Contacto eléctrico, procedimiento de ensamblaje por soldadura de una pastilla de contacto sobre un soporte metálico para realizar dicho contacto.

Contacto eléctrico (100) fijo que comprende un soporte (1) metálico unido a una pastilla

(2) de contacto previamente comprimida, caracterizado porque la pastilla (2) de contacto previamente comprimida es ensamblada sobre el soporte (1) metálico mediante un procedimiento de sinterizado directo en frío e incluye:

- una capa (8) de contacto que incluye un agente conductor compuesto:

- de plata (Ag), estando comprendido el porcentaje en masa de plata (Ag) entre el 92 y el 99 % de la masa total,

- de níquel (Ni), estando comprendido el porcentaje en masa de níquel (Ni) entre 0 y el 3 %, y

- de carbono (C), estando comprendido el porcentaje en masa de carbono (C) entre el 0,5 y el 5 %,

- una subcapa (9) reactiva que incluye una seudoaleación a base de plata (Ag) y de cobre (Cu) mezclados con un agente decapante a base de fósforo, teniendo dicha subcapa una temperatura de fusión inferior a la de la capa de contacto.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10354005.

Solicitante: SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 35 RUE JOSEPH MONIER 92500 RUEIL-MALMAISON FRANCIA.

Inventor/es: GASTALDIN, GUY, FAVRE-TISSOT, JEAN-PAUL, CAPELLI,MARCEL, GARCIA,FRANK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Contactos (contactos líquidos H01H 29/04) > H01H1/023 (que tiene un metal noble como material básico)

PDF original: ES-2543213_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Contacto eléctrico, procedimiento de ensamblaje por soldadura de una pastilla de contacto sobre un soporte metálico para realizar dicho contacto Campo técnico de la invención La invención se refiere a un contacto eléctrico fijo que comprende un soporte metálico unido a una pastilla de contacto previamente comprimida.

La invención se refiere también a un procedimiento de unión mediante sinterizado directo de una pastilla de contacto previamente comprimida sobre un soporte metálico para realizar un contacto eléctrico fijo según la invención.

Estado de la técnica

Los procedimientos de unión por resistencia se utilizan ampliamente para la fijación de piezas metálicas utilizadas principalmente en la fabricación de contactos eléctricos de aparellajes eléctricos como se describe en el documento FR2665026. Estos procedimientos de soldadura por resistencia se pueden utilizar con un aporte de material tal como principalmente la soldadura. El aporte de material se utiliza para incrementar la calidad de la unión entre las piezas metálicas a unir. Además, la resistencia mecánica de las soldaduras depende principalmente de la naturaleza de los dos metales o aleaciones presentes.

Las pastillas de contacto destinadas a utilizarse en los contactos eléctricos, pueden estar constituidas por tres capas de material. Cada capa de material juega un papel diferente. Las pastillas de contacto pueden incluir:

- Una primera capa constituida por un material de contacto principalmente a base de plata o de cobre. Por sus propiedades de no soldabilidad y de resistencia a la erosión bajo el arco eléctrico, la primera capa permite el establecimiento y el corte de la corriente.

- Una segunda capa intermedia principalmente a base de plata permite una buena compatibilidad de la unión entre el material de contacto y un soporte metálico del contacto eléctrico.

- Una tercera capa constituida por la soldadura, integrada o no en la pastilla de contacto. La tercera capa es principalmente a base de plata y de cobre y es de reducido grosor. Dicha tercera capa tiende a mejorar la calidad de la unión entre la segunda capa intermedia y el soporte metálico. La soldadura presenta la particularidad de tener una temperatura de fusión inferior a la del material de contacto y del soporte metálico a unir.

El soporte metálico del contacto eléctrico se realiza generalmente a base de cobre.

Un calentamiento exterior de las pastillas de contacto principalmente por resistencia, inducción o llama permite pasar a la fusión la soldadura y crear un enganche entre el material de contacto y su soporte durante la refrigeración.

La utilización de la subcapa y de la soldadura a base de plata implica no obstante un incremento no despreciable de los costes de fabricación de los contactos eléctricos.

Los procedimientos de unión de una pieza de contacto eléctrico que incluye un soporte de cobre y una pastilla de contacto de gran superficie, principalmente con una superficie superior a 180 mm2 que comprende una primera fase en la que la pastilla se fabrica mediante colaminado, biextrusión, o sinterizado y posteriormente una segunda fase, en la que la pastilla se fija sobre su soporte en una operación separada de soldadura. Generalmente, teniendo en cuenta el tamaño de la pastilla, la soldadura se realiza mediante calentamiento por inducción o a la llama.

La obtención de la pastilla por colaminado, biextrusión, o sinterizado tiende a incrementar el tiempo global de fabricación de la pieza de contacto. En efecto, la obtención por colaminado, biextrusión, o sinterizado de la pastilla incluye varias etapas de fabricación, generalmente cuatro. Además, la operación de recorte final de la pastilla en el caso del colaminado o de la biextrusión puede provocar unas desconexiones entre las capas a la altura del contorno de recorte. Estas desconexiones en el borde de la pastilla son debidas al diferencial de dilatación térmica durante unas etapas de recocido que engendra un diferencial en las tensiones residuales y por tanto deformación de las diferentes capas en el momento del recorte.

Durante una segunda fase, el soporte de cobre es recubierto con decapante para desoxidar y activar la superficie de unión. Se deposita soldadura en forma de laminilla o en pasta sobre el soporte o la pastilla. Dicha pastilla se sitúa sobre el soporte de cobre y posteriormente se mantiene con la ayuda de una herramienta en un inductor o una llama que calienta el conjunto. El calentamiento se mantiene hasta la fusión de la soldadura. Estas operaciones manuales de colocación por una parte de decapante y por otro lado de soldadura incrementan el tiempo de fabricación de una pieza de contacto eléctrico. Además, con la utilización de pastillas colaminadas y biextrudidas, la calidad del montaje es muy difícil de asegurar principalmente a causa del fenómeno de formación de ampollas en la superficie de las pastillas o de irregularidad en la unión de la soldadura.

El documento DE 32 12 005 A1 describe un procedimiento de unión por sinterizado directo de una pastilla de

contacto según el preámbulo de la reivindicación 9.

Exposición de la invención La invención viene por lo tanto a remediar los inconvenientes del estado de la técnica, de manera que propone un procedimiento de unión entre una pastilla de contacto de gran sección y un soporte metálico.

La pastilla de contacto previamente comprimida del contacto eléctrico fijo según la invención se une sobre el soporte metálico mediante un procedimiento de sinterizado directo en frío e incluye una capa de contacto que incluye un agente conductor compuesto de plata, estando comprendido el porcentaje en masa de plata entre el 92 y el 99 % de la masa total, de níquel, estando comprendido el porcentaje en masa de níquel entre 0 y el 3 %, y de carbono, estando comprendido el porcentaje en masa del carbono entre el 0, 5 y el 5 %. La pastilla de contacto previamente comprimida incluye una subcapa reactiva que incluye una seudoaleación a base de plata y de cobre mezclados con un agente decapante a base de fósforo, teniendo dicha subcapa una temperatura de fusión inferior a la de la capa de contacto.

Ventajosamente, la capa de contacto incluye una fracción de partículas refractarias, siendo elegidas dichas partículas refractarias entre unas partículas de carburo de tungsteno, de tungsteno o de nitruro de titanio.

Ventajosamente, la capa de contacto incluye una fracción de elementos anti-soldadura, siendo elegidos dichos elementos anti-soldadura entre unas partículas de níquel o de grafito.

Ventajosamente, la capa de contacto incluye una fracción de elementos gasógenos, incluyendo dichos elementos gasógenos la fibra de carbono.

Según un modo de realización de la invención, la seudoaleación de la subcapa reactiva está compuesta de cobre, estando comprendido el porcentaje en masa de cobre entre el 15 y el 99 % de la masa total, de plata, estando comprendido el porcentaje en masa de plata entre el 0, 5 y el 85 %, y de fósforo, estando comprendido el porcentaje en masa de fósforo entre el 0, 5 y el 8 %.

Preferentemente, la subcapa reactiva tiene una temperatura de fusión comprendida entre 620 y 800 ºC.

Preferentemente, la superficie de la sección de contacto de la pastilla de contacto del contacto eléctrico es superior o igual a 180 mm2.

Preferentemente, el soporte metálico está constituido de cobre.

El procedimiento de unión mediante sinterizado directo de una pastilla de contacto previamente comprimida sobre un soporte metálico para realizar un contacto eléctrico tal como se ha definido en el presente documento anteriormente comprende un compactado en frío de la capa de contacto... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Contacto eléctrico (100) fijo que comprende un soporte (1) metálico unido a una pastilla (2) de contacto previamente comprimida, caracterizado porque la pastilla (2) de contacto previamente comprimida es ensamblada sobre el soporte (1) metálico mediante un procedimiento de sinterizado directo en frío e incluye:

- una capa (8) de contacto que incluye un agente conductor compuesto:

- de plata (Ag) , estando comprendido el porcentaje en masa de plata (Ag) entre el 92 y el 99 % de la masa total, -de níquel (Ni) , estando comprendido el porcentaje en masa de níquel (Ni) entre 0 y el 3 %, y -de carbono (C) , estando comprendido el porcentaje en masa de carbono (C) entre el 0, 5 y el 5 %, -una subcapa (9) reactiva que incluye una seudoaleación a base de plata (Ag) y de cobre (Cu) mezclados con un agente decapante a base de fósforo, teniendo dicha subcapa una temperatura de fusión inferior a la de la capa de contacto.

2. Contacto eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa (8) de contacto incluye una fracción de partículas refractarias, eligiéndose dichas partículas refractarias de entre unas partículas de carburo de tungsteno (CW) , de tungsteno (W) o de nitruro de titanio (TiN) .

3. Contacto eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa (8) de contacto incluye una fracción de elementos anti-soldadura, eligiéndose dichos elementos anti-soldadura de entre unas partículas de níquel (Ni) o de grafito.

4. Contacto eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa (8) de contacto incluye una fracción de elementos gasógenos, incluyendo dichos elementos gasógenos fibra de carbono.

5. Contacto eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la seudoaleación de la subcapa (9) reactiva está compuesta:

- de cobre (Cu) , estando comprendido el porcentaje en masa de cobre entre el 15 y el 99 % de la masa total.

25. de plata (Ag) , estando comprendido el porcentaje en masa de plata entre el 0, 5 y el 85 %, y -de fósforo (P) , estando comprendido el porcentaje en masa de fósforo entre el 0, 5 y el 8 %.

6. Contacto eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la subcapa (9) reactiva tiene una temperatura de fusión comprendida entre 620 y 800 ºC Celsius.

7. Contacto eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie de 30 la sección de contacto de la pastilla (2) de contacto del contacto (100) eléctrico es superior o igual a 180 mm2.

8. Contacto eléctrico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el soporte (1) metálico está constituido de cobre (Cu) .

9. Procedimiento de ensamblaje mediante sinterizado directo de una pastilla (2) de contacto previamente

comprimida sobre un soporte (1) metálico para realizar un contacto eléctrico, procedimiento caracterizado porque 35 comprende:

un compactado en frío de una capa (8) de contacto y de una subcapa (9) reactiva obtenidos respectivamente por mezcla de polvos, -la capa (8) de contacto incluye un agente conductor compuesto:

de plata (Ag) , estando comprendido el porcentaje en masa de plata (Ag) entre el 92 y el 99 % de la 40 masa total,

de níquel (Ni) , estando comprendido el porcentaje en masa de níquel (Ni) entre el 0 y el 3 %, y

de carbono (C) , estando comprendido el porcentaje en masa de carbono (C) entre el 0, 5 y el 5 %

- la subcapa (9) reactiva incluye una seudoaleación a base de plata (Ag) y de cobre (Cu) mezclados con un agente decapante, teniendo dicha subcapa una temperatura de fusión inferior a la de la capa de contacto, 45 un mantenimiento del soporte (1) metálico y de la pastilla (2) de contacto en contacto entre dos mordazas (3) de elementos refractarios, un calentamiento de la pastilla (2) de contacto y del soporte (1) metálico a una temperatura de soldadura, una aplicación de una fuerza (FP) de compresión a través de las mordazas (3) .

10. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación 9, caracterizado porque el calentamiento se realiza 50 mediante unos medios de calentamiento por inducción.

11. Procedimiento de ensamblaje según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque la seudoaleación de la subcapa (9) reactiva está compuesta:

- de cobre (Cu) , estando comprendido el porcentaje en masa de cobre entre el 15 y el 99 % de la masa total, -de plata (Ag) , estando comprendido el porcentaje en masa de plata entre el 0, 5 y el 85 %, y -de fósforo (P) , estando comprendido el porcentaje en masa de fósforo entre el 0, 5 y el 8 %.