Матеріали спорогенезів контактів
Студент: Кльовенський А.А.
ГОУ СПО політехнічний коледж №42
Розмикаючий контакт (ГОСТ 14312) - контакт електричного кола, замкнутий в початковому положенні реле і розмикається при переході реле в кінцеве положення.
Матеріали для спорогенезів контактів працюють в складних умовах, оскільки в процесі роботи між контактними поверхнями спорогенезів контактів можуть виникати електричні розряди у вигляді іскри або дуги. Цей процес супроводжується електричної ерозією, яка я є причиною нормальної роботи відповідного приладу. На поверхнях спорогенезів контактів утворюються оксидні плівки, тому вони схильні також ерозії або хімічним зносу.
Фізико-хімічні властивості контактного матеріалу, що знижують негативний вплив дії руйнівних факторів:
• високі температури плавлення і кипіння, теплоти плавлення і випаровування, теплоємність, теплопровідність;
• низька пружність парів, високий поверхневий натяг розплаву;
• високі електропровідність, робота виходу електрона, потенціал іонізації;
• високі міцність, втомна міцність, ударна в'язкість; оптимальна твердість;
• високі корозійна стійкість, летючість продуктів корозії і їх електропровідність, оптимальні міцність поверхневих шарів і сила їх зв'язку з основою.
Матеріали для спорогенезів контактів повинні мати наступні властивості:
низьке значення питомої електричного опору;
мале падіння напруги на контактів;
стійкість до механічного і електричного зносу;
не допускати ерозії контактуючих поверхонь;
не допускати приварювання контактних поверхонь один до одного під дією електричної дуги при розмиканні контактів;
сталість контактного електричного опору;
Вибір матеріалів для матеріалів для спорогенезів контактів ведуть за значенням комутованого струму або за потужністю розмикання електричних ланцюгів.
За значенням комутованого струму розривні контакти ділять на слабкострумові (працюють при токах до одиниць ампер) і сильно точні (працюють при токах, більше одиниць ампер).
У електротехнічної промисловості з благородних металів виготовляють контакти з великим ступенем надійності (стійкість проти корозії, стійкість до дії утворюється на контактах короткочасної електричної дуги). У техніці слабких струмів при малих напругах в ланцюгах використовуються контакти зі сплавів золота з сріблом, золота з платиною, золота з сріблом і платиною. Для слаботочной і средненагруженних апаратури зв'язку широко застосовують сплави паладію з сріблом (від 60 до 5% паладію). Представляють інтерес металокерамічні контакти, виготовлені на основі срібла як струмопровідного компонента. Магнітні сплави благородних металів з високою коерцитивної силою вживають при виготовленні малогабаритних електроприладів. Опору (потенціометри) для автоматичних приладів і тензометрів роблять із сплавів благородних металів (головним чином паладію з сріблом, рідше з іншими металами). У них малий температурний коефіцієнт електричного опору, мала термоелектрорушійна сила в парі з міддю, високий опір зносу, висока температура плавлення, вони не окислюються.
Слабкострумні розмикаючих контакти
Слабкострумові (малопотужні) розмикаючих контакти виготовляють з благородних і тугоплавких металів і сплавів на їх основі типу твердих розчинів.
У широкій номенклатурі контактів застосовується чисте срібло, яке забезпечує високу електропровідність і низьке перехідне електричний опір, однак має недостатню стійкість до ерозії, і срібні контактні поверхні легко зварюються між собою. Чисте срібло не використовують також для особливо точних спорогенезів контактів з малою силою контактного натискання (малонавантажених) і в поєднанні з матеріалами, що містять сірку (наприклад, гума, ебоніт).
Срібло - слабкострумові реле різного призначення, сигнальна апаратура, контакти
допоміжних ланцюгів, термостати, побутові прилади, управління флуоресцентними лампами, Командоконтроллери, нагрівачі води, светоустановочние апарати; покриття єлектра осадженням на контактні деталі пристроїв радіо- та електронної техніки, що працюють в без дуговом режимі.
Срібло-кадмій - реле, бензино-і маслоізмерітелі, контрольні реле легко-і средненагруженних авіаційного обладнання, вимикачі перевантаження і термостати холодильників, вуличні сигнали, теплові вимикачі, стартери.
Срібло-кадмій-нікель-залізо - реле-регулятори напруги, Автоприбор.
Срібло-кадмій-нікель, срібло-кадмій-індій - реле в діапазоні струмів 0-30 А.
Срібло-магній-нікель, срібло-золото-магній-нікель, срібло-магній-цирконій,
срібло-магній-нікель-цирконій, срібло-паладій-магній - замінники контактів із сплавів платина-іридій, золото-паладій-платина, золото-нікель, золото-платина в малогабаритних і мініатюрних електромагнітних реле радіоелектроніки.
Срібло-оксид цирконію - мікровимикачі, реле на струми в діапазоні 0,01-100 А.
Срібло-мідь - реле, сигнальна апаратура, світлотехнічні вимикачі, радіоапаратура.
Срібло-мідь-нікель - стінні побутові вимикачі, реле вуличних сигналів, теплові
вимикачі, перетворювачі струму, вимикачі зв'язку, реле автоматики, вимикачі і
реле авіаційні легконавантажених, електромагнітні лічильники, управління флуоресцентними лампами, автомобільні та залізничні сигнальні реле, регулятори освітлення.
Істотне поліпшення електроконтактних властивостей срібла шляхом його легування
неможливо, оскільки досягається при цьому поліпшення твердості, зносостійкості обов'язково супроводжується зниженням температури плавлення, тепло- і електропровідності.
Композиційні матеріали поєднують властивості окремих компонентів без їх значного зниження (електро- і теплопровідність,
Ці сплави мають перехідним електричним опором такі ж, як у срібла.
Слабкострумні розмикаючих контакти зі срібла і його сплавів використовують в пристроях електронної автоматики, а апаратурі авіаційного та морського обладнання.
Контактор однополюсною постійного струму для комутірованія силових ланцюгів постійного струму при номінальній напрузі 600В
Золото має корозійну стійкість до утворення сірчистих плівок при кімнатній температурі і нагріванні, проте воно схильне до дугообразованію, і навіть при малих токах на золотих контактах в результаті ерозії утворюються голки і нарости. Тому золото в чистому вигляді застосовують для виготовлення прецизійних контактів, які працюють при малих напругах і малому контактному натисканні. В якості контактного матеріалу золото використовують головним чином у вигляді сплавів з платиною, сріблом, нікелем, цирконієм, які мають підвищену твердість, хорошу корозійну і ерозійну стійкість.
Платина в чистому вигляді рідко застосовується для виготовлення контактів. Вона служить хорошою основою для ряду контактних сплавів, тому що не окислюється на повітрі і не утворює сірчистих плівок, а також забезпечує платиновим контактам стабільне перехідний опір. Платина-срібло-радіоапаратура, прилади автоматики і радіо, радіовібратори і пристрої живлення від мережі радіоапаратури, електромагнітні лічильники.
Найбільш поширення набули сплави платини з нікелем, сріблом, золотом, іридію, які, володіють підвищеною твердістю і питомим електричним опором, застосовуються в прецизійних реле, що працюють без дугових розрядів, контрольних реле авіаційного електрообладнання, в малогабаритних і мініатюрних реле радіоелектронної апаратури.
Вольфрам давно набув поширення в якості контактного матеріалу завдяки ряду властивостей, що задовольняють сукупності найбільш потрібних характеристик контактних матеріалів: вольфрамові контактів не зварюються під час роботи, так як температура плавлення вольфраму 3380 градусів в не кілька разів більш стійкі до ерозії, ніж платина; найкращими властивостями володіють контакти з вольфрамової дроту з поздовжньо-волокнистою будовою. Якщо зерна у нарізаних із дроту контактів витягнуті уздовж осі контакту, помітно підвищують його зносостійкість легування вольфраму молібденом підвищують його твердість, питомий електричний опір і знижує тугоплавкость. Однак молібден вводять в сплав з вольфрамом в обмежених кількостях, так як молібден коррідірует при кімнатній температурі з утворенням пухких окисних плівок.
Вольфрамові контакти застосовують в контрольних реле авіаційного обладнання, в телеграфних, сигнальних реле, переривника і перетворювачах струму, в вакуумних або газонаповнених вимикачах.
Потужнострумові розмикаючих контакти
Потужнострумові (потужні) розмикаючих контакти виготовляють з металокерамічних матеріалів, одержуваних методами порошкової металургії металокерамічні контакти мають ряд переваг в порівнянні зі звичайними металевими:
більш стійкі до оплавлення, приварювання і зносу;
незамінні при високих струмових і механічних навантаженнях;
значно збільшують термін служби контактів при помірних навантаженнях;
підвищують надійність і довговічність апаратів при значній економії срібла (від 10% до 100%)
металокерамічні матеріали для сільноточних контактів повинні складатися з невзаимодействующих один одному компонентів, один з яких має значно більшу тугоплавкостью, а інший забезпечує хорошу провідність матеріалу. Менш тугоплавкий компонент утримує в порах більш тугоплавкого силами поверхневого натягу.
Ці властивості досягаються за рахунок:
використання порошків спецсплавів;
введення до складу матеріалу неметалічних добавок (типу нітридів, боридів, карбідів, графіту, сульфідів і т.д.);
просочень металами і неметалами;
застосування різних технологічних прийомів.
Композиції, що містять срібло і мідь, забезпечують контактам високу електро- і теплопровідність.
Композиції, що містять тугоплавкі фази у вигляді рівномірних включень оксидів кадмію, міді, нікелю, вольфраму, графіту, перешкоджає зварювання контактів, підвищують їх зносо- та термостійкість. При цьому оксид кадмію при температурі приблизно 900С, а окис міді прибільш високих температурах, розкладалася на кадмій і кисень і мідь і кисень, збільшує швидкість гасіння дуги.
Композиція срібла з нікелем добре піддається механічній обробці і має високу корозійну стійкість.
Композиція срібла з окисом кадмію не утворює непроводящих оксидів і тому не вимагає високих контактних тисків. Її використовують для виготовлення контактів, які працюють в ланцюгах постійного струму (300А 500А). в процесі експлуатації контакти на основі цієї композиції можна зачищати наждачним папером.
Дрібнодисперсні контакти матеріали підвищують термін служби спорогенезів контактів 1.5 ... 3 рази, якщо вихідні компоненти матеріалу подрібнені до розмірів 0.5 ... 2 мкм замість звичайних розмірів 50 ... 150 мкм.
За стійкістю до зварювання (в порядку зменшення) контактні матеріали раполагаться наступним чином: графіт, вольфрам, вольфрам - молібден, металокераміка, вольфрам - мідь (срібло), карбід вольфраму - срібло, сплави срібло - кадмій, металокераміка срібло - оксид кадмію, срібло ( мідь) - графіт.
Потужнострумові металокерамічні контакти використовують для загальнопромислових цілей, зокрема авіаційних реле і вимикачах середнього і важкого режимів, в автоматичних реле і вимикачах, контакторах, пускателях реле сигналізації.
Ферити виготовляють методами холодного та гарячого пресування з порошків чистого заліза і сплавів на його основі або з порошків на основі оксидів заліза. Ферити спекают в окислювальному атмосфері.
Електроконтактні металокерамічні матеріали виготовляють із суміші порошків тугоплавких металів з міддю, сріблом, нікелем. Тугоплавкі метали (W, Мо, Со, Ni) визначають механічні властивості, легкоплавкі метали служать наповнювачем і надають матеріалам високу електропровідність. Отримувані матеріали стійкі до ерозії. Контакти виготовляють монометалічні або біметалічними. Відповідно до цього застосовують різну технологію формування контактів. Металокерамічні контакти застосовують в магнітних пускателях, теплових реле і реле особливо важкого режиму, контролерах, регуляторах напруги, апаратурі управління, перетворювачах струму і т. Д.
Не існує контактних матеріалів, які відповідають всім необхідним вимогам. Вдається тільки наблизиться до створення матеріалів з сукупністю найбільш потрібних характеристик. Тому пристрої з розмикаючими і легкими контактами прагнуть замінювати відповідними схемотехническими рішеннями. Це дозволяє експлуатувати прилади в більш жорстких умовах, знижує число відмов і підвищує термін служби приладів.