WO2004008468A1 - Materiau de contact electrique et son procede de fabrication - Google Patents

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WO2004008468A1
WO2004008468A1 PCT/CH2003/000334 CH0300334W WO2004008468A1 WO 2004008468 A1 WO2004008468 A1 WO 2004008468A1 CH 0300334 W CH0300334 W CH 0300334W WO 2004008468 A1 WO2004008468 A1 WO 2004008468A1
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fraction
unstable
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electrical contact
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PCT/CH2003/000334
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Franz Hauner
Pierre Ramoni
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Metalor Technologies International SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/76—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor
    • H01H33/765—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor the gas-evolving material being incorporated in the contact material

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical contacts. It relates, more particularly, to a contact material with arc extinguishing effect as well as its manufacturing process.
  • Such a type of material finds its application mainly for the production of so-called "low voltage" contacts, that is to say the operating range of which is approximately between 10 and 1,000 volts and between 1 and 10,000 amperes.
  • These contacts are generally used in the domestic, industrial and automotive fields, both in direct and alternating current, for switches, relays, contactors and circuit breakers.
  • the energy released by the electric arc is sufficient to melt the material constituting the studs, which not only leads to the degradation of the metal parts but also, sometimes, to their welding, with the result that the device is blocked.
  • one solution consists in using pseudo-alloys comprising a silver or copper matrix and, inserted into this matrix, a fraction consisting of approximately 20% by volume of refractory particles (for example, Ni , C, W, WC, CdO, SnO 2 ) of a size generally between 1 and 5 microns.
  • refractory particles for example, Ni , C, W, WC, CdO, SnO 2
  • This method does not limit mergers and, because of their repetition, erosion and stud welding problems may occur in the short or medium term.
  • auxiliary means to facilitate breaking of the arc or avoiding its reignition: electromagnetic or pneumatic blowing. It has also been proposed to replace the gas present in the space separating the two contacts with a very stable gas and therefore difficult to ionize, such as SF ⁇ .
  • the object of the present invention is therefore to provide an electrical contact material with which pads can be produced, the operation of which is not impaired either in the short term or in the long term, by the energy of an electric arc.
  • the contact material with extinguishing effect according to the invention comprises a matrix of conductive metal and an unstable fraction incorporated in this matrix with the property of decomposing at a temperature between the temperature of use of the contact. and the melting temperature of the metal by releasing a gas capable of destabilizing an electric arc.
  • the invention also relates to a method for manufacturing the material defined above. It essentially consists of:
  • the contact material according to the invention essentially consists of the following three components:
  • metal hydrides TiH 2 Zrhb, MgH 2 ) , multi-metallic hydrides based on Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mg, Ta, Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni, La, Y.
  • the residue is a metal, having partially or completely reacted with oxygen and nitrogen from l air, which can replace, totally or partially, the refractory fraction. It is therefore not an essential component of the contact material.
  • the unstable fraction In the absence of a refractory fraction, the unstable fraction alone constitutes between 5 and 50% of the volume of the contact material. In the presence of a refractory fraction, the two fractions constitute between 5 and 50% of the volume of the material but, then, the proportion of unstable fraction is, at least, 2% by volume.
  • the material according to the invention can advantageously comprise, in addition, small amounts of dopants intended to optimize the properties thereof.
  • these dopants are Bi 2 O 3 , CuO, Re.
  • Pairs of contact pads can be produced using materials of the same or different compositions. In this case, it is possible that only one of the two contacts contains an unstable fraction.
  • an electrical contact material is proposed which, under the effect of the heat produced by an electric arc, gives off a gas essentially formed of hydrogen in the case where, advantageously and as mentioned previously, the unstable fraction decomposed is a hydride. This gas cools and destabilizes the arc which then dies out quickly.
  • the basic constituents of the material are in the form of powders which are then mixed dry, wet or by the technique known as "mechanical alloying" which causes the particles to bond together, then breaking them up into smaller particles.
  • the mixture obtained is then compacted in the form of a pellet, either by cold pressing uniaxially or by hot pressing but at temperature. moderate and possibly under hydrogen pressure, that is to say under conditions of temperature and hydrogen pressure where the unstable fraction does not decompose, or even by impact (adiabatic compacting process).
  • the resulting part is then sintered at moderate temperature and optionally under hydrogen pressure. It will be noted that this operation is optional in cases where the compaction has been carried out at moderate temperature or by impact.
  • the part is shaped by cold recompaction.
  • the method repeats the same first steps as the embodiment described above, the mixture being, this time, compacted by pressing in the form of a strip. Pressing is carried out according to the uniaxial mode cold or at moderate temperature, the resulting part then being sintered at moderate temperature, optionally under hydrogen pressure. As in the first embodiment, sintering is not necessary if the pressing has already been done at moderate temperature. The part is finally shaped by rolling.
  • the same initial mixture is compacted in the form of a billet, by pressing either cold, in an isostatic mode, or at moderate temperature.
  • the resulting part is then sintered also at moderate temperature and optionally under hydrogen pressure. Sintering is optional if pressing has already been done at moderate temperature.
  • the part is finally shaped by moderate temperature extrusion in the form of strips or wires. These products are then transformed into a contact part by all the techniques known to those skilled in the art.
  • the method repeats the same first steps as above. But then, the mixture is compacted cold, without sintering. The resulting part is finally shaped according to one of the techniques already mentioned.
  • the various constituents are also supplied in powder.
  • the unstable fraction is not in its final form, but in the form of a precursor, that is to say that the metal atoms of the unstable fraction have a zero degree of oxidation.
  • the powder is in the form of Ti instead of TiH 2 , Zr instead of ZrH 2 or Mg instead of MgH 2 .
  • the precursor can be free or alloyed with the matrix.
  • the different powders are then mixed dry, wet or by “mechanical alloying”.
  • the mixture is compacted into a pellet shape by cold pressing uniaxially, by hot pressing or by impact.
  • the part is then sintered at high temperature, without hydrogen, optionally if the pressing has been done hot or by impact, before being subjected, in a hydrogen atmosphere, to a heat treatment for hydrating the precursor of the unstable fraction. .
  • the part is shaped by cold recompaction.
  • the sintering can be carried out directly in a hydrogen atmosphere, which then avoids the specific hydriding treatment.
  • the same mixture as that described in the preceding embodiment is compacted by cold isostatic pressing, or by uniaxial hot pressing.
  • the part obtained is then either sintered at high temperature, optionally if the pressing has been done hot, or sintered under a hydrogen atmosphere, so as to hydrate the precursor of the unstable fraction.
  • it is necessary that the compacted billet is sufficiently porous to allow access of hydrogen to the center of the room.
  • the sintering was carried out at high temperature without hydrogen, the part is shaped by a high temperature extrusion before undergoing a hydriding treatment. In the case where the sintering was carried out under a hydrogen atmosphere, the part is shaped by an extrusion at moderate temperature.
  • the same mixture as that described in the previous embodiment is compacted into a strip form by pressing cold uniaxially or hot.
  • the part obtained is then either sintered at high temperature, optionally if the pressing has been done hot, or sintered under a hydrogen atmosphere, so as to hydrate the precursor of the unstable fraction.
  • the part is shaped by rolling before undergoing, if necessary, a hydriding treatment.
  • the various constituents of the material are supplied in the form of a solid alloy containing the precursor of the unstable fraction.
  • the alloy is then melted and cast in the form of a billet or an ingot and then, in the case of a billet, extruded under high temperature, typically at 900 ° C., or, if it is a question of '' an ingot, transformed into a strip or wire by successive plastic deformation operations (rolling, drawing, hammering, ...) interspersed with heat treatments, before undergoing final hydriding.
  • the parts undergo conventional final treatments, for example cutting, forming, polishing, thermal expansion treatment.
  • the various embodiments which have just been described do not constitute an exhaustive list. Other combinations of the different means proposed for each of the stages can possibly be used.
  • a thin sub-layer generally of the same composition as the conductive metal used (generally silver or copper), intended to facilitate, thereafter, the operations of welding and brazing that the part may undergo during its use.
  • the unstable fraction can consist of a mixture, either of several of the elements proposed above to form said fraction, or of one of these elements but under different particle sizes. In this way, it is possible to obtain varied decomposition kinetics so that the material obtained can operate under a wide range of conditions.
  • the invention provides an electrical contact material capable of destabilizing an electric arc occurring between two contact pads, so as not to be altered in the long term by the effects of the heat given off.
  • the process for manufacturing this material due to its great flexibility, makes it possible to produce contact parts in all the usual forms, using the same means of production as for current materials.

Landscapes

  • Contacts (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un matériau de contact électrique comportant une matrice en métal conducteur et une fraction instable incorporée dans cette matrice. Ladite fraction instable a la propriété de se décomposer entre la température d'utilisation du contact électrique et la température de fusion dudit métal en dégageant un gaz susceptible de déstabiliser un arc électrique. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un matériau de contact électrique, consistant à : se doter d'un mélange comportant un métal conducteur et un constituant instable se décomposant à une température comprise entre la température d'utilisation du contact électrique et la température de fusion dudit métal en dégageant un gaz susceptible de déstabiliser un arc électrique; compacter ce mélange; et le mettre en forme selon l'usage souhaité.

Description

MATERIAU DE CONTACT ELECTRIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention se rapporte au domaine des contacts électriques. Elle concerne, plus particulièrement, un matériau de contact avec effet d'extinction d'arc ainsi que son procédé de fabrication.
Un tel type de matériau trouve son application principalement pour la réalisation de contacts dits "à basse tension", c'est-à-dire dont la plage de fonctionnement se situe approximativement entre 10 et 1 000 volts et entre 1 et 10 000 Ampères. Ces contacts sont utilisés généralement dans les domaines domestique, industriel et automobile, aussi bien en courant continu qu'alternatif, pour des interrupteurs, des relais, des contacteurs et des disjoncteurs.
Lorsqu'on ouvre une paire de plots de contacts électriques sous tension, le courant continue de passer d'un plot à l'autre en ionisant le gaz qu'il traverse. Cette colonne de gaz ionisé, communément appelée "arc électrique", a une longueur maximum qui dépend de différents paramètres tels que la nature et la pression du gaz, la tension aux bornes, le matériau de contact, la géométrie de l'appareil, l'impédance du circuit, ...
L'énergie dégagée par l'arc électrique est suffisante pour fondre le matériau constituant les plots, ce qui entraîne, non seulement, la dégradation des parties métalliques mais, aussi, parfois, leur soudure, avec pour conséquence le blocage de l'appareil.
Dans les applications en courant alternatif, le passage de la tension par zéro facilite la coupure de l'arc. Néanmoins, certains appareils de protection doivent couper des courants très élevés, qui occasionnent des arcs suffisamment énergétiques pour endommager les contacts. En revanche, pour les applications en courant continu, les arcs électriques sont très stables, surtout lorsque la tension est nettement supérieure à 10 volts. Une solution pour couper l'arc consiste à augmenter sa longueur de façon telle qu'il devienne instable et disparaisse de lui-même. Pour une tension de 14 volts, une distance de l'ordre du millimètre est suffisante alors que pour une tension de 42 volts, particulièrement lorsqu'on est en présence d'une charge inductive, cette distance peut être de plusieurs centimètres. Ceci complique sérieusement la construction des appareils de coupure et la durée des arcs créés réduit fortement leur durée de vie. Le problème se pose tout particulièrement dans l'industrie de l'automobile qui envisage l'utilisation de circuits à 42 volts continus pour s'adapter au nombre toujours plus élevé de dispositifs électriques présents dans les voitures (jusqu'à cent moteurs dans un véhicule haut-de-gamme). A de telles tensions, l'intérêt de limiter les problèmes liés aux arcs devient primordial. Ainsi, les matériaux des contacts électriques doivent satisfaire les trois exigences suivantes :
- faible résistance de contact pour éviter un échauffement excessif lors du passage du courant ;
- bonne résistance au soudage en présence d'un arc électrique ; et - faible érosion sous l'effet de l'arc.
Pour satisfaire ces exigences partiellement contradictoires, une solution consiste à utiliser des pseudo-alliages comportant une matrice d'argent ou de cuivre et, insérée dans cette matrice, une fraction constituée d'environ 20% en volume de particules réfractaires (par exemple, Ni, C, W, WC, CdO, SnO2) d'une taille généralement comprise entre 1 et 5 microns. Le matériau ainsi obtenu résiste mieux à la chaleur dégagée par l'arc électrique. Bien que constituant une solution intéressante, cette méthode ne permet pas de limiter les fusions et, à cause de leur répétition, des problèmes d'érosion et de soudage des plots peuvent survenir à court ou moyen terme.
Par ailleurs, lorsqu'il s'agit, en courant alternatif, de réaliser des appareils de protection (disjoncteurs) capables de couper des courants très élevés, on a proposé de recourirà des moyens auxiliaires pour faciliter la coupure de l'arc ou éviter son rallumage : soufflage électromagnétique ou pneumatique. On a aussi proposé de remplacer le gaz présent dans l'espace séparant les deux contacts par un gaz très stable et donc difficile à ioniser, comme du SFβ. Cependant, toutes ces solutions sont complexes à mettre en œuvre. La présente invention a donc pour but de fournir un matériau de contact électrique avec lequel on peut réaliser des plots dont le fonctionnement n'est altéré ni à court terme, ni à long terme, par l'énergie d'un arc électrique.
De façon plus précise, le matériau de contact avec effet d'extinction selon l'invention comporte une matrice en métal conducteur et une fraction instable incorporée dans cette matrice avec la propriété de se décomposer à une température comprise entre la température d'utilisation du contact et la température de fusion du métal en dégageant un gaz susceptible de déstabiliser un arc électrique.
L'invention concerne également un procédé pour fabriquer le matériau défini ci- dessus. Il consiste essentiellement à :
- se doter d'un mélange comportant un métal conducteur et un constituant instable tel que précédemment défini;
- compacter ce mélange; et
- le mettre en forme selon l'usage souhaité. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, non accompagnée de dessin. Le matériau de contact selon l'invention est essentiellement constitué des trois composants suivants :
- une matrice en métal conducteur, généralement en argent ou en cuivre ; - une fraction réfractaire, stable à une température supérieure à 900°C, qui peut être avantageusement choisie dans le groupe suivant : CdO, SnO2, ZnO, Fe2O3 ,Ni, Fe, W, Mo, C, WC, MgO; et
- une fraction instable qui se décompose à une température comprise entre 200 et 900°C en libérant un gaz capable de refroidir l'arc, et qui peut être avantageusement choisie dans le groupe suivant : hydrures métalliques (TiH2) Zrhb, MgH2), hydrures mulitimétalliques à base de Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mg, Ta, Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni, La, Y.
Lorsque la fraction instable a libéré son gaz de refroidissement de l'arc, sa décomposition ayant eu lieu, en général, dans l'air, le résidu est un métal, ayant partiellement ou totalement réagi avec l'oxygène et l'azote de l'air, qui peut se substituer, totalement ou partiellement, à la fraction réfractaire. Celle-ci n'est donc pas un composant indispensable du matériau de contact.
En l'absence de fraction réfractaire, la fraction instable constitue, à elle seule, entre 5 et 50% du volume du matériau de contact. En présence d'une fraction réfractaire, les deux fractions constituent entre 5 et 50% du volume du matériau mais, alors, la proportion de fraction instable est, au moins, de 2% en volume.
Le matériau selon l'invention peut avantageusement comprendre, en plus, de petites quantités de dopants destinés à en optimiser les propriétés. Par exemple, ces dopants sont Bi2O3, CuO, Re.
Des paires de plots de contacts peuvent être réalisées en utilisant des matériaux de mêmes compositions ou de compositions différentes. Dans ce cas, il est possible qu'un seul des deux contacts contienne une fraction instable. Ainsi est proposé un matériau de contact électrique qui, sous l'effet de la chaleur produite par un arc électrique, dégage un gaz essentiellement formé d'hydrogène dans le cas où, avantageusement et comme mentionné précédemment, la fraction instable décomposée est un hydrure. Ce gaz refroidit et déstabilise l'arc qui s'éteint alors rapidement.
L'arc s'étant néanmoins produit, une portion de chacun des contacts a pu fondre sous l'effet de sa chaleur, de telle sorte qu'ils se trouvent soudés ensemble. Si tel est le cas, étant donné que le dégagement gazeux de la fraction instable a rendu poreuse, et donc fragile, la surface des contacts fondus, leur soudure sera facile à casser lors de la prochaine ouverture des contacts. II s'agit là d'un avantage important du matériau selon l'invention.
D'une manière générale, le procédé de fabrication du matériau de contact qui vient d'être décrit consiste successivement à :
- se doter d'un mélange des constituants de base susmentionnés : un métal conducteur, une fraction instable et, éventuellement, une fraction réfractaire;
- compacter ce mélange;
- éventuellement, fritter la pièce obtenue;
- mettre en forme la pièce selon l'usage souhaité; - éventuellement, lui appliquer un traitement thermique final; et
- si nécessaire, l'apprêter pour son utilisation.
Selon un premier mode de réalisation préféré, les constituants de base du matériau sont sous la forme de poudres qui sont alors mélangées par voie sèche, par voie humide ou par la technique dite du "mechanical alloying" qui provoque une soudure des particules entre elles, puis leur rupture en particules plus petites. Ces trois méthodes sont toutes bien connues de l'homme de métier.
Le mélange obtenu est ensuite compacté en forme de pastille, soit par pressage à froid de façon uniaxiale, soit par pressage à chaud mais à température modérée et éventuellement sous pression d'hydrogène, c'est-à-dire dans des conditions de température et de pression d'hydrogène où la fraction instable ne se décompose pas, soit encore par chocs (procédé de compactage adiabatique).
La pièce résultante est alors frittée à température modérée et éventuellement sous pression d'hydrogène. On notera que cette opération est facultative dans les cas où le compactage a été effectué à température modérée ou par chocs.
Enfin, la pièce est mise en forme par un recompactage à froid.
Selon un deuxième mode de réalisation préféré, le procédé reprend les mêmes premières étapes que le mode de réalisation décrit ci-dessus, le mélange étant, cette fois, compacté par pressage sous la forme d'une bande. Le pressage est effectué selon le mode uniaxial à froid ou à température modérée, la pièce résultante étant ensuite frittée à température modérée, éventuellement sous pression d'hydrogène. Comme dans le premier mode de réalisation, le frittage n'est pas nécessaire si le pressage a déjà été fait à température modérée. La pièce est finalement mise en forme par laminage.
Selon un troisième mode de réalisation préféré, le même mélange initial est compacté sous la forme d'une billette, par pressage soit à froid, selon un mode isostatique, soit à température modérée. La pièce résultante est ensuite frittée également à température modérée et éventuellement sous pression d'hydrogène. Le frittage est facultatif si le pressage a déjà été fait à température modérée. La pièce est finalement mise en forme par extrusion à température modérée sous forme de bandes ou de fils. Ces produits sont ensuite transformés en pièce de contact par toutes les techniques connues de l'homme du métier.
Selon un quatrième mode de réalisation, le procédé reprend les mêmes premières étapes que ci-dessus. Mais alors, le mélange est compacté à froid, sans frittage. La pièce résultante est finalement mise en forme selon l'une des techniques déjà évoquées. Selon un cinquième mode de réalisation, les différents constituants sont encore fournis en poudre. Cependant, la fraction instable n'est pas sous sa forme définitive, mais sous la forme d'un précurseur, c'est à dire que les atomes métalliques de la fraction instable ont un degré d'oxydation nul. Par exemple, la poudre est sous la forme de Ti au lieu de TiH2, de Zr au lieu de ZrH2 ou de Mg au lieu de MgH2. Le précurseur peut être libre ou allié avec la matrice. Les différentes poudres sont ensuite mélangées par voie sèche, par voie humide ou par « mechanical alloying ». Puis, le mélange est compacté en forme de pastille par pressage à froid de façon uniaxiale, par pressage à chaud ou par chocs. La pièce est ensuite frittée à haute température, sans hydrogène, facultativement si le pressage a été fait à chaud ou par chocs, avant d'être soumise, en atmosphère d'hydrogène, à un traitement thermique d'hydruration du précurseur de la fraction instable. Enfin, la pièce est mise en forme par un recompactage à froid. En variante, le frittage peut être effectué directement en atmosphère d'hydrogène, ce qui évite, ensuite, le traitement spécifique d'hydruration.
Selon un sixième mode de réalisation, le même mélange que celui décrit dans le mode de réalisation précédent est compacté par pressage isostatique à froid, ou par pressage uniaxial à chaud. La pièce obtenue est ensuite soit frittée à haute température, facultativement si le pressage a été fait à chaud, soit frittée sous atmosphère d'hydrogène, de façon à hydrurer le précurseur de la fraction instable. Pour cela, il est nécessaire que la billette compactée soit suffisamment poreuse pour permettre l'accès de l'hydrogène jusqu'au centre de la pièce. Lorsque le frittage a été fait à haute température sans hydrogène, la pièce est mise en forme par une extrusion à haute température avant de subir un traitement d'hydruration. Dans le cas où le frittage a été fait sous atmosphère d'hydrogène, la pièce est mise en forme par une extrusion à température modérée.
Selon un septième mode de réalisation, le même mélange que celui décrit dans le mode de réalisation précédent est compacté en forme de bande par pressage à froid de façon uniaxiale ou à chaud. La pièce obtenue est ensuite soit frittée à haute température, facultativement si le pressage a été fait à chaud, soit frittée sous atmosphère d'hydrogène, de façon à hydrurer le précurseur de la fraction instable. La pièce est mise en forme par laminage avant de subir, si nécessaire, un traitement d'hydruration.
Selon un huitième mode de réalisation, les différents constituants du matériau sont fournis sous la forme d'un alliage massif contenant le précurseur de la fraction instable. L'alliage est alors fondu et coulé sous la forme d'une billette ou d'un lingot puis, dans le cas d'une billette, extrudé sous haute température, typiquement à 900°C, ou, s'il s'agit d'un lingot, transformé en bande ou en fil par des opérations de déformation plastique successives (laminage, tréfilage, martelage, ...) entrecoupées de traitements thermiques, avant de subir l'hydruration finale.
Selon les huit modes de réalisation précédents, les pièces subissent des traitements finaux conventionnels, par exemple découpage, formage, polissage, traitement thermique de détente.
Les différents modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne constituent pas une liste exhaustive. D'autres combinaisons des différents moyens proposés pour chacune des étapes peuvent éventuellement être utilisées. Dans tous les modes de réalisations décrits, on peut également ajouter, lors du compactage, une sous-couche mince, généralement de même composition que le métal conducteur utilisé (généralement argent ou cuivre), destinée à faciliter, par la suite, les opérations de soudage et de brasage que pourra subir la pièce au cours de son utilisation. Bien entendu, la fraction instable peut être constituée d'un mélange, soit de plusieurs des éléments proposés ci-dessus pour former ladite fraction, soit d'un de ces éléments mais sous différentes granulométries. De la sorte, il est possible d'obtenir des cinétiques de décomposition variées de manière à ce que le matériau obtenu puisse fonctionner dans une plage de conditions étendue.
Ainsi, en résumé, l'invention propose un matériau de contact électrique susceptible de déstabiliser un arc électrique survenant entre deux plots de contact, de manière à n'être pas altéré à long terme par les effets de la chaleur dégagée. De plus, le procédé de fabrication de ce matériau, de par sa grande flexibilité, permet de réaliser des pièces de contact sous toutes les formes usuelles, en utilisant les mêmes moyens de productions que pour les matériaux actuels.

Claims

REVENDICATIONS
1. Matériau de contact électrique comportant une matrice en métal conducteur et une fraction instable incorporée dans cette matrice, caractérisé en ce que la fraction instable a la propriété de se décomposer entre la température d'utilisation du contact électrique et la température de fusion dudit métal en dégageant un gaz susceptible de déstabiliser un arc électrique.
2. Matériau selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit métal est de l'argent ou du cuivre.
3. Matériau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite fraction instable comporte au moins un hydrure.
4. Matériau selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit hydrure a pour base au moins un des éléments choisis dans le groupe Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mg.Ta, Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni, La, Y.
5. Matériau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite fraction instable constitue entre 5 et 50% de son volume.
6. Matériau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une fraction réfractaire.
7. Matériau selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite fraction réfractaire comporte au moins un composant choisi dans le groupe CdO, SnO2) ZnO, Fe2O3, Ni, Fe, W, Mo, C, WC et MgO
8. Matériau selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la fraction réfractaire et la fraction instable constituent entre 5 et 50% de son volume, la fraction instable constituant au moins 2% dudit volume.
9. Procédé de fabrication d'un matériau de contact électrique, caractérisé en ce qu'il consiste à : - se doter d'un mélange comportant un métal conducteur et un constituant instable se décomposant à une température comprise entre la température d'utilisation du contact électrique et la température de fusion dudit métal en dégageant un gaz susceptible de déstabiliser un arc électrique;
- compacter ce mélange; et
- le mettre en forme selon l'usage souhaité.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit mélange comporte, en plus, un composé réfractaire.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les constituants dudit mélange sont sous forme de poudres.
12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que le constituant instable est fourni sous la forme d'un précurseur.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le précurseur est allié avec le métal conducteur.
14. Procédé selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que ledit mélange est compacté par fonte et coulée sous forme d'une billette ou d'un lingot massif.
15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que ledit mélange est compacté par pressage à froid soit de façon uniaxiale soit en mode isostatique ou par pressage à chaud de façon uniaxiale ou par chocs.
16. Procédé selon l'une des revendications 9, 10 et 11 et selon la revendication 15, caractérisé en ce que, après avoir été compacté, ledit mélange subit une opération de frittage dans des conditions d'atmosphère, de pression et de température telles que la fraction instable ne se décompose pas.
17. Procédé selon l'une des revendications 12 et 13 et selon la revendication 15, caractérisé en ce que, après avoir été compacté, ledit mélange subit une opération de frittage réalisée à température élevée en l'absence d'hydrogène.
18. Procédé selon l'une des revendications 12 et 13 et selon la revendication 15, caractérisé en ce que, après avoir été compacté, ledit mélange subit une opération de frittage réalisée à température élevée en présence d'hydrogène.
19. Procédé selon la revendication 14 ou l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que ledit mélange est mis en forme par recompactage, laminage ou extrusion.
20. Procédé selon la revendication 14 ou selon les revendications 17 et 19, caractérisé en ce qu'après sa mise en forme, le mélange est soumis à un traitement thermique d'hydruration.
PCT/CH2003/000334 2002-07-12 2003-05-30 Materiau de contact electrique et son procede de fabrication Ceased WO2004008468A1 (fr)

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