Publié le 10/10/2026 by Fudar Offical | Vues: 6
Les contacts électriques à base d’argent sont des composants essentiels des dispositifs de commutation basse tension utilisés dans la distribution électrique des bâtiments, les appareils électroménagers et les systèmes de commande. Leurs performances influencent la fiabilité et la durée de vie des équipements.
Les matériaux de contact en oxyde de zinc et argent (AgZnO) associent la conductivité électrique et thermique de l’argent à des particules d’oxyde de zinc dispersées, qui contribuent à résister à l’érosion par arc électrique et au soudage des contacts. La teneur en ZnO et la taille des particules influencent l’équilibre entre la conductivité, la résistance mécanique et les performances de commutation.
Cet article compare trois matériaux AgZnO soumis à des charges résistives en courant alternatif afin de montrer comment ces facteurs influencent le comportement de l’arc électrique, la force de soudage et la résistance à l’érosion.
Les échantillons 1 et 2 présentent la même plage de tailles de particules de ZnO, mais des teneurs en oxyde différentes. Les échantillons 2 et 3 présentent la même teneur en oxyde, mais des plages de tailles de particules différentes.
Tableau 1. Désignations des matériaux AgZnO et plages de tailles des particules de ZnO.
Les matériaux ont été fabriqués selon un procédé de préoxydation des poudres, puis extrudés pour obtenir des fils en alliage d’argent et mis en forme en rivets de contact.
Les contacts ont été testés sous une tension alternative de 250 V et un courant de 10 A, avec une charge résistive, une force de contact statique de 1,5 N et un entrefer de 0,5 mm. Chaque cycle de commutation comprenait 1 seconde en position fermée et 1 seconde en position ouverte. L’érosion des contacts a été mesurée après 100 000 cycles.
Avec des particules de ZnO de 1 à 3 μm, AgZnO(8) présentait une dureté, une résistance à la traction et une résistivité électrique volumique supérieures à celles d’AgZnO(6). La résistivité volumique caractérise l’opposition d’un matériau au passage du courant électrique.
L’augmentation de la teneur en ZnO a accru le nombre de particules dispersées dans la matrice d’argent, bien qu’une tendance plus marquée à l’agglomération des particules ait également été observée. Le renforcement apporté par les particules et l’affinement des grains d’argent contribuent à expliquer l’augmentation de la dureté et de la résistance à la traction. Les interfaces supplémentaires entravent également le transport des électrons, ce qui augmente la résistivité volumique.
Dans les conditions d’essai avec une charge résistive en courant alternatif, AgZnO(8) a présenté une durée d’arc plus longue, une énergie d’arc plus élevée et une force de soudage supérieure. Une résistivité plus élevée peut accentuer l’échauffement local et agrandir la zone fondue à l’interface de contact, nécessitant ainsi une force de séparation plus importante après solidification.
À composition AgZnO(8) identique, l’augmentation de la plage de tailles des particules de ZnO de 1–3 μm à 2–5 μm a réduit la dureté, la résistance à la traction et la résistivité volumique. L’examen microscopique a également révélé une structure plus grossière et une tendance réduite à l’agglomération des particules.
Les particules plus grossières offrent une surface interfaciale plus faible, ce qui réduit leur effet de renforcement ainsi que la diffusion des électrons. Dans les mêmes conditions d’essai, le matériau contenant des particules plus grossières a présenté une force de soudage plus faible, mais une durée d’arc plus longue et une énergie d’arc plus élevée. La diminution de la force de soudage peut s’expliquer par une réduction de l’échauffement local liée à sa résistivité volumique plus faible.
Après 100 000 cycles de commutation, AgZnO(8) contenant des particules de ZnO de 1–3 μm a présenté la perte par érosion la plus faible, soit 0,5 mg. Les pertes correspondantes étaient de 0,8 mg pour AgZnO(6) avec la même taille de particules et de 1,3 mg pour AgZnO(8) contenant des particules de 2–5 μm. Dans ces conditions d’essai, la perte par érosion augmentait lorsque la teneur en ZnO diminuait ou que la taille des particules augmentait.
Figure 1. Perte par érosion des contacts AgZnO après 100 000 cycles de commutation.
Dans les conditions de charge résistive testées, AgZnO(8) contenant des particules de ZnO de 1–3 μm a offert un équilibre global favorable et la perte par érosion la plus faible parmi les trois matériaux. AgZnO(6), avec la même taille de particules, a produit des arcs plus courts et une énergie d’arc plus faible. L’augmentation de la taille des particules d’AgZnO(8) à 2–5 μm a réduit la force de soudage, mais augmenté la perte par érosion.
Une teneur plus élevée en ZnO a augmenté la dureté, la résistance à la traction et la résistivité volumique, tandis que des particules plus grossières ont réduit ces propriétés. Le choix final du matériau doit tenir compte de l’équilibre entre résistance mécanique, conductivité et performances de commutation. Son adéquation doit être confirmée par des essais dans le dispositif prévu.
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