varistances de faible résistivité caractérisées par l'introduction d'une proportion déterminée d'un ou plusieurs carbures métalliques et en parti- culier de'carbure de titane oxydé dans le mélange des varistances connues jusqu'alors. 



   On a employé avec succès les carbures des métaux suivants : titane, zirconium, hafnium, vanadium, niobium,   tantale,   tungstène et molybdène. Les varistances ainsi obtenues possèdent des carac- téristiques très voisines, cependant on leur préfère les varis- tances comportant du carbure de titane plus économique et plus . 



    .,satisfaisant.    



   On sait que le carbure de titane, contenant toujours un taux de ca.rbone inférieur à la valeur théorique stoechiométrique- ment calculée, est doué d'une conductibilité quasi-métallique. 



  Il est généralement obtenu par réduction du dioxyde de titane en présence de carbone. Un utilise souvent comme réducteur le noir de fumée. L'analyse. du produit obtenu révèle toujours une petite quantité de carbone libre non combiné au titane. 

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   La présence de carbone libre peut être gênante au cours du processus d'oxydation en raison de ses propriétés réductrices. 



  De plus, un excès de carbone libre bon conducteur peut être nuisible aux caractéristiques désirées des varistances. 



   Les expériences ont confirmé la nécessité d'utiliser un carbure de titane présentant un taux de carbone libre au plus égal à 0,1 5 et un taux de carbone combiné compris entre 18 et 19,5% et de préférence égal à 19 %. 



   La mince couche d'oxyde entourant les grains de carbure de titane joue le rôle important de couche de barrage. 



   L'oxydation ménagée des grains de carbure de titane, de couleur gris terne, chauffés à une température comprise entre 300 et 400 C, donne une gamme de couleurs d'oxydes très caractéristiques. Les nuances des oxydes varient en effet avec la température et le temps d'oxydation. Elles s'échelonnent du jaune marron sale au gris blanc en-passant par le marron, le chaudron, le violet, le bleu et le gris. A une température beaucoup plus élevée, on obtient l'oxyde jaune. Une couleur donnée correspond à une oxydation déterminée. En faisant donc varier le temps et la température d'oxydation, on peut atteindre un degré d'oxydation défini. 



   On constate que   latempérature   d'oxydation la plus   favo-   rable varie avec le taux de carbone libre et avec le taux de carbone combiné. Pour les carbures de titane correspondant aux limites définies ci-dessus, la température d'oxydation optima reste comprise entre 350 et 375 C. 



   La réaction d'oxydation est très exothermique. Aussi pour obtenir un mélange homogène et régulièrement oxydé, la poudre de carbure de titane doit être répartie en couche très mince sur un support très conducteur de la chaleur tel qiune tôle métallique par exemple. 

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   La fabrication de ces varistances comporte la préparation d'un mélange de graines de carbure de silicium oxydé et de carbure de titane oxydé, soigneusement tamisés et agglomérés par un liant céramique. On peut faire varier dans cette composition la proportion de carbure de titane et choisir un carbure de titane d'une oxydation déterminée. 



     Après   moulage on procède à une cuisson à température élevée comprise entre 1150 et   1200 C,   en atmosphère neutre ou réductrice. 



   Il n'est pas nécessaire de faire un   mélange'Intime,   aes poudres de carbure de silicium et de carbure de titane oxydés. et, l'originalité de l'invention réside dans. le fait que les propriétés caractéristiques des varistançes sont obtenues par l'introduction de carbure de titane même à l'état de traces dans une composition à base de carbure de silicium et de liant céramique. Le degré d'oxydation de la poudre de titane incorporée est soigneusement choisi en fonction de la température et de l'atmosphère de cuisson. 



   L'étude systématique des caractéristiques des varistances en fonction du taux croissant de carbure de titane oxydé intro-' duit dans le mélange de base montre qu'il existe cependant une limite supérieure de la quantité de carbure de titane à   incor-   porer. 



   La fig. 1 représente l'accroissement du débit, c'est-àdire la variation de l'intensité traversant la résistance en mâ sous une tension donnée, en fonction du taux croissant de carbure de titane incorporé et défini par ses teneurs en carbone et son degré   d'oxydation..   On observe dans la fig. 2 le décroissement du coefficient de tension n d'abord lent de 3,5 à 3 , puis rapide jusqu'à 1,5 pour une concentration en carbure de titane supérieure à 10   %.   Ce taux représente pratiquement la concentration limite en carbure de titane. 

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   D'une manière générale il entre dans la. composition des varistances : oO à 75% de carbure de silicium, 30 à 15 % de terre et 0 à 15 % de carbure de titane. 



   Une composition particulièrement recommandable comporte 60 % de carbure de silicium, 35 % de terre et 5 % de carbure de titane. 
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Perfectionnement au procédé de fabrication de varistances de faible résistivité, caractérisé par l'introduction d'un   ou .   plusieurs carbures métalliques et plus particulièrement de carbure      de titane d'un degré d'oxydation 'déterminé dansle mélange de      base des varistances comportant du carbure de silicium oxydé et un liant céramique.      



   La composition des varistances comporte de 60 à 75 % de .carbure de silicium,   3u   à 15 % de terre, 0 à 15 % de carbure de titane. 



   Le taux de carbone libre contenu dans le carbure de titane utilisé est au plus égal à o,l %. 



   - Le taux de carbone combiné contenu dans le carbure de titane est compris entre 18 et   19,5   et de préférence égal à 19 %. 

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Claims (1)

1. Le processus d'oxydation du carbure de titane de compo- sition définie ci-dessus, comporte la répartition en couche mince du carbure sur un support très conducteur de la chaleur et un chauffage à l'air ou en atmosphère oxydante à une température comprise entre 350 à 375 C. <Desc/Clms Page number 6>

   Produits manufacturés fabriqués suivant le procédé et comportant dans le mélange de base une proportion déterminée d'un ou plusieurs des carbures de : titane, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantale, tungstène et molybdène.