Биметаллический металлокерамический электрический контакт

 

БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТАКТ, содержащий рабочий слой из композиции серебро-графит и технологический слой, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности по ,границе сцепления рабочего и технологического слоев, технологический 1 слой выполнен из мелкодисперсного порошка меди с добавкой гидрида титана при следующем соотношении компонентов , об.%: Гидрид титана 0,5-1,5 МедьОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ГЕСПУБЛИН

П9) П1) 3(51) Н 01 Н 1 02

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1"

Ф, (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3515702/24-07 (22) 29.11.82 .(46) 30 ° 12.83. Бюл. 9 48 (72) N.Ï.Àôîíèí, H.Л.Правоверов, Р.,А.Рыков, С.К.Гнатовский, А.T.Ìàõîâñêèé, Б.М.Юрков, A.Ê.Äoðoæкин и P.H.Ôàäååâà (71) Истринское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (53) 621 ° 3 .Обб.б(088.8) (56) 1. Альтман А.Б. Металлокерамика в электроцромьиалеиносги. М., ЦИИТИ, 1961, с. 67.

2. Мелашенко И.П. Электрические контакты и материалы для них. М., .1976 (прототип). (54) (57) БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТАКТ, содержащий рабочий слой из композиции серебро-графит и технологический слой, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности по границе сцепления рабочего и технологического слоев, технологический слой выполнен из мелкодисперсного порошка меди с добавкой гидрида титана при следующем соотношении компонентов, об.Ф:

Гидрид титана 0,5-1 5

Медь Остальное

1064335

Изобретение относится к технике создания электрических контактов для средненагруженной аппаратуры и может найти применение при изготовлении контактов из серебро-графитовых композиций. 5

Контакты из серебро-графитовых композиций с 3 и 5 мас.Ъ графита используются в коммутационной аппаратуре типа автоматических выключателей, где они должны крепиться ме- 10 тодамн сварки или пайки к контак-. тодержателям. Поскольку серебро-графитовые контакты с укаэанным содержанием графита не привариваются и не припаиваются к контактодержателям,15 их изготавливают в виде биметаллического материала, рабочий слой которого выполнен из композиции серебрографит, а технологический подслой служит для крепления контакта. Толщийы технологического слоя регламентируются ГОСТ 19725-74 и должны быть не меньше 0,25+0,15 мм.

Известны электрические биметаллические контакты из композиции сереб- 5 ро-графит с технологическим слоем иэ чистого серебра (1) .

Недостатком данных контактов является большой расход серебра.

Наиболее близким к предлагаемому 30 по технической сущности является би металлический металлокерамнческий электрический контакт, содержащий ра бочнй слой из композиции серебро-гра-, фит и технологический слой f2) .

Указанное решение предусматрива ет замену серебряного технологического слоя на никелевый, однако оио не обеспечивает достаточной прочности к пластичности Во границе рабочего и технологического слоев из-за 4О крайне ограниченной взаимной раст-, воримости никеля к серебра друг в друге к различий в коэффициенте термической дилатацки этих материалов. В результате при испытаниях ап-45 паратов с контактами такого типа наблюдаются отскакквания рабочего слоя контактов от технологического слоя, что ведет к выходу кэ строя аппаратов в целом.

Цель изобретения — повышение прочностк по границе сцепления рабочего к технологического. слоев..

Укаэаккак цель достигается тем, что в бкметаллкчвском металлокерамическом эаектркческом контакте, содер-5> мащем рабочий слой кэ композиция. серебро-графит к технологический слой, последний выполнен из мелкодисперсного порошка меди с добавкой гкдркда титана прк следующем соотношении60 компонентов, об.%a

Гкдрид титана 0,5-1,5

Медь Остальное

Повышеййая прочность сцепления .по границе рабочий слой - технологк ческий подслой при использовании вместо никелевого порошка мелкодисперсной меди с добавкой гид-, рида титана обусловлена способностью меди образовывать с серебром, являющимся основой рабочего слоя, растворы в твердом .состоянии, способностью гидрида титана ввщелять водород, актквирующий поверхность медного порошка, и за счет этого резко повышать качество спекания материала: по границе рабочий слой - технологический подслой, а также улучшенными условиями для протекания диффузионных про» цессов при спекании мелкодисперсного порошка за счет большой протяженнос- . ти межфазных поверхностей.

По прочности сцепления по границе рабочий слой - технологический подслой предлагаемые контакты превос. ходят не только прототип с технологическим подслоем из никелевого порошка, но и стандартные электрические контакты из композиции серебрографит с техналогическим подслоем из серебряного порошка..

Предлагаемый контакт изготавливают следующим образом.

П р и и е р 1. Используют стандартно приготовленную порошковую кбм« позицию серебро — ЗВ графит.

Подготавливают шихту для технологического подслоя. Для этого порошок меди с размером частиц не более

30 мкм смешивают в сухом виде с порошком гидркда титана (TiH2 по

ТУ14-1-2179-77) при следующем соотношении компонентов, об. В:

Гидрид титана 1,1

Медь . Остальное

Засыпают в пресс-форму необходимое доэируемое количество коватоэкции серебро-графит, а затем подготовленную шихту для технологического кодслоя..

Производят прессование прк удель ном давлении (4-5) ° 10 в Па (4-5 т/см ).

Полученную заготовку спекают в .ва кууме (остаточное давление не хуже .

1 10=э мч рт.ст.). прк 720-740 С в течение 1 ч.

После спекания производят первую .допрессовку заготовки при:удельном давлении (8-9) ° 10 Па (8-9 т/см ) .

Затем заготовку подвергают рекрксталлкэацкокному отжкгу в вакуууиа (остаточное давление не хуже

1 10 мм рт.ст.) прк 600-620oC s течение 30 мкн.

Проводят вторую допрессовку прк удельном давлении (3-9) 10а Па (В9 т/см ) Окойчателькый отжиг осуществляют в вакууме (остаточное давление нв хуже 1 10 щ рт.ст.) : прк 430-450 С в течение 30 мин.

1064335

Свойства изготовленных контактов мент замыкания 0,2 м/с длительность иэ биметаллического материала с . протекания тока 2:мс. Йзносостойкость рабочим слоем нз композиции серебро -. характеризуют величиной, равной отЗВ.по массе графита сведены в табли- ношению изменения массы контакта за це. время испытания к количеству произП р н м е р ы. 2-7. Аналогичным > веденных циклов замыкания (минусовой образом изготавливают контакты при- знак изменения означает уменьшение содержании гидрида титана в матвриа- массы контактов) . .ле технологического подслоя, об.Si Как видно из приведенных в табли0,5; 1,5; 0,4; 1,7; 0 и контакты при" ре результатов, свойства предлагаемых использовании медного порошка с раз» 10 контактов выше, чем у известных. Во мером более 30 мкм соответственно.,всех случаях и при испытаниях конОпределение прочности сцепления-: такТов на срез, и при испытании на по границе рабочий слой - технологи.- . .срез паяных соединений контакт, ческий подслой проводят методом сре- . контактодержатель прочность сцеплеэа на установке 1231 у10 на образцах 15 ния Рабочего и технологического сло.диаметром 6 и .высотой 6 ММ. Плос-- - ев для предлагаемого бнметаллическокость среза совмецают с границей :: : .го материала заметно превосходит раздела рабочий слой.- технологичес« прочность сцепления слоев известных. кий подслой., Решений. Одновременно эрозионная При определении напряжения и ха- 2О стойкость и износостойкость контакрактера разрушения электрических ., . тов из предлагаемого материала по

j контактов, иапаяных на контактодержа крайней мере .не хуже, чем у известтель, используют специальное устрой- " "ных контактов.. ство., поэволяюшее смецать контакт от-; Результаты-испытания контактов, носительно контактодержателя. >> и готовленных в соответствки с приПлотность и твердость рабочего, . мерами 4 и 5, обосновывают выбранный

-ааоя,контактов определяют известны- : интервал содержания гидрйда титана ми способави по ГОСТ 19725-74.. ° в меди для подслоя. Содержание добав.

Эрозионную стойкость контактов, ки гидрида титана меньше 0.,5 об.% . при 25 А постоянного тока определяют (пример 4) недостаточно для получепо ГОСТ 25188-82. Между неподвижны-, .ния необходимой прочности сцепления ми контактами, установленными иа рас-;:- рабочего и технологического слоев. .стоянии 0,3 мм друг от друга, пропус-:,. при содержании гндрида титана боль«ают импульсы тока прямоугольной . . : шем .1,5 об.Ъ затрудняется пайка формы длительностью 4 мс и амплиту., контактов к контактодержателям и рездой 25 A. ПОсле 10000 импульсов оп-. И ко падает прочность наяного соединеределяют изменение веса контактов .ния (пример 51 . (+ означает увеличение, - уменьшение .. ПривеДЕННыЕ реЗУльтаты показывавеса контактами после испытания к " ют, что контакты иэ предлагаемого

Чсоличеству импульсов. материала могут быть применены взаИэносостойкость при 100 A опреде-.:40 мен,известныа из композиции сереб. .ляют на установке MAX В в >соответ- ; . Ро-графит с подслоем из порошково.ствии с РТИ.OAA .688.004-69; Контах- го серебра, что обеспечит значительты испытывают в режиме замыкания, ную экономию остродефицитного драго«при этом имитируют переменный ток. ценного металла — серебра и большой .

Скорость сближения контактов в мо-,. экономический эффект.

1064335

Разрушение паяных соединений контакт - контактодержатель прочность среды, .Ф, кГ/мм место. разрушения катод анод

9,0 35 -6,3

-0t3 4-0 1

4,6

5,6

1 1 1

9 g 34 - -6,9

-0,3 +0,2

4,5

По рабочему слою

5,3

2 0,5

4 4

3 1,5

5,4

По рабочему слою

-0,2 +0,2

-0,3 +0,2

91 36 -6,7

По границе рабочего и технологического слоев

9,1 35 -6,5

3,1

2,2

1,9 tIo месту 9,1 35 -6,8 -0,2 +0,2 .пайки

5 С большим, 4,5 чем в предлагаемом. содержанием гидрида титана

По границе рабочего и технологического слоев

-0,4 +O, 3

9,2 34 -6,8

6 Гидрид тита- 2,4 на отсутствует

2,0

9,0 37 -6,9 -0,3 +0,2

7 Использован 2,8 крупнодиспер". оный медный порошок (более 30 мкм) ТО же

1,8

9,1 32 -10,2 -1,0 +0,4

2 2

8 Технологи- 2,3 (про ческий слой то- выполнен тип)иэ порошка никеля

-1,2 +1,1

32 -11,7

Пс границе 9,1 рабочего и технологического слоев

9 Технологи- 3,2, ба-ческий слой зо- выполнен из вый) порошкового серебра

Биметаллический материал с содержанием гидрида титана в композиции для технологического об.Ф

С меньшим, чем в предлагаемом содержанием гидрида титана 0,4

Прочность сцепления по границе рабочего и техно- логического сло л ев, ь

vт» iMM2

По рабочему слою и границе рабочего и технологическогослоев

Плотность рабочего слоя, г/см

Твердость рабочего слоя, НУ5/

Износостойкость при

100 А перемен ного тока, г/цикл

° 10 6

Эро з ионная стойкость при 25 A по" стоянного тока, r/èìпульс

10-8. 1064335.Продолжение таблицы

Плотность рабочего слоя, г/смЗ

Разрушение паяных соединений контакт - контактодержатель прочность среды, 2 д кГ/вм место разрушения

1» катод анод

10 Технологи- Й,О ческий алой представляет собой гальванический осадок меди с1,0

По границе 9,2 36 -12,4 -1,3 +0,3

11 Технологи. 2.2

2,1 ческий слой выполнен иэ сплава рабочего и технологического слоев. медь - 1,8% кадмия.,12 Технологический слой выполнен иэ сплава медь1,2В кадмия - 3,2% никеля

9,1 35 -12,1 -1,1 +О,б

2,1

2,1

По границе рабочего и технологического слоев

Составитель Н. Глеклер

Редактор Ю.Ковач Техред A.À÷ Корректор Л.Патайе

Заказ 10539/52 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москвзв, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгорсд, ул.Проектная, 4 биметаллический материал с содержанием гидрида титана в композиции для технологического слоя,об.В

Прочность сцепления по границе рабочего и технологического слоев л кГ/

Расслаиванйе по границе рабочего и технического слоев

Твердость рабочего слоя, НУ5/

Износостойкость при

100 А перемен ного тока, г/цикл

° 10-6

Зрозионная стойкость при 25 А по стоянного тока, г/импульс

° 10 8