Cependant, l'argent est un métal précieux, coûteux et aux ressources limitées. Son utilisation à grande échelle augmente considérablement les coûts de fabrication des fusibles et exerce une pression sur la durabilité des matériaux. Par conséquent, la mise au point d'un matériau composite pour éléments fusibles, garantissant des performances électriques fiables tout en réduisant la consommation d'argent et en améliorant la résistance mécanique, représente un enjeu technique majeur pour l'industrie.
Limites des matériaux existants pour les éléments fusibles
Un fusible fonctionne en utilisant l'effet Joule, c'est-à-dire la chaleur générée par le courant de défaut, pour élever la température de son élément fusible jusqu'à sa fusion et l'interruption du circuit. Par conséquent, la résistivité et le point de fusion sont deux indicateurs clés pour évaluer les performances des éléments fusibles.
Les matériaux couramment utilisés pour les éléments fusibles haute température comprennent principalement les types suivants :
Éléments fusibles en argent pur
L'argent pur offre des performances électriques stables, mais son coût est élevé. Pour une fusion rapide, sa section est souvent très réduite, ce qui diminue sa résistance mécanique et aux vibrations. Cela peut limiter sa fiabilité dans les applications soumises à de fortes vibrations, comme les véhicules électriques.
Matériaux de revêtement de surface Ag/Cu
Ces matériaux réduisent la consommation d'argent grâce à l'ajout d'une couche d'argent sur la surface du cuivre. Cependant, comme cette couche recouvre toute la surface, l'argent présent dans les zones non fondantes ne contribue pas directement au fonctionnement du fusible. Par conséquent, l'économie d'argent est limitée. De plus, une répartition non uniforme des matériaux à bas point de fusion peut accroître le risque de fusion accidentelle ou de réponse instable du fusible.
Matériaux à revêtement traversant Cu/Ag/Cu
Ces matériaux conservent un point de fusion à base d'argent, ce qui leur confère des performances proches de celles de l'argent pur. Cependant, ils peuvent présenter des inconvénients tels qu'une résistance globale moindre, un risque de délamination au niveau du revêtement latéral, une précision de positionnement de la couche d'argent limitée et une efficacité de traitement réduite.
Pour relever ces défis,
Fuda Alloy a développé un nouveau matériau composite double face pour éléments fusibles.
Cette solution utilise une bande de cuivre intégrée comme matériau de base et incruste avec précision des couches d'argent uniquement à l'endroit précis de la fusion, autour de la zone perforée. Ainsi, l'argent est utilisé là où il est réellement nécessaire, tandis que la base en cuivre assure un support mécanique global plus robuste.
Cette structure permet d'atteindre simultanément trois objectifs : réduire la consommation d'argent, maintenir des performances fiables du fusible et améliorer la résistance mécanique.
Faisabilité technique et avantages en matière de performance
Sur la base d'une analyse comparative des principales propriétés des matériaux telles que le point de fusion, la résistivité et la capacité thermique massique, la bande composite double face incrustée présente un fort potentiel pour les applications de fusibles à haute fiabilité.
Aux alentours de 780 °C, l'interface composite argent-cuivre forme une zone de fusion eutectique AgCu, amorçant une fusion rapide sur toute la section. Cette température de fusion effective est inférieure au point de fusion de l'argent pur (environ 960 °C), ce qui permet une réponse plus rapide du fusible en cas de défaut.
De plus, un coefficient d'évaluation global, K, a été utilisé pour comparer les performances de fusion. Dans cette évaluation, une valeur de K plus faible indique de meilleures performances de fusion globales. L'analyse montre que lorsque le rapport d'épaisseur de la couche de cuivre de la bande incrustée est maintenu à 38,8 % ou moins, ses performances de fusion peuvent égaler, voire surpasser, celles d'une bande d'argent pur.
Principaux avantages par rapport aux matériaux composites traditionnels
Comparée aux matériaux couramment utilisés pour les éléments fusibles à gaine traversante, la bande composite incrustée double face offre plusieurs avantages importants.
1.Meilleure résistance mécanique et aux vibrations
La base en cuivre intégrée assure une grande robustesse structurelle. Parallèlement, l'interface argent-cuivre est formée par brasage par diffusion, créant une liaison métallurgique entre les deux matériaux. Ceci contribue à réduire les risques de faible résistance et de délamination, rendant le matériau adapté aux applications exigeant une grande fiabilité et soumises à de fortes vibrations, telles que les véhicules à énergies nouvelles.
2.Précision de positionnement de la couche d'argent plus élevée
Le procédé d'incrustation permet de contrôler la tolérance de positionnement de la couche d'argent à 0,3 mm près. Cette haute précision évite d'élargir la couche d'argent pour compenser les erreurs de fabrication, optimisant ainsi l'utilisation de l'argent.
3.Coût global réduit et efficacité de traitement accrue
Ce matériau permet une production en continu de longues bobines, contribuant ainsi à surmonter les limitations de longueur et de poids de certaines méthodes de production de bandes à revêtement intégré. Il en résulte une réduction des coûts de traitement et une amélioration de l'efficacité de la production pour les fabricants de fusibles en aval.
Soutenir une industrie des fusibles plus efficace et durable
Le matériau composite double face incrusté pour éléments fusibles de Fuda Alloy est conçu pour préserver les excellentes performances de l'argent tout en réduisant considérablement sa consommation. Il améliore également la résistance mécanique, la précision de positionnement et l'efficacité de la production.
Pour les fabricants de fusibles, cette technologie offre une solution pratique pour concilier performance, coût et durabilité. Dans des applications telles que les véhicules électriques, les systèmes photovoltaïques, le contrôle industriel et les équipements de communication 5G, elle garantit une protection des circuits plus sûre et plus fiable, même dans des conditions d'utilisation de plus en plus exigeantes.
Spécialisée dans les matériaux de contact électrique et les solutions de matériaux avancés, Fuda Alloy continue de privilégier l'innovation technologique. Nous nous engageons à fournir à nos clients du monde entier des solutions fiables, performantes et économiques pour des systèmes électriques plus sûrs, plus écologiques et plus efficaces.
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