Le cuivre et les alliages de cuivre pour les conducteurs sont souvent
galvanisés par des revêtements de métaux purs tels que l’étain, l’argent
et le nickel. Dans des cas particuliers, certains revêtements d’alliages
(tels que étain-plomb) ou composites (tels que argent sur nickel, etc.) peuvent
être appliqués en couches multiples. Les revêtements sont effectués pour
améliorer les performances des conducteurs.
Revêtement d’étain
L’étain employé comme revêtement de métal pur est généralement reconnu
comme permettant d’augmenter la température d’application des conducteurs
de cuivre à 150 °C et d’améliorer leur soudabilité. Le revêtement d’étain
est relativement peu coûteux pour
les augmentations de performances qu’il permet. Le revêtement d’étain est
essentiellement utilisé pour ses caractéristiques de température et de
soudabilité. Les paramètres pour le cuivre revêtu d’étain sont spécifiés
par ASTM B 33.
En raison de
la température de fonte relativement basse de l’étain, les revêtements d’étain
ne sont utilisés exclusivement sur des matériaux de base qui ne sont pas
soumis à de hautes températures de fabrication après que l’étain a été
posé. Certains alliages de cuivre à haute résistance mécanique ou d’autres
matériaux de base nécessitent un traitement à la chaleur ou une recuisson
durant la fabrication qui entraînerait une fonte du revêtement d’étain.
Les
conducteurs en cuivre revêtu d’étain ont aussi une stabilité au stockage
limitée pour la soudabilité. Après un certain temps et suivant un degré déterminé
par la température, l’étain et le cuivre interagissent sous la forme d’un
alliage intermétallique. Cette réaction a lieu aussi à température
ambiante et ne peut pas être freinée par un conditionnement protectif. Lorsque
tout l’étain a été consommé de la surface (alliage avec le cuivre de
base), le conducteur perd sa soudabilité ; cependant, le conducteur
devrait être protégé de l’air et de l’humidité par le conditionnement. La
stabilité au stockage peut être maximisée par un conditionnement
approprié et un stockage dans un environnement à la température
contrôlée.
Revêtement d’argent
Le revêtement d’argent est généralement reconnu pour augmenter la
température d’application du cuivre ou des alliages de cuivre à 200 °C.
Le revêtement d’argent donne aussi au conducteur d’excellentes
caractéristiques de soudabilité. L’argent conserve sa soudabilité si des
techniques de conditionnement standard sont utilisées pour protéger la
surface de l’oxydation. Sa soudabilité n’est pas diminuée dans le temps
par diffusion.
L’argent pur
dispose de la meilleure conductivité électrique de tous les métaux purs. Revêtir
un conducteur d’argent en améliore aussi les caractéristiques de
transmission des hautes fréquences. Les signaux électriques à haute
fréquence voyagent au long de la surface d’un conducteur, ce qui est dit « effet
pelliculaire » et l’utilisation de l’argent en ce sens augmente les
performances des conducteurs.
L’argent est
un métal relativement mou, son oxyde est conducteur de l’électricité et a
une faible résistance de contact.
Ainsi, les conducteurs revêtus d’argent ont de nombreux avantages par
rapport à d’autres revêtements pour les terminaisons serties. Les
conducteurs standards revêtus d’argent ont une épaisseur de revêtement
minimale de 40 micro-inches (0,000040 inches) (équivalent à 1 micron),
ainsi qu’il est spécifié par ASTM B 298. Les variations d’épaisseur sont
acceptables en fonction de l’application.
Revêtement de nickel
Le revêtement de nickel est généralement reconnu comme permettant d’augmenter
la température d’application du cuivre ou des alliages de cuivre à 260 °C
et le nickel a une haute résistance aux environnements corrosifs qui est
bienvenue. Cependant, le nickel réclame un flux activé pour le soudage et
en raison de sa dureté, les conducteurs revêtus de nickel peuvent faire
preuve d’une variabilité plus grande que d’autres matériaux de revêtement
dans la fiabilité des terminaisons serties.
Les
conducteurs standards revêtus de nickel ont une épaisseur minimale de revêtement
de 50 micro-inches (1,25 microns) comme il est spécifié par ASTM B 355.
Il existe une
classe spéciale de revêtement de nickel désignée par Class 27 dans ASTM B
355. Cette classe de conducteurs contient un minimum de 27 % du poids en
revêtement de nickel. Ces conducteurs spécialisés sont généralement
requis pour les conditions de températures extrêmement hautes.
Revêtements multiples
Le revêtement séquentiel de différents métaux sur le métal de base
permettent une couche barrière entre la surface et le métal de base. Ceci
peut réduire les interactions intermétalliques entre la surface et le métal
de base en maintenant les propriétés favorables du revêtement de surface.
Techniques de mesure de l’épaisseur
La méthode standard pour mesurer l’épaisseur des revêtements de brins de conducteurs
est à base électrochimique.
ASTM (B 33, B 298 et B 355) reconnait un testeur d’épaisseur électronique
qui emploie une technique électrochimique d’enlèvement du revêtement
(nommée communément méthode « Kocour », du nom d’un fabriquant
d’équipements). Cette technique coulométrique utilise un taux courant d’enlèvement
du revêtement contrôlé ; le temps nécessaire pour enlever le matériau de
revêtement, le diamètre et la longueur de l’aire testée déterminent l’épaisseur
du revêtement.
Intégrité du revêtement
L’intégrité du revêtement peut être caractérisé en termes de continuité
et d’adhérence du revêtement sur le métal de base.
Continuité du
revêtement
Les exigences spécifient que le matériau de revêtement
doit couvrir intégralement la surface du fil. Une apparition du métal de base avant toronnage lorsqu’il
est examiné à l’œil nu est inacceptable.
Afin de faciliter cet examen, des échantillons sont soumis à une solution
de polysulfite de sodium (ASTM B 33, B 298, and B 355) qui noircit toutes
les zones de cuivre nu.
Adhérence du revêtement
La couche de revêtement doit adhérer au métal de base. Les tests d’adhérence
sollicitent l’interface de revêtement. Enrouler quelques longueurs de conducteur
autour de son propre diamètre apportent une sollicitation suffisante pour
qu’apparaisse toute aire de faible adhérence en se décollant ou en
craquant dans la couche de revêtement. Les échantillons sont ensuite
soumis à un test au polysulfite de sodium. Le cuivre exposé noirci met en évidence
un défaut d’adhérence.
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