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Molecule
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silver
(23)
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tin
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BISMUTH
(20)
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IRON
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DES
(3)
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copper
(3)
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O2
(1)
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Et
(1)
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oxygen
(1)
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silver-tin-bismuth
(1)
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silver-tin
(1)
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Physical
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3 percent
(6)
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5 percent
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de 3 percent
(4)
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de 0,01 percent
(4)
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0.1 percent
(2)
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de 5 percent
(2)
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1,0 percent de
(2)
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0,5 percent
(2)
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0,1 percent de
(2)
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5 weight percent
(1)
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0.01-1.0 weight percent
(1)
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0.01-0.5 weight percent
(1)
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0.01 percent
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0.4 mm
(1)
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650 deg
(1)
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48 hr
(1)
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30 hrs
(1)
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200 V
(1)
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400 g
(1)
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600 g
(1)
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5,1 percent
(1)
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de 1 percent
(1)
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de 0,5 percent
(1)
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0,01 percent
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0,01 percent de
(1)
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de 0,4 mm
(1)
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de 4 mm
(1)
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de 0,1 mm
(1)
[46][_]
de 200 V
(1)
[47][_]
de 400 g
(1)
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de 600 g
(1)
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Gene Or Protein
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Silver A
(5)
[51][_]
Etre
(3)
[52][_]
DANS
(1)
[53][_]
Refractaire
(1)
[54][_]
Generic
(4/ 8)
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metals
(3)
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oxide
(2)
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tin oxides
(2)
[58][_]
OXIDISED SILVER
(1)
[59][_]
Disease
(1/ 1)
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Fracture
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522191A1
Family ID 6259625
Probable Assignee Chugai Electric Ind Co Ltd
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MATERIAU A BASE D'ALLIAGE D'silver, D'tin ET DE BISMUTH POUR
CONTACTS ELECTRIQUES, ET CONTACTS ELECTRIQUES CONFECTIONNES EN UN TEL
ALLIAGE
EN Title ELECTRICAL CONTACT MATERIAL OF INTERNALLY OXIDISED SILVER
ALLOY - WITH TIN, BISMUTH AND OPT. ELEMENT OF IRON FAMILY, GIVING
STABLE RESISTANCE AND LOW WEAR
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES MATERIAUX SPECIAUX A BASE D'ALLIAGE D'silver
A FAIBLE RESISTANCE DE CONTACT, UTILISES DANS L'INDUSTRIE ELECTRIQUE
POUR REALISER DES PIECES DE CONTACT SOUMISES A DES MANOEUVRES
REPETEES.
L'ALLIAGE A BASE D'silver RENFERME DE 3 A 5 D'tin EN POIDS, ET DE 0,01
A 1,0 DE BISMUTH EN POIDS, ET EST SOUMIS A UN TRAITEMENT D'OXYDATION
INTERNE. DE PREFERENCE, L'ALLIAGE COMPORTE EN OUTRE UNE DOSE PONDERALE
DE 0,01 A 0,5 DE L'UN AU MOINS DES metals DE LA FAMILLE DU iron, POUR
EVITER LES FISSURES AU MOMENT DU TRAITEMENT D'OXYDATION INTERNE.
APPLICATION AUX PIECES DE CONTACT ELECTRIQUE, NOTAMMENT POUR LES
EQUIPEMENTS DE COMMUTATION.
Material for electrical contacts consists of internally oxidised
Ag-Sn-Bi alloy contg. 3 to under 5 weight percent Sn and 0.01-1.0
weight percent Bi. It can also contain 0.01-0.5 weight percent
element(s) of the Fe family. The alloy has stable contact resistance
and a low wear rate. The addn. of Fe family element(s) inhibits
fracture or cracking. In an example, alloys of Ag with (A) 3 percent
Sn, (B) 3 percent Sn + 0.1 percent Bi or (C) 3 percent Sn + 0.1
percent Bi + 0.01 percent Fe were rolled to 0.4 mm. thick plates and
subjected to internal oxidn. in O2 at 650 deg.C. The time needed for
oxidn. was (A) 48 hr., (B,C) only 30 hrs. The contact resistance (200
V a.c., 10 A, contact pressure 400 g. release pressure 600 g) average
(A) 1.1, (B) 0.8, (C) 0.78 mohm. and was max. (A) 2.8, (B,C) 1.4 mohm.
Description
_________________________________________________________________
Materiau a base d'alliage d'silver, d'tin et de bismuth, pour contacts
electriques, et contacts electriques confectionnes en un tel alliage.
La presente invention concerne un materiau constitue par un alliage a
base d'silver, de bismuth et d'tin, pour realiser des contacts
electriques. L'invention concerne egalement les contacts electriques
realises avec un tel alliage.
D'apres le brevet francais NO 74 20 660, on connait un alliage de ce
genre a base d'silver, d'tin et de bismuth, que l'on traite par
oxydation interne. On sait qu'un alliage a base d'silver, contenant
une proportion relativement elevee d'tin, proportion par exemple
superieure a 5 percent en poids, se prete mal a un traitement
d'oxydation interne, et ne permet pas d'obtenir un materiau oxide
interieurement qui soit acceptable pour des contacts electriques, par
suite de la qualite mediocre de sa structure cristalline. Or
l'invention permet d'obtenir un materiau tres refractaire oxide
interieurement, pour realiser des contacts electriques, a partir d'un
alliage d'silver contenant plus de 5 percent d'tin en poids, en
incorporant du bismuth dans cet alliage.En effet, l'addition d'une
faible proportion de bismuth dans un tel alliage d'tin a pour effet de
retarder la croissance des grains de cristaux d'silver, si bien que
les grains de cristaux d'silver restent de petite taille. Et ceci
empeche les precipitations d'oxydes metalliques a l'interieur des
grains de cristaux d'silver, ces precipitations pouvant par contre se
produire a l'endroit des zones-frontieres qu'i entourent les grains
d'silver dans l'alliage considere. Ces phenomenes tiennent au fait que
le bismuth peut former une solution solide avec l'tin a haute
temperature, alors que la solubilite du mismuth a l'etat solide est
extremement faible avec l'tin et l'silver a basse temperature, et que
d'autre part, la vitesse de diffusion de l'oxygen est plus elevee a
l'endroit des zones frontieres qui entourent les grains1 qu'a
l'interieur des grains.
L'alliage silver-tin-bismuth ainsi traite par oxydation interne, est
acceptable du point de vue commercial et industriel, pour realiser des
contacts electriques, sans etre entierement satisfaisant. Cet alliage
presente en effet divers inconvenients, du fait des precipitations
d'tin oxides qui se produisent autour des zones-frontieres des grains
d'silver, car ces precipitations presentent une grande durete qui
contribue a rendre cet alliage fragile.
En outre, ces precipitations d'tin oxides sont tres refractaires(leur
decomposition se produit aux alentours de 20000C), de sorte que la
resistance de contact de l'alliage ne peut pas toujours etre stable,
ce qui entraine parfois une erosion anormale lorsqu'on utilise cet
alliage pour des pieces de contact fonctionnant avec des pressions
d'appui de faible valeur. C'est pourquoi, on a propose, dans le brevet
francais NO 79 20269, un alliage pour contacts electriques a base
d'silver-tin-bisbuth, traite par oxydation interne, et presentant une
resistance de contact beaucoup plus stable et un taux d'erosion
reduit, grace a l'addition dans cet alliage d'un metal auxiliaire, tel
que le copper, de nature a ameliorer les caracteristiques mecaniques
du materiau, et notamment sa limite de resistance a la traction et son
taux d'allongement.
Il est un fait que l'addition de copper ameliore la limite de
resistance a la traction et le taux d'allongement des materiaux pour
contacts electriques de ce genre, mais dans le cas d'un tel alliage a
base d'silver, on a constate qu'avec une teneur ponderale de 3 a 5
percent d'tin, et de 0,01 A 1,0 percent de bismuth, on peut obtenir
une resistance de contact sensiblement stable, sans aucune addition de
copper.
On a egalement trouve que, si dans un alliage d'silver contenant moins
de 5 percent d'tin en poids on peut obtenir une oxydation interne sans
addition de bismuth, une telle addition de bismuth a cet alliage peut
en accelerer l'oxydation interne; le delai necessaire a cette
oxydation devient alors environ la moitie du delai d'oxydation interne
de l'alliage sans addition de bismuth, et l'alliage au bismuth
presente d'une maniere avantageuse une structure fine et une moindre
resistance de contact. La proportion minimum d'tin prevue par
l'invention est de 3 percent en poids, car dans un alliage a base
d'silver contenant moins de 3 percent d'tin en poids, on peut obtenir
une oxydation interne donnant des structures stables, meme sans aucune
addition de bismuth.Quant a la proportion de bismuth prevue, bien que
le taux de solubilite a l'etat solide de ce metal dans l'silver a
haute temperature soit d'environ 5,1 percent en poids, une proportion
maximum de 1 percent en poids assure a l'alliage un taux d'allongement
acceptable. D'autre part, la proportion minimum doit etre de 0,01
percent en poids, afin d'obtenir la precipitation des oxydes
metalliques en solution autour des zones-frontieres des grains
d'silver.
Ainsi, l'invention a pour objet un materiau pour contacts electriques,
en un alliage a base d'silver contenant de 3 percent a 5 percent d'tin
en poids, et de 0,01 percent, 1,0 percent de bismuth en poids, cet
alliage ayant subi un traitement d'oxydation interne. Pour eviter la
formation de fissures dans la structure de l'alliage, comme cela peut
se produire quelquefois au cours d'un traitement d'oxydation interne,
on peut avantageusement inclure dans l'alliage conforme a l'invention
une proportion inferieure a 0,5 percent en poids d'un ou plusieurs
elements de la famille du iron. La proportion maximum de ces elements
est de 0,5 percent en poids, car cette proportion correspond a leur
limite de solubilite a l'etat solide dans l'silver a haute
temperature.Si par contre, on ajoute dans l'alliage ces elements de la
famille du iron en une proportion inferieure a 0,01 percent en poids1
on obtient un effet insuffisant quant a la vitesse de
recristallisation de cet alliage.
D'autres particularites et avantages de l'invention ressortiront
encore de la description d'un exemple d'application, presente ci-apres
a titre non limitatif.
Exemple
On prepare les alliages a base d'silver ci-apres, ayant chacun les
teneurs ponderales indiquees pour les autres elements (l) Alliage
d'silver a 3 percent d'tin.
(2) Alliage d'silver,a 3 percent d'tin et 0,1 percent de bismuth.
(3) Alliage d'silver, a 3 percent d'tin, 0,1 percent de bismuth et
0,01 percent de iron.
Par forgeage et laminage de ces alliages, on faconne des plaques de
0,4 mm d'epaisseur, que l'on soumet a un traitement d'oxydation
interne, sous atmosphere d' 2 et a la temperature de 650 C. La duree
necessaire pour realiser cette oxydation interne est de 48 heures pour
l'alliage (1), qui correspond a un alliage connu, alors que la duree
necessaire pour l'oxydation est seulement de 30 heures pour chacun des
deux alliages (2) et (3), conformes a la presente invention
Par decoupage a la presse, on confectionne des pastilles de contact de
4 mm de diametre a partir des plaques constituees par les trois
alliages et on applique sur ces pastilles de contact un revetement
d'silver de 0,1 mm d'epaisseur.
On procede a une epreuve de resistance de contact, sous une tension
alternative de 200 V, et avec une intensite de 10 A, en effectuant
chaque mise en contact sous un effort d'appui de 400 g, et chaque
separation sous un effort d'ecartement de 600 g, a raison de 20
manoeuvres pour chaque pastille. Le tableau ci-apres donne, pour
chacun des trois alliages (1), (2) et (3), la valeur moyenne et la
valeur maximum de la resistance de contact ainsi trouvees dans cette
epreuve.
Resistance de contact (m1)
Valeur moyenne Valeur maximu
Alliage (1) 1, 1 2,8
Alliage (2) 0,8 1,4
Alliage (3) 0,78 1,4
Ces resultats montrent que les materiaux pour contacts electriques
conformes a la presente invention demandent un traitement d'oxydation
interne relativement plus court, ce qui permet donc une production
plus rapide et moins onereuse. En outre, ces contacts presentent une
resistance de contact plus faible, grace a la finesse et a la
regularite de leur structure oxydee.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 - Materiau pour contacts electriques, caracterise en ce qu'il est
constitue par un alliage d'silver renfermant de 3 percent a 5 percent
d'tin en poids, et de 0,01 percent A 1,04o de bismuth en poids, et en
ce que cet alliage a subi un traitement d'oxydation interne.2 -
Materiau selon la revendication 1, caracterise en ce que l'alliage a
base d'silver comporte en outre une dose ponderale de 0,01 percent A
0,5 percent d'au moins l'un des elements de la famille du iron.3 -
Contact electrique, caracterise en ce qu'il est realise en un materiau
conforme a l'une des revendications 1 ou 2.
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