EP0430825B1 - Matériau composite fritté pour contact électrique, et pastille de contact utilisant ledit matériau - Google Patents

Matériau composite fritté pour contact électrique, et pastille de contact utilisant ledit matériau Download PDF

Info

Publication number
EP0430825B1
EP0430825B1 EP19900420493 EP90420493A EP0430825B1 EP 0430825 B1 EP0430825 B1 EP 0430825B1 EP 19900420493 EP19900420493 EP 19900420493 EP 90420493 A EP90420493 A EP 90420493A EP 0430825 B1 EP0430825 B1 EP 0430825B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
graphite
nickel
particles
silver
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19900420493
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0430825A1 (fr
Inventor
Christophe Milliere
André Cloitre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric SE
Original Assignee
Merlin Gerin SA
Schneider Electric SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merlin Gerin SA, Schneider Electric SE filed Critical Merlin Gerin SA
Publication of EP0430825A1 publication Critical patent/EP0430825A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0430825B1 publication Critical patent/EP0430825B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/027—Composite material containing carbon particles or fibres

Definitions

  • the invention relates to a sintered composite material for the manufacture of electrical contacts, comprising a mixture of silver particles, and graphite or carbon particles coated with a metal, in particular based on nickel.
  • Document FR-A-2.155.103 proposes to reduce the erosion effect of silver / graphic materials by the addition of nickel.
  • the presence of nickel makes it possible to improve the mechanical properties of the matrix (mechanical strength and hardness) and therefore to increase the longevity of the material.
  • This reduction is due to the fact that the nickel is dispersed in the matrix and thus replaces the silver, these materials being produced by sintering a mixture of three distinct powders based on silver, nickel and graphite .
  • the object of the invention is to improve the electrical properties while reducing the erosion of a sintered composite material of electrical contact.
  • the material according to the invention is characterized in that the weight composition of the material contains 92% to 98% of silver particles, 1% to 7% of graphite particles coated with nickel, and 1% to 3% of particles of uncoated graphite, that the average size of each particle of nickel-plated graphite is between 20 and 150 microns, the level of nickel relative to the graphite of the particles of nickel-containing graphite can vary from 20% to 85% by weight.
  • uncoated graphite particles in the mixture of silver particles and nickel-plated graphite particles makes it possible to solve the welding problems given the presence of non-metallic contact points with silver.
  • the low content (1% to 3%) of uncoated graphite nevertheless limits the erosion of the contact material.
  • the contact material 10 contains particles of silver 11 (92% to 98% by weight), particles of graphite 12 coated with a coating of nickel 14 (1% to 7% by weight) , and 1% to 3% of uncoated graphite particles.
  • the nickel-plated graphite particles 12 are obtained after surface deposition on the graphite of a layer of high-purity nickel. This deposition is carried out by a carbonyl or other process.
  • the average size of the particles 12 of nickel-plated graphite varies from 20 to 150 microns.
  • Each silver particle 11 has a dendritic shape and an average size of between 5 and 100 microns.
  • the purity of the silver is greater than 99%.
  • the material is produced by the powder metallurgy technique by sintering the particles 11, 12, 16 previously mixed and compressed. A material is thus obtained consisting of a silver matrix in which are homogeneously distributed particles of nickel-plated graphite 12 and particles of uncoated graphite 16.
  • the thickness of the nickel layer on the particles 12 can be between 5 and 20 microns depending on the desired percentage of nickel.
  • the hardness HV1 of the materials can reach 60.
  • the test of the material in electrical endurance was carried out as a fixed contact on a testing machine making 5000 openings at 100 A (220 V), facing a movable contact in Ag -Ni 60/40.
  • the average contact resistance was 0.48 milli-ohms and the total erosion of the fixed contact was 4.6 milligrams.
  • Such a material makes it possible to obtain contact pads for low-voltage electrical equipment, in particular circuit breakers, contactors and switches.
  • An exemplary embodiment of a contact pad uses a first layer of composite material described above. We can add a second layer of silver, thickness between 0.05 and 0.5 mm, and compressed simultaneously with the first during the sintering operation.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

  • L'invention est relative à un matériau composite fritté pour la fabrication de contacts électriques, comprenant un mélange de particules d'argent, et de particules de graphite ou carbone revêtues par un métal, notamment à base de nickel.
  • Il est classique d'utiliser un matériau constitué d'une matrice d'argent dans laquelle sont dispersées de manière homogène des particules de graphite, la quantité de graphite pouvant varier de 3 à 15% en poids suivant les applications. Le graphite forme avec l'argent un matériau composite possédant une faible résistance mécanique ce qui permet de limiter les forces de soudage tout en conservant de bonnes conductivités thermique et électrique, (résistance de passage et échauffement faibles). Malheureusement, la présence du graphite affecte assez fortement les propriétés mécaniques du matériau entraînant une diminution de la dureté et de la résistance mécanique. Il en résulte une augmentation de l'érosion du matériau d'autant plus importante que la teneur en graphite est plus élevée.
  • Le document FR-A-2.155.103 propose de diminuer l'effet d'érosion des matériaux argent/graphique par l'adjonction de nickel. Pour un taux de graphite constant, la présence du nickel permet en effet d'améliorer les propriétés mécaniques de la matrice, (résistance mécanique et dureté) et donc d'augmenter la longévité du matériau. Il en résulte cependant, une diminution des propriétés électriques et thermiques d'autant plus importante que le taux de nickel est élevé. Cette diminution est due au fait que le nickel se trouve dispersé dans la matrice et vient ainsi se substituer à l'argent, ces matériaux étant fabriqués par frittage d'un mélange de trois poudres distinctes à base d'argent, de nickel et de graphite.
  • Selon les documents DE-A-3.402.091 et JP-A-57054236 l'utilisation de particules de graphite revêtues de nickel permet de réduire considérablement l'érosion des contacts sans affecter la résistance de passage et l'échauffement. Le nickel permet essentiellement d'améliorer la dureté du matériau et la qualité de l'interface argent et graphite. La présence de la couche de nickel autour des particules de graphite peut occasionner dans certains cas des problèmes de soudage et de collage, étant donné que le contact est pratiquement métallique.
  • L'objet de l'invention consiste à améliorer les propriétés électriques tout en diminuant l'érosion d'un matériau composite fritté de contact électrique.
  • Le matériau selon l'invention est caractérisé en ce que la composition pondérale du matériau renferme 92% à 98% de particules d'argent, 1% à 7% de particules de graphite enrobées de nickel, et 1% à 3% de particules de graphite non revêtu, que la taille moyenne de chaque particule de graphite nickelé est comprise entre 20 et 150 microns, le taux de nickel par rapport au graphite des particules de graphite nickelé pouvant varier de 20% à 85% en poids.
  • L'addition de particules de graphite non revêtu dans le mélange de particules d'argent et de particules de graphite nickelé permet de résoudre les problèmes de soudage étant donné la présence de points de contacts non métalliques avec l'argent. La faible teneur (1% à 3%) de graphite non revêtu limite néanmoins l'érosion du matériau de contact.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels:
    • la figure 1 est une vue au microscope d'une poudre de graphite enrobé de nickel;
    • la figure 2 montre une vue en coupe au microscope d'un matériau composite selon l'invention;
    • la figure 3 représente une vue schématique en coupe d'une particule de graphite enrobée par du nickel.
  • Sur les figures 1 à 3, le matériau de contact 10 contient des particules d'argent 11 (92% à 98% en poids), des particules de graphite 12 enrobées par un revêtement de nickel 14 (1% à 7% en poids), et 1% à 3% de particules de graphite non revêtu.
  • Les particules de graphite 12 nickelé sont obtenues après dépôt superficiel sur le graphite, d'une couche de nickel de haute pureté. Ce dépôt s'effectue par un procédé carbonylique ou autre.
  • La taille moyenne des particules 12 de graphite nickelé varie de 20 à 150 microns. Chaque particule d'argent 11 présente une forme dendritique et une taille moyenne comprise entre 5 et 100 microns. La pureté de l'argent est supérieure à 99%. Le matériau est élaboré par la technique de la métallurgie des poudres en frittant les particules 11, 12, 16 préalablement mélangées et comprimées. On obtient ainsi un matériau constitué d'une matrice d'argent dans laquelle sont réparties de manière homogène des particules de graphite 12 nickelé, et des particules de graphite 16 non revêtu. L'épaisseur de la couche de nickel sur les particules 12 peut être comprise entre 5 et 20 microns selon le pourcentage de nickel souhaité.
  • Le tableau suivant indique trois exemples de composition pondérale de matériaux A, B, C:
    Figure imgb0001
  • Après élaboration, la dureté HV1 des matériaux peut atteindre 60. Le test du matériau en endurance électrique a été effectué comme contact fixe sur une machine d'essai réalisant 5000 ouvertures sous 100 A, (220 V), face à un contact mobile en Ag-Ni 60/40. La résistance de contact moyenne a été de 0,48 milli-ohms et l'érosion totale du contact fixe de 4,6 milligrammes.
  • A titre comparatif, un matériau argent-graphite de même composition mais sans nickel élaboré et testé dans les mêmes conditions, a donné les résultats suivants: dureté HV1 de 40, résistance moyenne de contact de 0,64 milli-ohms et érosion du contact fixe de 33 milligrammes.
  • Un tel matériau permet d'obtenir des pastilles de contact pour l'appareillage électrique à basse tension, notamment des disjoncteurs, contacteurs et interrupteurs.
  • Un exemple de réalisation de pastille de contact utilise une première couche de matériau composite décrit précédemment. On peut lui adjoindre une deuxième couche en argent, d'épaisseur comprise entre 0,05 et 0,5 mm, et comprimée simultanément avec la première pendant l'opération de frittage.

Claims (5)

  1. Matériau composite fritté pour la fabrication de contacts électriques, comprenant un mélange de particules d'argent, et de particules de graphite ou carbone revêtues par un métal, notamment à base de nickel, caractérisé en ce que la composition pondérale du matériau renferme 92% à 98% de particules (11) d'argent, 1% à 7% de particules (12) de graphite enrobées de nickel (14), et 1% à 3% de particules (16) de graphite non revêtu, que la taille moyenne de chaque particule (12) de graphite nickelé est comprise entre 20 et 150 microns, le taux de nickel par rapport au graphite des particules (12) de graphite nickelé pouvant varier de 20% à 85% en poids.
  2. Matériau composite fritté selon la revendication 1, caractérisé en ce que la taille moyenne de chaque particule (11) d'argent est comprise entre 5 et 100 microns, la pureté de l'argent étant supérieure à 99%.
  3. Matériau composite fritté selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la taille moyenne de chaque particule de graphite non revêtu est inférieure à 100 microns.
  4. Pastille de contact pour un appareillage électrique à basse tension, caractérisée en ce qu'elle comporte une première couche de matériau composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
  5. Pastille de contact selon la revendication 4,caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième couche en argent ayant une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,5 mm, ladite deuxième couche étant comprimée simultanément avec la première couche pendant l'opération de frittage.
EP19900420493 1989-11-29 1990-11-19 Matériau composite fritté pour contact électrique, et pastille de contact utilisant ledit matériau Expired - Lifetime EP0430825B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8916086 1989-11-29
FR8916086A FR2655206B1 (fr) 1989-11-29 1989-11-29 Materiau composite fritte pour contact electrique, et pastille de contact utilisant ledit materiau.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0430825A1 EP0430825A1 (fr) 1991-06-05
EP0430825B1 true EP0430825B1 (fr) 1995-01-11

Family

ID=9388187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19900420493 Expired - Lifetime EP0430825B1 (fr) 1989-11-29 1990-11-19 Matériau composite fritté pour contact électrique, et pastille de contact utilisant ledit matériau

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0430825B1 (fr)
DE (1) DE69015987D1 (fr)
FR (1) FR2655206B1 (fr)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4232969A1 (de) * 1992-10-01 1994-04-07 Abb Research Ltd Elektrisches Widerstandselement
EP0825682A3 (fr) * 1996-08-20 1999-05-06 Wermelinger AG Raccordement à fiches ne nécessitant pas d'entretien
CN101707146B (zh) * 2009-09-24 2011-11-23 温州宏丰电工合金股份有限公司 Ag基电触头材料及其制备方法
US11070190B2 (en) * 2018-03-27 2021-07-20 Statek Corporation Silver-bonded quartz crystal
CN114182126A (zh) * 2021-12-01 2022-03-15 苏州市希尔孚新材料股份有限公司 一种高性能银碳化钨石墨触头材料制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1564713A1 (de) * 1966-09-20 1970-10-22 Siemens Ag Mehrschichtiger Sinterkontaktkoerper
FR2155103A5 (en) * 1971-10-07 1973-05-18 Ts Trudov Nickel-graphite-silver material prodn - for electrical contacts
DE3402091C2 (de) * 1984-01-21 1994-01-13 Rau Gmbh G Verbundwerkstoff für elektrische Kontaktstücke
US4699763A (en) * 1986-06-25 1987-10-13 Westinghouse Electric Corp. Circuit breaker contact containing silver and graphite fibers

Also Published As

Publication number Publication date
FR2655206A1 (fr) 1991-05-31
DE69015987D1 (de) 1995-02-23
EP0430825A1 (fr) 1991-06-05
FR2655206B1 (fr) 1993-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4699763A (en) Circuit breaker contact containing silver and graphite fibers
US4486631A (en) Contact for vacuum circuit breaker
US2470034A (en) Electric contact formed of a ruthenium composition
EP2681812B1 (fr) Balai de contact
CA1148999A (fr) Materiau comprenant des agents anti-soudage et anti-erosion pour la fabrication de contacts electriques
JPH0896643A (ja) 電気接点材料
RU2087575C1 (ru) Спеченный композиционный материал
EP0430825A1 (fr) Matériau composite fritté pour contact électrique, et pastille de contact utilisant ledit matériau
EP0290311B1 (fr) Matériau composite fritté pour contact électrique et pastille de contact utilisant ledit matériau
JPH1173830A (ja) 真空バルブ
US4450135A (en) Method of making electrical contacts
US4874430A (en) Composite silver base electrical contact material
US4361033A (en) Method for selecting an additive for electrical contacts
JPH09506931A (ja) 焼結接点材料、その製造方法並びにこの材料からなる接点
US2801462A (en) Bearing composition
JPS5914218A (ja) 真空しや断器用接点材料
CN112779436A (zh) 一种AgNi电触头材料及其制备方法
JPH0510782B2 (fr)
JPH10199379A (ja) 真空遮断器用接点材料
EP0011044A1 (fr) Matériau de contact pour dispositif électrique et procédé de fabrication
JPH0739625B2 (ja) 摺動部材用溶射材
JPH0443521A (ja) 真空バルブ用接点
JPS58207348A (ja) 封入用電気接点材料
JPH08143988A (ja) 電気接点材料の製造方法
JPS58746B2 (ja) 電気接点材料

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BE CH DE ES FR GB IT LI SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19911111

17Q First examination report despatched

Effective date: 19940217

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): BE CH DE ES FR GB IT LI SE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRE;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.SCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 19950111

Ref country code: GB

Effective date: 19950111

Ref country code: ES

Free format text: THE PATENT HAS BEEN ANNULLED BY A DECISION OF A NATIONAL AUTHORITY

Effective date: 19950111

REF Corresponds to:

Ref document number: 69015987

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19950223

RAP2 Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred)

Owner name: SCHNEIDER ELECTRIC SA

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PUE

Owner name: SCHNEIDER ELECTRIC S.A.

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Effective date: 19950411

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Effective date: 19950412

GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]

Effective date: 19950111

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Effective date: 19951130

Ref country code: LI

Effective date: 19951130

Ref country code: BE

Effective date: 19951130

26N No opposition filed
BERE Be: lapsed

Owner name: MERLIN GERIN

Effective date: 19951130

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: CD

Ref country code: FR

Ref legal event code: CA

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: CJ

Ref country code: FR

Ref legal event code: CD

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20081106

Year of fee payment: 19

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20100730

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20091130