Биметаллический металлокерамический материал для электрических контактов

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к биметаллическим металлокерамическим материалам, которые используются для электрических контактов для низковольтной аппаратуры. Цель изобретения - снижение стоимости материала при сохранении срока службы контактов. Предложенный материал содержит рабочий слой из композиции на основе серебра, содержащей оксид кадмия в количестве 12 - 17 мас.%, технологический слой из композиции серебро-медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: серебро 26 - 34, медь 66 - 74. Срок службы контактов из предложенного материала 1700000 - 1630000 циклов включение - отключение. Расход серебра снижается на 6 - 11,5% . 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к биметаллическим металлокерамическим материалам для электрических контактов для низковольтной аппаратуры. Цель изобретения снижение стоимости материала при сохранении срока службы контактов. Предложенный металлокерамический материал для электрических контактов содержит рабочий слой из композиции на основе серебра, содержащей оксид кадмия в количестве 12-17 мас. и технологический слой из композиции серебро-медь при следующем соотношении компонентов, мас. Серебро 26-34 Медь 66-74 П р и м е р 1. Контакты из биметаллического металлокерамического материала изготавливают следующим образом. Сначала методом соосаждения из растворов солей приготовляют мелкодисперсную шихту серебро оксид кадмия с требуемым содержанием оксида кадмия. Затем приготавливают шихту для технологического слоя смешением компонентов в требуемой пропорции. Затем методами прессования, спекания и отжига изготавливают контакт. При следующем соотношении компонентов: Рабочий слой Ag 12% CdO. Технологический слой Cu 26% Ag. Аналогичным образом изготавливают контакты из материала прототипа и сравниваемых материалов. Составы рабочих и технологических слоев биметаллических металокерамических материалов, изготовленных в виде контактов для проведения испытаний, указаны ниже. П р и м е р 2. Рабочий слой Ag 15% CdO. Технологический слой Cu 30% Ag. П р и м е р 3. Рабочий слой Ag 17% CdO. Технологический слой Cu 34% Ag. П р и м е р 4 (прототип). Рабочий слой Ag 15% CdO. Технологический слой Ag 10% Cd. Эрозию и соответственно срок службы изготовленных контактов определяют на стенде, имитирующем работу магнитных пускателей в режиме коммутационной износостойкости на переменном токе (включение тока 140 А при соs ϕ 0,3 и напряжении 380 В; отключение тока 25 А при соs ϕ 0,3 и напряжении 70 В). Начальное контактное нажатие составляет 2 ± 0,1 Н. Срок службы контактов оценивают по числу циклов включение отключение (В. О.), в течение которых происходит изнашивание рабочего слоя контактов. Эрозию контактов оценивают по отношению уменьшения массы контактной пары к количеству циклов включение отключение за время испытания. В представленной таблице приведены значения эрозии контактов при изнашивании верхней зоны рабочего слоя контактов (0,75-0,85 толщины рабочего слоя) и нижней зоны рабочего слоя (оставшаяся часть рабочего слоя 0,25-0,15 от исходной его толщины). Такая форма изложения результатов позволяет наглядно оценить характер эрозионного износа контактов при испытаниях, интенсификацию эрозии на заключительных стадиях работы контактов, обусловливающую изменение срока службы контактов. Все испытанные контакты имеют ⊘ 6 мм и толщину рабочего слоя 2 мм. Толщина технологического слоя 0,25 мм. Общая высота контактов 2,25 мм. Контакты крепятся к контактодержателям пайкой с использованием припоя ПСр 40. Результаты испытаний сведены в таблице. В этой же таблице приведены данные по процентному содержанию серебра в рабочем и технологическом слоях биметаллических металлокерамических материалов. Кроме того, в таблице указано процентное содержание серебра в контактах из биметеллических материалов, а также удельный расход серебра на один цикл включение отключение при коммутации контактами тока. Процентное содержание серебра (С) в контакте определяется из соотношения C × С_p.c+ × C_т.с, где 2,25 мм высота (толщина) контакта; 2 мм толщина рабочего слоя; 0,25 мм толщина технологического слоя; С_р.с. концентрация серебра в материале рабочего слоя; С_т.с. концентрация серебра в технологическом слое. Удельный расход серебра определяется отношением величины С (в долях единицы) к числу циклов включение отключение в течение срока службы. Величина удельного расхода серебра является, таким образом, интегральным показателем, объединяющим в себе информацию о содержании серебра в контакте и сроке службы контакта. Сравнение контактов из биметаллических металлокерамических материалов по величине удельного расхода серебра наглядно иллюстрирует их технико-экономические преимущества или недостатки. Как следует из полученных результатов, при сроке службы, по крайней мере не меньшем, чем у контактов из биметаллического материала прототипа, контакты из заявляемого биметаллического материала характеризуются на ≈5-10% меньшим содержанием серебра. Удельный расход серебра в контактах из нового материала на ≈6-11,5% меньше, чем у контактов из материала прототипа. В сравнении с другими аналогами контакты из заявляемого биметаллического материала характеризуются заметно большим сроком службы и меньшим удельным расходом серебра. При содержании компонентов в заявляемом биметаллическом материале, меньшем нижнего предела и большем верхнего предела, снижается срок службы контактов. Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет достичь экономии серебра при сохранении и даже увеличении срока службы контактов.

Формула изобретения

БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ, содержащий рабочий слой из композиции на основе серебра, содержащей оксид кадмия в количестве 12 17 мас. и технологический слой из сплава, содержащего серебро, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости материала при сохранении срока службы контактов, сплав дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас. Серебро 26 34 Медь 66 74

РИСУНКИ

Рисунок 1