FR2672439A1 - ELECTRICAL CONNECTOR AND ITS MANUFACTURING METHOD. - Google Patents
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Abstract
Le connecteur électrique bimétallique selon la présente invention est destiné à une connexion entre conducteur en cuivre et conducteur en aluminium. On réalise ce connecteur en formant tout d'abord un composant massif en aluminium (1, 3) puis en revêtant une partie appropriée de sa surface avec du cuivre ou un alliage de cuivre conducteur par une technique d'enduction par pulvérisation thermique, telle qu'une pulvérisation de plasma ou une métallisation gaz-fil. Le revêtement peut être poreux et, dans ce cas, il est recommandé d'appliquer un produit d'étanchéité, qui peut être ici utilisé comme couche résistant à la corrosion sur le bord du revêtement de cuivre (ou d'alliage de cuivre). La technique utilisée est moins coûteuse que le soudage classique par frottement et offre une souplesse de conception supplémentaire.The bimetallic electrical connector according to the present invention is intended for a connection between copper conductor and aluminum conductor. This connector is made by first forming a solid aluminum component (1, 3) and then coating a suitable part of its surface with copper or a conductive copper alloy by a thermal spray coating technique, such as 'plasma spraying or gas-wire metallization. The coating can be porous and in this case it is recommended to apply a sealant, which can be used here as a corrosion resistant layer on the edge of the copper (or copper alloy) coating. The technique used is less expensive than conventional friction welding and offers additional design flexibility.
Description
CONNECTEUR ELECTRIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATIONELECTRICAL CONNECTOR AND ITS MANUFACTURING METHOD
La présente invention concerne les connecteurs électriques, plus spécialement les connecteurs bimétalliques, pour interconnecter des conducteurs en aluminium et en cuivre et elle a trait également aux procédés pour fabriquer de tels connecteurs Les conducteurs des lignes et des câbles aériens pour la distribution générale de l'électricité sont normalement en aluminium (ou en alliage d'aluminium de forte conductivité, désigné ci-après globalement "aluminium") compte tenu du facteur économique et de la conductivité par unité de masse d'un tel métal Par contre, le câblage interne dans les locaux des consommateurs sont normalement des conducteurs en cuivre car ils forment plus facilement des connexions sûres, spécialement dans le cas des faibles diamètres de conducteurs. En un certain point approprié, par conséquent, une transition s'impose entre un conducteur en aluminium et un conducteur en cuivre A cette fin, on utilise des connecteurs bimétalliques de géométrie appropriée comprenant une partie en aluminium et une partie en cuivre ou en alliage de cuivre (tel que le laiton) Il est nécessaire que ces parties soient fixées l'une à l'autre d'une façon qui assure au courant un trajet stable de faible résistance entre ces conducteurs Les connexions mécaniques ne sont pas considérées comme étant satisfaisantes en raison du risque de "glissement" ayant lieu en présence des cycles thermiques et aboutissant à une perte de la pression de contact, et les procédés de liaison faisant appel à un métal fondu sont exclus en raison du risque de la formation de phases Cu/Al fragiles de forte résistance ohmique à l'interface et/ou du film d'oxyde naturel qui se forme sur l'aluminium et qui neutralise le contact. La pratique actuelle consiste, par conséquent, à utiliser des connecteurs bimétalliques formés par soudage par frottement, à l'état solide, de barres ou tubes en aluminium et en cuivre (ou en alliage de cuivre) Cette pratique est coûteuse et limite la souplesse de conception car il faut presque inévitablement que l'interface réelle aluminium/cuivre soit une surface en principe plane, The present invention relates to electrical connectors, more particularly bimetallic connectors, for interconnecting aluminum and copper conductors and it also relates to methods for manufacturing such connectors. Conductors of overhead lines and cables for the general distribution of electricity are normally made of aluminum (or aluminum alloy of high conductivity, hereinafter referred to generally as "aluminum") taking into account the economic factor and the conductivity per unit mass of such a metal. However, the internal wiring in consumer premises are normally copper conductors because they more easily form secure connections, especially in the case of small conductor diameters. At a certain suitable point, therefore, a transition is required between an aluminum conductor and a copper conductor. For this purpose, bimetallic connectors of appropriate geometry are used comprising an aluminum part and a copper or alloy alloy part. copper (such as brass) It is necessary that these parts are fixed to each other in a way which ensures the current a stable path of low resistance between these conductors Mechanical connections are not considered to be satisfactory in because of the risk of "slipping" taking place in the presence of thermal cycles and resulting in a loss of contact pressure, and bonding methods using molten metal are excluded because of the risk of Cu / Al phase formation brittle with high ohmic resistance at the interface and / or a natural oxide film which forms on aluminum and which neutralizes contact. Current practice therefore consists in using bimetallic connectors formed by friction welding, in the solid state, of aluminum or copper (or copper alloy) bars or tubes. This practice is expensive and limits the flexibility of design because it is almost inevitable that the real aluminum / copper interface is a basically flat surface,
perpendiculaire à l'axe des barres/tubes initiaux. perpendicular to the axis of the initial bars / tubes.
Un connecteur électrique selon l'invention comprend un composant massif ou monobloc formé d'aluminium et un revêtement en cuivre ou en alliage de cuivre conducteur formé sur le composant massif et appliqué par pulvérisation thermique. Dans la plupart des cas, le composant massif peut être un connecteur ordinaire pour des conducteurs en aluminium et l'invention comprend un procédé pour fabriquer un connecteur électrique bimétallique consistant à former tout d'abord un connecteur en aluminium puis à revêtir une partie de sa surface avec du cuivre ou un alliage de cuivre An electrical connector according to the invention comprises a solid or monobloc component formed of aluminum and a coating of copper or of a conductive copper alloy formed on the solid component and applied by thermal spraying. In most cases, the solid component can be an ordinary connector for aluminum conductors and the invention comprises a method for manufacturing a bimetallic electrical connector comprising first forming an aluminum connector and then coating part of its surface with copper or copper alloy
par revêtement par pulvérisation thermique. by thermal spray coating.
On peut utiliser diverses techniques de revêtement par pulvérisation thermique, telles qu'une pulvérisation de plasma, une métallisation gaz/fil (fil métallique) et la technique du titulaire offerte sous la désignation de "Thermospray" par Metco Limited of Chobham, Surrey GU 24 8 Various thermal spray coating techniques can be used, such as plasma spraying, gas / wire metallization and the holder technique offered as "Thermospray" by Metco Limited of Chobham, Surrey GU 24 8
RD: (et aux USA par le groupe Metco de la firme Perkin- RD: (and in the USA by the Metco group of the Perkin firm-
Elmer Corp 1101 Prospect Avenue, Westbury NY 11590) On préfère des revêtements en cuivre pur, mais on pourrait Elmer Corp 1101 Prospect Avenue, Westbury NY 11590) We prefer pure copper coatings, but we could
utiliser dans certains cas du laiton. in some cases use brass.
Si, comme c'est normalement le cas, le revêtement obtenu par pulvérisation thermique est poreux, la Demanderesse préfère de beaucoup le rendre étanche par l'application d'un produit d'étanchéité liquide à forte teneur en matières solides, ayant un pouvoir de pénétration approprié, dont plusieurs sont disponibles et recommandés pour rendre étanches les revêtements obtenus par pulvérisation thermique et utilisés à d'autres fins On peut aussi appliquer le produit d'étanchéité sous la forme d'une couche isolante qui résiste à la corrosion et qui s'étend d'un bord à l'autre du revêtement, ce qui évite la nécessité d'une opération de peinture par zones ou bandes utilisée normalement sur les connecteurs bimétalliques classiques On peut éliminer le produit d'étanchéité excédentaire par abrasion des zones de contact du If, as is normally the case, the coating obtained by thermal spraying is porous, the Applicant very much prefers to make it waterproof by the application of a liquid sealant with a high solids content, having a power of suitable penetration, several of which are available and recommended for sealing coatings obtained by thermal spraying and used for other purposes The sealant can also be applied in the form of an insulating layer which resists corrosion and which s extends from one edge to the other of the coating, which avoids the need for a zone or strip painting operation normally used on conventional bimetallic connectors. The excess sealant can be removed by abrasion of the contact zones of
revêtement, si cela s'avère nécessaire. coating, if necessary.
On peut utiliser l'invention pour réaliser des connecteurs bimétalliques de nombreuses formes et tailles pour convenir à des applications particulières Un type important de connecteurs comprend une partie tubulaire pour une jonction par compression (sertissage) sur un conducteur d'aluminium et une partie plate (habituellement appelée "patte") munie d'une ou plusieurs ouvertures pour faciliter une fixation par vis à un conducteur ou une borne relativement rigides en cuivre ou en laiton; dans ce cas, il est préférable que la totalité de la superficie de la patte (comprenant la ou les surface(s) du ou des trou(s), en particulier) plus la zone de transition entre la patte et la partie tubulaire soit revêtue de cuivre ou d'un alliage de cuivre comme décrit Ceci se traduit par la formation d'une interface bimétallique superficielle à un endroit o l'on peut facilement appliquer et facilement contrôler une couche étanche résistant à la corrosion (soit le produit d'étanchéité déjà décrit, soit une zone ou bande The invention can be used to make bimetallic connectors of many shapes and sizes to suit particular applications. A large type of connector comprises a tubular part for compression compression (crimping) on an aluminum conductor and a flat part ( usually called "tab") provided with one or more openings to facilitate fixing by screws to a relatively rigid conductor or terminal made of copper or brass; in this case, it is preferable that the entire surface of the tab (including the surface (s) of the hole (s), in particular) plus the transition zone between the tab and the tubular part is coated of copper or a copper alloy as described This results in the formation of a surface bimetallic interface at a place where one can easily apply and easily control a waterproof corrosion resistant layer (ie the sealant already described, either an area or strip
séparée de revêtement, telle qu'une peinture). separate coating, such as paint).
On va décrire, de façon plus complète à titre d'exemple, l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels les figures 1 et 2 sont des vues mutuellement perpendiculaires d'une forme de réalisation d'un connecteur The invention will be described more fully by way of example with reference to the accompanying drawings, in which FIGS. 1 and 2 are mutually perpendicular views of an embodiment of a connector
bimétallique selon l'invention.bimetallic according to the invention.
Le connecteur comprend un tronçon de tube 1, en aluminium de qualité électrique, aplati à une de ses extrémités pour former une patte 2 à travers laquelle sont formés des trous 3, 3 (de section circulaire ou de toute autre section appropriée) pour la réception de vis A ce The connector comprises a section of tube 1, made of electric grade aluminum, flattened at one of its ends to form a tab 2 through which holes 3, 3 (of circular section or any other suitable section) are formed for reception. of screws to this
stade tel que décrit, le connecteur est un article semi- stage as described, the connector is a semi-article
ouvré destiné à être serti sur un conducteur de section ronde en aluminium et à être fixé à l'aide de vis sur designed to be crimped onto a round aluminum section conductor and to be fixed with screws on
d'autres conducteurs en aluminium ou en métal compatible. other aluminum or compatible metal conductors.
Selon la présente invention, la totalité de la zone superficielle du connecteur située à gauche de la ligne 4 est revêtue de cuivre par pulvérisation de plasma suivant le procédé "P 55-10 " mis en oeuvre par Metco Limited A la suite de cette opération, on rend étanche le revêtement de cuivre en pulvérisant une solution de résine glycéride à 95 % de matières solides, séchant à l'air, vendue par Metco Ltd sous la désignation de Metco AG Ce produit d'étanchéité est appliqué non seulement pour étancher les pores dans tout le revêtement de cuivre, mais également pour former une couche isolante et résistant à la corrosion s'étendant sur au moins quelques millimètres de part et d'autre du bord du revêtement en tant qu'inhibiteur de corrosion Après l'avoir laissé séjourné dans l'air pendant minutes, on enlève par essuyage avec un chiffon sec propre le produit d'étanchéité excédentaire des zones plates de la patte 2 Il peut être souhaitable, avec ce produit d'étanchéité particulier, de laisser le connecteur en magasin pendant une semaine à la température ambiante (ou bien de le maintenir pendant une heure à 1450 C) après évaporation complète du solvant) pour obtenir un durcissement du produit d'étanchéité avant l'utilisation du connecteur. According to the present invention, the entire surface area of the connector located to the left of line 4 is coated with copper by plasma spraying according to the "P 55-10" process implemented by Metco Limited Following this operation, the copper coating is sealed by spraying a solution of glyceride resin with 95% solids, air drying, sold by Metco Ltd under the designation of Metco AG This sealant is applied not only to seal the pores throughout the copper coating, but also to form an insulating and corrosion-resistant layer extending over at least a few millimeters on either side of the edge of the coating as a corrosion inhibitor After having allowed it to stay in the air for minutes, remove excess sealant from the flat areas of the tab by wiping with a clean dry cloth 2 It may be desirable, with this prod particular sealing, leave the connector in store for one week at room temperature (or keep it for one hour at 1450 C) after complete evaporation of the solvent) to obtain a hardening of the sealant before use of the connector.
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| ITRM920078A1 (en) | 1993-08-05 |
| GB9102562D0 (en) | 1991-03-27 |
| AU1038092A (en) | 1992-08-13 |
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| GB9202213D0 (en) | 1992-03-18 |
| GB2252569A (en) | 1992-08-12 |
| ZA92519B (en) | 1992-12-30 |
| IT1254297B (en) | 1995-09-14 |
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