Спеченный материал для электрических контактов на основе меди

 

Использование: в качестве контактов в коммутационных аппаратах ти па реле, автоматических выключателей автоматов защиты и т.д. Сущность изобретения: вводят в спеченный материал для электрических контактов на основе меди, молибден, никель, графит и триоксид молибдена при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: молибден 10-15, триоксид молибдена 2-3, графит 1-3, никельО,81--1, медь-остальное. ,1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОмстВО (I PCIlATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ! риа ж щ

1 (21) 5009871/02 (22) 03,07.91 (4 5) 30.01.93. Бюл, ¹ 4 (71) Украинская сел ьскохозяйственная академия (7 ) Г,Н.Братерская, С.П,Кохановский, Т.Д.Донцова, B,А.Наливайко, В.В,Коробский и .Н,Мрачковский (7 ) Украинская сельскохозяйственная акад мия (5 ) Европейский патент N 0290311, С 22 С

1 04, 1988.

Заявка Японии ¹ 62-30256, С 22 С 9/00, 1 87.

Изобретение относится к областям пошковой металлургии и электротехники, в стности, к материалам для электрических нтактов на основе меди, используемых в ммутационных аппаратах типа: реле, авматические выключатели, автоматы защи и т,д.

Известнь спеченные контактные мателы на основе меди типа КМК-Б10, содерие 97 вес,% меди, 3 вес,% графита (1) и

К-Б11, содержащие 95 вес, меди и 5 с. графита (21, Недостаток этих материалов — низкая ектроэрозионная стойкость, нестабильсть контактного сопротивления при работе.

Наиболее близким по технической сущсТМ к заявляемому изобретению является еченный материал на основе меди для ектрических контактов, при следующем отношении ингредиентов, мас.%: медь 48 — 72; серебро 0,5 — 5; вольфрам или иолибден остальное.,5UÄÄ 1792445 А3 (я)5 С 22 С 9/00, Н 01 Н 1/02 (54) СПЕЧЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ ПО ОСНОВЕ МЕДИ (57) Использование: в качестве контактов в коммутационных аппаратах типа реле, автоматических выключателей автоматов защиты и т.д. Сущность изобретения: вводят в спеченный материал для электрических контактов на основе меди, молибден, никель, графит и триоксид молибдена при следующем соотношении ингредиентов, мас. ; молибден 10-15, триоксид молибдена 2 — 3, графит 1 — 3, никель 0,81-1, медь — остальное. ,1 табл.

Недостатком известного контактного материала является невысокая электроэрозионная стойкость. нестабильность контактного сопротивления при работе, расход дефицитного металла серебра.

Целью изобретения является повышение электрозрозионной стойкостй при снижении контактного сопротивления и 3 сохранении его стабильности, экономия дефицитного металла серебра. Ф

Поставленная цель достигается за счет введения в спеченный материал для электрических контактов на основе меди, содержащий молибден, никель, графит и и триоксид молибдена при следующем соотношении ингредиентов, мас. : молибден 10-15; триоксид молибл Ha 2 — 3. графит 1-3: никель 0,8 — 1; медь остальное, Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляе1792445 мый состав спеченного материала отличается от известного (прототипа) введением новых ингредиентов — триоксида молибдена, графита и никеля, снижением содержания молибдена до 15% и исключением на него серебра.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Анализ известного спеченного материала показал, что серебро и молибден в указанном соотношении не обеспечивают

10 материалу низкого и стабильного контактного сопротивления, высокой электроэрозионной стойкости, Частицы молибдена подвергаются ат15 мосферной коррозии, образовайие окислов начинается при температуре 600ОС. Окислы образуют рьйлый осадок, вследствие чего нарушают контактную проводимость. Обра- 20 зование оксидных Си0, Со20, их термическое разложение под действием электрической дуги и механическое отслаивание обуславливает большой расход составляющей контактного материала — меди., " 25

Совместное введенйе в медь триоксида молибдена, графита, никеля и снижение

Триоксид молибдена (МоОз) — снижает время действия дуги на рабочую поверхность контактов, так как при 650ОС МоОз сублимирует,и в газовой форме,увеличива- 45 ясь в обьеме,механически воздействует на дугу, выдувая ее, (отдувной эффект); — снйжает знергйю дуги, так как молеку лы триоксида молйбдена при температуре

900-1000 С йолймеризуются в (МоОз); 50 — сокращает время горения дуги за счет увеличения потейцивла ионизации молекул

М003.

Графит (С) — препятствует свариванию

55 контактов, так как графит не плавится и сила сцепления его с металлом достаточно низкая; — предотвращает окисление рабочих поверхностей контактов за счет восстанови. процентного содержания молибдена прйдает материалу необходимые новые свойства.

Молибден, имеющий высокую темпера- 30 туру плавления 2620 С и твердость (Нв = 153 з кг! мм ) no сравнению с медью(температура плавления 1083 С, Н =35 кг/мм ) дисперсно упрочняет ее, так как он не вступает во взаимодействие с медью ни в жидком, ни в 35 твердом состоянии, Снижение процентного содержания молибдена до 10 — 15%, позволило снйзить и стабилизировать контактное сопротивле ние, не снижая электроэрозионной стойко- 40 сти материала; тельного газа СО, С02. обраэовывающегося под воздействием электрической дуги; — снижает время горения-дуги за счет отдувного эффекта, которым обладает газ

СО и С02 — повышает электроэрозионную стойкость контактного материала, за счет образования карбидов молибдена МорС, Никель — повышает прочность материала и создает беспористую микроструктуру на рабочей поверхности при воздействии энергии электрической дуги, за счет образования с медью твердых растворов и смачивания молибдена на границах раздела фаз медь-молибден; — повышает коррозионную стойкость материала.

Анализ известных спеченных материалов(1 — 3), показал, что некоторые введенные в заявляемое решение ингредиенты известны, например, молибден.

Однако его применение в спеченном материале в таком процентном содержании (23 — 51,5%) в сочетании с медью не обеспечивает спеченному материалу такие свойства, которые он проявляет в заявляемом решении, а именно, снижение контактного сопротивления и сохранение его стабильности, повышение электроэррозионной стойкости контактов.

Таким образом, данный состав ингредиентов придает заявляемому материалу новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "существенные отличия".

Для экспериментальной проверки заявляемого состава компонентов было подготовлено семь смесей ингредиентов (см, табл.).

Материалы получали методами порошковой металлургии, включающими приготовление шихты из смеси меди, молибдена, триоксида молибдена, никеля и графита. Величина зерен составных частей компонентов составляла до 40 мкм.

Материал прессовали в брикеты с давлением 100 МПа. с последующим их спеканием приступенчатом повышениитемпературыдо:

280-300 С, 450 — 500 С, 700 — 750 С с выдержкой йри каждой температуре 30 мин.

После этого, производилась повторная допрессовка с усилием 400 МПа с окончательным спеканием при температуре 960980"С в течение 1 часа, Атмосфера спекания в обоих случаях — аргон.

Электроэрозионные испытания проводились и рй коммутации переменного тока силой 10А, напряжением 36 В, при контактном нажатии 1,5 Н, и количестве коммутационных циклов 50000. Контак.ное сопротивление из1792445 с и и ра э он ц

1

Составитель Н.Кирик

Техред M.Moðãåíòàë

P дактор

Корректор С.Патрушева

3 каз 170 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 ственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101 мерялось методом вольтметра-амперметра с помощью цифрового вольтметра Б7-35, Изменение массы контактов определялось путем взвешивания на аналитических весах

В Л А-200 М.

Результаты испытаний заявляемого контактного материала и прототипа приведены в таблице. Приведенные в таблице данные подтверждаются актом экспериментальной проверки заявляемого спеченного материала для электрических контактов, прилагаемым к настоящей заявке.

В таблице представлены значения измерений контактного сопротивления и массы материала контактов заявляемого атериала и прототипа с различным соотноением в нем ингредиентов.

Из таблицы следует, что заявляемый еченный контактный материал предлагаого состава (образцы 3-6) обладает более эким (4,0 — 4,1 мОм) и более стабильным нтактным сопротивлением в сравнении с ототипом.

Также электроэрозионная стойкость. (обзцы 3 — 6) значительно превосходит электроозионную стойкость материала прототипа.

Это связано с образованием восстанотельных газов СО и СО2, которые препятвуют окислению рабочих поверхностей нтактов, что стабилизирует контактное противление.

Дисперсное упрочнение меди молибдем, легирование ее никелем и образование карбидов молибдена Мо2С под действием электрической дуги значительно повышает электроэрозионную стойкость контактов.

Использование заявляемого материала

5 позволит: — сэкономить дефицитный благородный металл серебро; — повысить срок службы контактов в

1,9-2,3 раза, что дает возможность эконо10 мить медь и снизить материальные затраты; — повысить надежность работы контактов за счет снижения контактного сопротивления после 50000 коммутаций в 2 — 2.5 раза, что снижает затраты на их обслуживание, 15 Заявляемый материал применялся для разрывных контактов коммутационных аппаратов, которые прошли испытания в производственных условиях на животноводческих . фермах и показали по надежности и сроку

20 службы положительный результат, Формула изобретения

Спеченный материал для электрических контактов на основе меди, содержащий мо25 либден, отличающийся тем, что он дополнительно содержит триоксид молибдена, графит и никель при следующем соот-, ношении ингредиентов, мас. О/; молибден — 10-15;

30 триоксид молибдена — 2 — 3; графит — 1 — 3; никель — 0,8 — 1; медь — остальное.