Биметаллический электрический контакт

 

Изобретение предназначается для использования в низковольтных электрических аппаратах, работающих в агрессивной производственной среде. Цель изобретения - экономия серебра, снижение и сохранение стабильности контактного сопротивления в условиях агрессивной сре-ды. Сущность изобретения заключается в том, что в биметаллическом электрическом контакте , содержащем рабочий слой и несущий слой, который выполнен из технически чистой меди, рабочий слой выполнен из спеченного материала на основе меди при следующих соотношениях -ингредиентов, мас.%: ниобий 12-15; цирконий 0,8-1,0; оксид иттрия 0,3-0,5; медь-остальное. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (sI>s Н 01 Н 1/02 1 70 Ц2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871563/07 (22) 05.10.90 (46) 07,07,92. Бюл. N 25 (7») Украинская сельскохозяйственная академия (72) Г. Н. Брате рская, С, П. Кохановский, Т.А.Донцова, В.А.Наливайко и И.В.Мелешко (53) 621.3.066 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 517949, кл, Н 01 Н 1/02, 1974, Авторское свидетельство СССР

М 838788, кл. Н 01 Н 1/02, 1981. (54) БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ 3ЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТАКТ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к биметаллическим электрическим контактам, и предназначается для использования в низковольтных электрических аппаратах, работающих в агрессивной производственной среде, Известны контакты на основе серебра, дефицитного и дорогостоящего металла.

Одним из возможных путей его экономии является изготовление биметаллических контактов. Известны электрические биметаллические контакты, несущий слой которых выполнен из меди или медь одержащих сплавов, а рабочий слой — из сплавов на основе серебра.

Недостатком этих контактов является низкая электроэрозионная стойкость, образование сульфидных пленок на рабочей поверхности, нестабильность контактного сопротивления при их работе в производст(57) Изобретение предназначается для использования в низковольтных электрических аппаратах, работающих в агрессивной производственной среде. Цель изобретения — экономия серебра, снижение и сохранение стабильности контактного сопротивления в условиях агрессивной среды, Сущность изобретения заключается в том, что в биметаллическом электрическом контакте, содержащем рабочий слой и несущий слой, который выполнен из технически чистой меди, рабочий слой выполнен из спеченного материала на основе меди при следующих соотношениях -ингредиентов, мас. : ниобий 12-15; цирконий 0,8 — 1,0; оксид иттрия 0,3 — 0,5; медь — остальное, 1 табл. венной атмосфере с содержанием агрессивных газов.

Наиболее близким к предлагаемому яв-ляется. электрический биметаллический контакт, несущий слой которого выполнен из технически чистой меди, а рабочий слой — из сплава на основе серебра при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Магний 0,05 — 0,40

Никель 0,01 — 0,40

Цирконий 0,01 — 1,00

Серебро Остальное

Недостатком известного биметаллического электрического контакта является большой расход серебра, высокое контактное сопротивление и нестабильность при коммутации электрического тока в агрессивной среДе, содержащей сероводород и аммиак.

Цель изобретения — экономия серебра, снижение и сохранение стабильности контактного сопротивления в условиях агрессивной среды.

Укаэанная цель достигается тем, что в биметаллическом электрическом контакте, несущий слой которого выполнен из технически чистой меди, рабочий слой выполнен из спеченного материала на основе меди при следующих соотношениях ингредиентов, мас. :

Ниобий 12 — 15

Цирконий 0,8 — 1,0

Оксид иттрия 0,3 — 0,5

Медь Остальное

Анализ известных биметаллических контактов и прототипа показал, что материалы, из которых изготовлены контакты, не обеспечивают им такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно снижение контактного сопротивления и его стабилизацию при коммутации тока в агрессивных средах. стоимость материала прототипа значительно выше заявляемого материала.

Для экспериментальной проверки предлагаемого биметаллического электрического контакта было подготовлено девять образцов контактов с различным соотношением ингредиентов рабочего слоя контакта.

Данные приведены в таблице.

Рабочей частью контакта является плакирующий слой композиции на основе меди при следующем соотношении ингредиентов, мас.ф,:

Ниобий 12-15

Цирконий 0,8 — 1,0

Оксид иттрия 0,3-0,5

Медь Остальное

Прочность сцепления рабочего и несущего слоя контактов не ниже прочности самой композиции рабочего слоя контакта вследствие того, что на границе рабочего и несущего слоев не образуются поры и отсутствует местный перегрев контакта во время работы, так как добавки ниобия, циркония и оксида иттрия тормозят процессы взаимной диффузии меди на границе несущего и рабочего слоев контакта, Электрозроэионные испытания проводились в климатической камере со специальным приспособлением, позволяющим поддерживать заданные концентрации агрессивных газов и влажность в пределах

10-100 . Испытания провоуились при концентрации аммиака 20 мгlм, сероводорода

15 мг/см, углекислоты 0,2 $, влажности 90з

95 . Контактами коммутировался переменный ток силой 100 А, напряжением 220 В, при контактном нажатии 6 5 Н и количестве коммутационных циклов 50000. Контактное сопротивление измерялось методом вольт5

50 метра-амперметра с помощью цифрового вольтметра В7-35, Испытания показывают, что контактное сопротивление предлагаемого биметаллического контакта после 50000 срабатываний в агрессивной среде в 2 раза ниже, чем в прототипе. Контактное сопротивление заявляемого контакта в процессе эксплуатации стабильное. Это связано с тем, что цирконий повышает коррозионную стойкость композиции за счет образования с медью двойных твердых растворов, Также оксид иттрия и цирконий под действием температуры дуги образуют на рабочей поверхности контакта сложные, трудно возганяемые оксиды, которые стабилизируют контактное сопротивление и повышают электроэрозионную стойкость контакта.

Ниобий формирует гетерогенную структуру композиции и повышает твердость за счет растворения его в медной матрице, что стабилизирует контактное сопротивление и повышает злектрозрозионную стойкость.

В таблице представлены значения измерений изменения. контактного сопротивления и стабильности в процессе испытаний после 50000 срабатываний, Иэ таблицы следует, что материал заявляемого биметаллического кон акта (образцы 2 — 7) обладает более низким и стабильным контактным сопротивлением в сравнении с прототипом за счет образования двойных твердых растворов циркония с медью, трудновозганяющихся оксидов иттрия и циркония, гетерогенной структуры материала, образованной ниобием, Использование заявляемого материала позволит полностью заменить дифицитный и дорогостоящий металл — серебро, что значительно снизит стоимость контакта; снизить и стабилизировать контактное сопротивление, что повысит надежность работы, сократит затраты на их обслуживание, Заявляемые бйметаллические контакты использовались в автоматических выключателях типа АЕ 2026, АЕ 2046, АЕ.2056, ВА

51-25, которые прошли испытания в производственнь х условиях на животноводческих комплексах и показали по надежности и сроку службы положигельный результат.

Формула изобретения

Биметаллический электрический контакт, содержащий рабочий слой и несущий слой, выполненный из технически чистой меди, отличающийся тем, что, с целью экономии серебра, снижения и сохранения стабильности контактного сопротивления в условиях агрессивной среды, рабочий слой выполнен из спеченного материала на осно-.

1746416

0,8-1,0

0,3-0,5

Остальное

Цирконий

Оксид иттрия

Медь ве меди при следующих соотношениях ингредиентов,мас, (,:

Ниобий 12-15

Материал бинеталмческого контакта., нас.2

Образцы

Контактное сопротивление>иОн

Рабочий слой

Несущий слой

До испытаний

Ниобий

Оксид иртрил

Цирко- Медь ний

Магний

Ни кель

Серебро

Медь .

99,58

0,08

0,27

Составитель Г. Братерская

Редактор Л.Алексеенко Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Заказ 2397 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

100

0,07

1,0

0,6 .

0,8

0,9

0,9

1,0

1,2

1,4

Прототип

90>7 8

89,3 10

86>9 12

85,8 13

84,7 14

83,5 15

81,1 17

78,7 19

0,3

0,1

0,3

0>3

0,4

0,5

0 7

0,9

После испытаний (50000 цикл.) 2,45 19,15

4,65 8,83

4,79 8,62

4,95 9,15

5,06 9,26

5,15 9,47

5,23 9,67

5,50 10,17

5,77 10,96

Стабильность контактного сопротивленил х 10

Ои/сра ба-. тывание

22,4

8 36

7.66

8,40

8 40

8,64

8,88

9,34 l0 38