Les nouveaux cuivres révolutionnent la connectique automobile

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Les constructeurs d'automobiles ne veulent plus de défauts électriques dans leurs voitures. Ils s'intéressent aux cuivres micro-alliés, dont les capacités mécaniques et électriques sont nettement supérieures à celles des alliages traditionnels.

Le laiton et le bronze sont-ils encore suffisants pour répondre aux besoins de la connectique automobile? Le doute a commencé à s'installer il y a deux ou trois ans, avec les sérieux ennuis de connectique (contacts défectueux, en particulier) rencontrés par les constructeurs français sur leurs modèles de haut de gamme. Aujourd'hui, Renault et Peugeot commencent à utiliser de nouveaux alliages de cuivre et s'attachent à établir un cahier des charges commun pour les connecteurs du futur. Un défi technique, mais aussi un enjeu économique et commercial d'importance pour les fournisseurs d'alliages, à commencer par les allemands Stolberger (filiale de Kabelmetal) et Wieland, qui tentent à cette occasion d'imposer leur prééminence sur le marché français. Avec l'apparition de la gestion électronique des moteurs, le développement des équipements de confort et de sécurité, les nouvelles contraintes de la connectique automobile sont nombreuses. La Xantia de Citroèn ne compte pas moins de 1500contacts. Les risques d'incidents et de pannes sont multipliés, d'autant que les conditions d'utilisation sont de plus en plus sévères. L'augmentation des intensités électriques et la miniaturisation des connexions entraînent une augmentation des températures. "Il y a cinq ou six ans, les connecteurs ne dépassaient pas les 80-100°C. Aujourd'hui, des températures de 150°C et même 180°C aux essais ne sont pas inhabituelles", explique Jean-Marie Welter, directeur recherches d'Europa Metalli (maison mère de Tréfimétaux et Kabelmetal). Or, au-delà de 100°C, on entre dans une phase critique pour une propriété importante des alliages: la tenue à la relaxation mécanique. Autrement dit la capacité à résister à une déformation élastique constante. Ce type de déformation est celui que subit la lame flexible d'un connecteur (partie femelle) lors de l'enfichage. Cette contrainte supplémentaire pour les matériaux destinés à la connectique s'ajoute aux deux grandes valeurs surveillées traditionnellement: la conductivité et la résistance à la traction. Même le bronze, beaucoup plus résistant que le laiton (700N/mm2, contre 500), au prix d'une plus faible conductivité (20%, contre 35% d'indice IACS), ne suffit plus. La solution passe sans doute par le recours aux alliages de cuivre micro-alliés. Au lieu d'ajouter au cuivre des quantités importantes de zinc (pour le laiton) ou d'étain (pour le bronze), qui améliorent les caractéristiques mécaniques de l'alliage mais détériorent sensiblement les propriétés électriques, ces nouveaux alliages sont élaborés par une autre voie: les ajouts de composants, métalliques ou autres, sont répartis en précipités d'environ 0,1micron grâce à un traitement thermomécanique. Cette technique, dite de durcissement par précipitation, garantit à l'alliage obtenu d'excellentes performances mécaniques; et elle conserve une matrice cuivreuse propre, offrant des performances électriques améliorées. Ainsi, des alliages voisins, comme le Stol79 de Stolberger ou le K65 de Wieland, utilisés par PSA, contiennent environ 97% de cuivre, allié à du fer, à du phosphore et à du zinc. Leurs performances mécaniques sont intermédiaires entre le laiton et le bronze, mais leur conductivité frôle les 70% d'IACS.

Une chance pour les métallurgistes

Déjà certains producteurs de métaux proposent une véritable gamme de cuivres micro-alliés, correspondant à des exigences variées, tant du point de vue des conditions de mise en oeuvre (le comportement au pliage a son importance) que d'utilisation. Sans oublier la dimension économique du problème. "Il faut mettre ce qu'il faut là où il faut, et pas plus", souligne-t-on chez PSA. Même si leurs prix ne sont pas sensiblement supérieurs à ceux du bronze, ces "nouveaux cuivres" sont une chance pour les métallurgistes. En effet, leur contenu technique les éloigne du statut de "commodité" dont souffrent beaucoup de métaux. Mais leur généralisation demandera du temps. De quoi justifier la bataille commerciale dont ils sont en ce moment l'objet.





le casse-tÊte de l'étamage

Les constructeurs d'automobiles, les fabricants de connecteurs et les producteurs et étameurs de cuivre (Stolberger, Wieland, Griset, PEM) ont confié au Laboratoire central des industries électriques (LCIE) la conduite d'une étude sur l'étamage. Le revêtement protège les bandes de cuivre utilisées dans la connectique tout en assurant la qualité du contact électrique et en facilitant l'embrochage des connecteurs. L'ensemble revêtement-substrat-couche intermétallique, avec des interactions particulièrement complexes, fait l'objet de nombreux tests. Avec, en toile de fond, un débat technique aux lourdes implications industrielles entre le procédé d'étamage électrolytique, utilisé en France, et l'étamage au feu, spécialité allemande.



USINE NOUVELLE - N°2459 -
 

 

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