Способ изготовления электрического контакта из композиции серебро-оксид цинка

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении серебросодержащих электрических контактов. Техническим результатом является упрощение процесса изготовления и снижение расхода серебра. Способ включает прессование смешанных друг с другом частиц материалов (серебра и оксида цинка), с последующими их спеканием, калибровкой и отжигом, причем для осуществления способа используют оксид цинка, полученный взрывным синтезом с размером частиц 0,006-0,01 мкм в количестве 1-5 мас.%. 1 табл.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении серебросодержащих электрических контактов.

Известен способ изготовления электрического контакта из композиции серебро - оксид метала (оксид цинка), включающий напрессовку на подлежащую пайке плоскость контакта припоя, содержащего фосфор в смеси с флюсом, калибровку и последующий отжиг контакта, причем припой напрессовывают непосредственно на рабочую часть контакта, а отжиг производят при температуре 500 - 600^oC в инертной атмосфере (см. а.с. СССР N 1757369, H 01 H 11/04, 1990 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного способа установлено, что он характеризуется высокой трудоемкостью и значительным расходом серебра.

Задачей настоящего изобретения является упрощение процесса изготовления серебросодержащего электрического контакта и снижение расхода серебра путем исключения из технологического цикла операции нанесения дополнительного серебряного или серебросодержащего технологического подслоя при сохранении требуемой прочности соединения контакта с контактодержателем в напаянном состоянии.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления электрического контакта из композиции серебро - оксид металла (оксид цинка), включающем прессование смешанных друг с другом частиц материалов (серебра и оксида цинка) с последующими их спеканием, калибровкой и отжигом, новым является то, что используют частицы оксида цинка, полученные взрывным синтезом, с размерами частиц 0,006 - 0,01 мкм в количестве 1 - 5 массовых процентов.

Необходимо отметить, что дисперсные включения оксидов обеспечивают гашение электрической дуги в процессе эксплуатации контактной пары, предотвращают сваривание контактирующих поверхностей, поэтому их введение в состав материала является необходимым условием надежной работы изделий низковольтной аппаратуры. Однако одновременно частицы оксидов (оксида) препятствуют прямой пайке контактов к контактодержателям. В связи с этим на поверхность контакта, подлежащую пайке, в процессе изготовления напрессовывается или напыляется технологический подслой чистого серебра, свободный от примесей оксидов, который служит исключительно для обеспечения прочного соединения контакта с контактодержателем.

В разработанном способе применение ультрадисперсного порошка оксида цинка, полученного взрывным синтезом с размером частиц 0,006 - 0,01 мкм (обладающего высокой удельной поверхностью частиц - до 400 м²/г), позволяет снизить концентрацию оксидной фазы в композиционном материале и исключить операцию нанесения технологического подслоя чистого серебра. Снижение концентрации оксида цинка обеспечивает в то же время и надежное крепление материала контакта к контактодержателю путем прямой пайки без создания технологического подслоя. Введение в состав материала изготавливаемого контакта ультрадисперсного оксида цинка с отмеченными выше размерами частиц не снижает способность основного (матричного) материала (серебра) припаиваться к контактодержателю, а также прочностных и электрофизических свойств контакта.

Таким образом, использование в материале контакта оксида цинка с размерами частиц 0,006 - 0,01 мкм обеспечивает требуемые эксплуатационные характеристики электротехнических изделий, а также снижает трудоемкость технологического процесса и расход чистого серебра.

Частицы оксида цинка меньших размеров чем 0,006 мкм крайне затруднены в получении, так как их размеры сравнимы с атомарными, при этом их получение весьма дорого. Частицы цинка с размерами, большими 0,01 мкм, не позволяют получить поверхность контакта, которую можно было бы припаивать к контактодержателю без промежуточного слоя серебра. В случае, если в материале электрического контакта оксида цинка меньше одного процента, то он не обладает требуемыми электротехническими свойствами, а если больше пяти процентов, то резко снижается прочность контакта.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна".

Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Способ изготовления электрического контакта из композиции серебро - оксид цинка осуществляют следующим образом.

Частицы (порошки) серебра и оксида цинка перемешивают друг с другом, например, в шаровой мельнице, обеспечивая равномерное распределение частиц оксида цинка, размер которых находится в интервале 0,006 - 0,01 мкм в материале основы - серебре. Затем полученную смесь спекают в вакуумной печи и калибруют с последующим отжигом. Использование для осуществления способа частиц оксида цинка, полученных взрывным синтезом, позволяет повысить качество материала контакта, так как полученные данным методом частицы имеют стабильно равные размеры.

Пример осуществления способа.

Порошки основного материала - серебра и оксида цинка, размер последнего находится в пределах 0,006 - 0,01 мкм в количестве 1-5 (мас.%) перемешивают в шаровой мельнице и прессуют при удельном давлении 6 - 8 т/см², а далее спекают в вакуумной печи при температуре 860±20^oC в течение 1 - 4 часов, калибруют (допрессовывают) при удельном давлении 8 - 10 т/см², затем отжигают в вакууме или на воздухе при температуре 500 - 600^oC. Готовые изделия (контакты) напаивают на контактодержатели из латуни, например, на установке точечной пайки УТП-080. Исследования эксплуатационных свойств спеченного материала показали, что полученный по данной технологии материал (а следовательно, и контакт) имеет относительную плотность (γ) 0,95 - 0,98; твердость по Виккерсу (HV) 50-75; интенсивность изнашивания - (0,075-0,2) 10^-6 г/цикл.

Прочность напайного соединения составила 7,5 кг/мм².

Результаты испытания контактов, полученных заявленным способом и известными способами, представлены в таблице.

Как следует из приведенных в таблице данных, полученный заявленным способом электротехнический материал (контакт) на основе серебра с добавкой ультрадисперсного оксида цинка обеспечивает в сравнении с известными материалами (контактами) требуемый уровень механических, электрофизических и эксплуатационных характеристик при более низкой трудоемкости изготовления, уменьшении расхода серебра и пониженной концентрации оксида цинка (1 - 5)% вместо (10 - 15)% у известных материалов.

Формула изобретения

Способ изготовления электрического контакта из композиции сереброоксид цинка, включающий прессование смешанных друг с другом частиц материалов с последующими их спеканием, калибровкой и отжигом, отличающийся тем, что используют оксид цинка с размером частиц 0,006 - 0,01 мкм, полученных взрывным синтезом, в количестве 1 - 5 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1