Étude du meso-fretting 

Dans cette thèse, nous avons examiné la dégradation de divers matériaux de contact électrique soumis à l’action du fretting (micro-déplacements) et plus précisément la zone de transition entre le fretting et un mode à plus grande amplitude que nous appellerons meso-fretting. Cette appellation est nouvelle et a pour but de définir un domaine de l ‘usure des surfaces qui est en fait une transition entre le régime du fretting et celui de l’usure. Les lois du fretting et de l’usure sont relativement bien connues.

Buts spécifiques
Nous avons étudiés la transition entre les deux modes, à savoir quelle sont les lois qui pourraient s’appliquer dans le méso-fretting soit dans la zone entre 100µm et 1000µm de débattement pour divers matériaux de contact électrique. Nous croyons que dans cette plage d’amplitudes, pour les matériaux étudiés, il est possible de dégager des particularités soit au niveau du taux d’usure ou de la force de friction des matériaux en fonction de 1′ amplitude du mouvement de fretting. Ces essais seront réalisés à partir d’un montage expérimental de fretting bille-plaque développé à cet effet.

Lubrifiants à contact électrique à haute température

L’industrie du transport et de la distribution d’électricité est en train de subir des changements importants. On assiste simultanément à une hausse de la demande en électricité et à la difficulté de construire de nouvelles lignes à cause de la conscientisation environnementale de la société. Ceci force donc les producteurs, généralement publiques, d’électricité à tenter de trouver de nouvelles méthodes pour transporter de plus en plus de puissance sur les réseaux existants. Ainsi, dans le transport de l’électricité, de nouveaux conducteurs aériens peuvent opérer en continu à des températures approchant 300°C. Les connections de puissance sont en général les maillons faibles du réseau et toute augmentation de la puissance transportée se traduit forcément par une augmentation de la température d’opération des connections. Ceci couplé à une maintenance souvent insuffisante, provoque des pannes liées à la dégradation trop rapide des jonctions tant aériennes que souterraines.

L’utilisation de lubrifiants à contact électrique a depuis longtemps démontrée son efficacité à réduire la dégradation des surfaces par le fretting et à limiter l’effet de la corrosion sur les raccords aériens. Cependant, les lubrifiants qui sont présentement utilisés sur les réseaux électriques ne sont cependant pas formulés pour des utilisations à de très hautes températures. Dans le cadre de nos travaux, nous avons sélectionné quelques candidats potentiels de lubrifiants et nous les avons soumis à divers essais de dégradation thermique et électrique de façon à en dégager un candidat intéressant.

Buts spécifiques
Bien qu’un lubrifiant soit conçu pour une application tribologique à haute température, la combinaison des aspects tribologiques et électriques typiques des contacts électriques, l’augmentation des contraintes électriques notamment, l’intensité et la densité de courant exigent de mieux définir les lubrifiants, de mieux préciser leurs modes de dégradation à haute température.

Nouveaux alliages à contact électrique

On assiste présentement à l’émergence de nouvelles exigences au niveau des matériaux de contacts tant dans le domaine des contacts de puissance (pour les utilités électriques, par exemple) que dans l’électronique et l’informatique. La mise en place de législation visant à éliminer l’utilisation du plomb dans les alliages de soudure de connections dans l’électronique force le manufacturier à se tourner vers d’autres alliages. Le recyclage des métaux d’apport dans les produits électroniques est possible, mais peut engendrer un coût important.

Le marché japonais de l’électronique qui est certainement un des plus grands au monde et celui-ci montre l’exemple en proposant des produits sans plomb tel que téléphones portables, ordinateurs bloc-notes, magnétoscopes, modules de mémoire, lecteurs de disque et systèmes automobiles. En Europe, la directive WEEE impose le brasage sans plomb après juillet 2006 et des systèmes de contrôle rigoureux sont mis en place. La majorité des composants électroniques ont des terminaisons protégées par des alliages, entre autres, au plomb. Le plomb joue un rôle important dans la métallurgie des alliages de soudure à basse température (brasage tendre) et particulièrement dans les connections en électronique.

Buts spécifiques
• Le comportement sous fretting et la résistance à la fatigue thermique de ces nouveaux alliages est peu connu. Vérifier les loi es pertinentes est un de nos buts et on se propose également d’étudier;
• leur fiabilité à long terme en fonction de la résistance au fretting et de la dégradation et modification des souches de surface;
• les mécanismes de diffusion métallurgique de ces alliages sont aussi peu connus. Il est possible que la formation et la croissance des phases intermétalliques ait un impact important sur la fiabilité à long terme de ces alliages pour des application de contact électrique;
• l’influence du mode de chauffage (électrique ou thermique) ait un impact sur la croissance des intermétalliques pour ces alliages.

Comparaison du courant CA par rapport au CC sous fretting 

La présence grandissante de l’informatique et de l’électronique de haut niveau nécessite une alimentation électrique sans faille qui offre au consommateur une onde d’excellente qualité et sans interruption de service. Il a été montré que le fretting peut générer des interruptions momentanées de très courtes durées lorsque les surfaces sont dans un stade avancé de dégradation, avec un courant continu (CC). La plupart des travaux visant à évaluer l’effet du fretting sur les contacts électriques ont été réalisés avec un courant continu. Le comportement sous fretting avec un courant alternatif a fait l’objet de très peu d’études.

Buts spécifiques
Le but de cette portion des travaux étant de déterminer les variations de la résistance de contact en fonction du nombre de cycles de fretting, en tenant compte de la nature du courant (CC/CA). L’hypothèse de travail est que le courant alternatif passant par une valeur nulle 60 fois par secondes, on pourrait s’attendre à ce que l’échauffement soit plus faible et puisse provoquer un effet sur la dégradation de la surface et de la résistance de contact. De plus la présence d’un champ constant pourrait affecter les résultats. Nous avons donc réalisé des essais de fretting avec des courants CA et CC, sur des couples cuivre-cuivre et aluminium-aluminium.