Як склад електричних контактних матеріалів сплавів впливає на їх провідність та стійкість до зносу?

Сплав електричні контактні матеріали є незамінним компонентом ключа в сучасному електричному обладнанні і широко використовуються в таких пристроях, як вимикачі, реле та вимикачі. Продуктивність цих матеріалів безпосередньо впливає на ефективність роботи та термін експлуатації електричного обладнання. Серед них провідність та стійкість до зносу - це два основні показники для вимірювання продуктивності легких електричних контактних матеріалів. Ці дві характеристики в основному визначаються складом матеріалу. Далі детально обговорить вплив різних металевих елементів та їх пропорції на провідність та стійкість до зносу.

Срібло (AG): Поліпшення провідності та корозійної стійкості
Срібло - один з найпоширеніших базових металів у сплавах електричних контактних матеріалів через надзвичайно високу електричну та теплопровідність. Срібло також має хорошу резистентність до корозії і може підтримувати стабільні показники у вологому або забрудненому середовищі.

Вплив на провідність: срібло має надзвичайно високу електропровідність (близько 63% IACS), тому сплави на основі срібла зазвичай виявляють відмінну електропровідність.

Вплив на стійкість до зносу: чисте срібло має низьку механічну міцність і легко носить через тертя. Для підвищення стійкості до зносу, зазвичай додаються інші жорсткі метали (наприклад, вольфрам, нікель, мідь тощо), щоб утворити композитний матеріал.
Мідь (Cu): поліпшення провідності та зменшення витрат
Мідь-це відносно недорогий метал з відмінною електропровідністю і часто використовується як замінник або доповнення до срібла.
Вплив на провідність: Електропровідність міді поєднується лише із сріблом (близько 59% IACS), що може значно зменшити матеріальні витрати, зберігаючи при цьому високу електропровідність.
Вплив на стійкість до зносу: твердість міді та стійкість до зносу кращі, ніж срібло, але все ще недостатньо для задоволення потреб лише високих навантажень. Тому мідь часто використовується в поєднанні з жорсткими металами для подальшого підвищення стійкості до зносу.
Вольфрам (W): підвищена стійкість до зносу та висока температура
Тунльстен-це високоподалений, високоміцний метал, який часто використовується для поліпшення стійкості до зносу та високої температурної стійкості сплавів.
Вплив на провідність: Тунгстен має погану електропровідність, тому додавання вольфраму до сплаву незначно зменшить загальну провідність. Однак, оптимізуючи співвідношення, залежність між провідністю та стійкістю до зносу може бути збалансована.
Вплив на стійкість до зносу: висока твердість та стійкість до абляції вольфраму роблять його ідеальним підсилюючим матеріалом. Наприклад, у сплавах срібла (AG-W) вольфрамові частинки можуть ефективно протистояти ерозії дуги та механічному зносу.
Нікель (NI): Поліпшення стійкості до сили та окислення нікель - це твердий метал з хорошою стійкістю до окислення та резистентністю до корозії, і часто використовується для поліпшення механічної сили та стійкості до зносу сплавів.
Вплив на провідність: нікель має низьку провідність, тому додавання нікелю до сплаву зменшить загальну провідність. Але в розумному діапазоні цей ефект можна контролювати шляхом оптимізації формули.
Вплив на стійкість до зносу: Додавання нікелю значно покращує твердість та зносостійкість сплаву, особливо у високочастотних комутаційних або високомолотових умовах.
TIN (SN) та свинцевий (PB): Поліпшення продуктивності зварювання олова та свинцю часто використовуються в контактних матеріалах з низькою напругою для підвищення продуктивності зварювання та зменшення контактної стійкості.
Вплив на провідність: олово та свинець мають високу провідність, що допомагає підтримувати хороші контактні показники.
Вплив на стійкість до зносу: олово та свинець мають низьку твердість і відносно низьку стійкість до зносу, тому вони зазвичай використовуються лише як допоміжні компоненти.
Провідність та стійкість до зносу сплавів електричних контактних матеріалів є результатом комбінованого ефекту декількох металевих елементів. Ось кілька загальних стратегій оптимізації:
Срібні сплави (такі як Ag-W, Ag-Cu, Ag-Ni):
Срібло забезпечує високу провідність, вольфраму, мідь або нікель підвищує стійкість до зносу та високу температуру.
Застосовується до середовищ високої напруги та високого струму.
Сплави на основі міді (наприклад, Cu-W, Cu-Ni):
Мідь зменшує витрати та підтримує хорошу провідність, вольфрам або нікель покращує стійкість до зносу.
Застосовується до сценаріїв програми середньої та низької напруги.
Композитні матеріали (такі як Ag-W-C, Ag-ni-ce):
Поєднання переваг декількох елементів для досягнення найкращого балансу провідності, стійкості до зносу та стійкості до абляції.
Застосовується до спеціальних полів з високими вимогами до продуктивності.

Точно контролюючи частку кожного компонента, можуть бути розроблені електричні контактні матеріали, що відповідають конкретним вимогам. Надалі, з розробкою нових матеріальних технологій, дослідники продовжуватимуть вивчати більш ефективні формули та процеси для сприяння розробці електричних контактних матеріалів до більш високої продуктивності.