Способ повышения работоспособности контактной пары для электрических слаботочных скользящих контактов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термообработке сплавов на основе золота, и может быть использовано при производстве слаботочных скользящих контактов (ССК), применяемых в коллекторах приборов и систем. Способ включает нагрев контактной пары, состоящей из кольца и щетки, изготовленных из эквимолекулярного сплава ЗлМ-80, в защитной атмосфере до температуры 350°C со скоростью не более 0,2 град/с, выдержку при этой температуре и охлаждение в вакууме со скоростью не более 0,2 град/с. Технический результат изобретения заключается в повышении износостойкости ССК. 1 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве слаботочных скользящих контактов (ССК) из благородных прецизионных металлов, применяемых в коллекторах приборов и систем.

По литературным данным оптимальными сплавами для изготовления ССК являются сплавы золота. При определенной термической обработке данные сплавы обладают упорядоченной структурой, которая обеспечивает хорошую работоспособность и износостойкость.

Известен способ [Китай. Патент CN 1073637 С. Gold-based alloy electrical contact materials], в котором в качестве пары контактов используют сплав состава Pd - 35%, Ag - 30%, Cu - 14%, Au - 10%, Pt - 10%, Zn - 1%. К недостаткам способа можно отнести низкие нестабильные физико-механические свойства.

Известен способ [Патент 1017965. Способ возбуждения избирательного переноса в узлах трения], в котором путем специальной обработки медесодержащего материала смазкой при ультразвуковых колебаниях на поверхности материала образуется слой меди, приводящий к избирательному переносу меди. К недостаткам способа можно отнести трудоемкость и долговременность процесса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является патент [Патент 2061978. Способ изготовления пары для слаботочных скользящих контактов], принятый за прототип. Оба элемента контактной пары (щетка и кольцо) изготавливались из материала ЗлМ-750 и подвергались термообработке по режиму: отжиг при температуре 450°C в течение одного часа и последующее охлаждение с печью. Недостатком данного способа является понижение характеристик в результате формирования мелкозернистой структуры (таблица 1).

Технической задачей настоящего изобретения является повышение работоспособности ССК, главными показателями которой являются износостойкость и электропроводность, за счет использования сплава ЗлМ-80 в качестве материала щетки и кольца, термообработанных по одинаковому режиму.

Поставленная задача решается тем, что в данном способе изготовления контактной пары для ССК, который включает изготовление обоих элементов (щетки и кольца) из материала ЗлМ-80, предварительную термообработку проводят при температуре 350°C, вследствие чего материал приобретает упорядоченную фазу типа AuCu I. Термообработку сплава проводят по следующему режиму: нагрев в защитной атмосфере со скоростью 0,2 град/сек при температуре 350°C и последующее медленное охлаждение с печью. В зависимости от технологических характеристик и требуемого соотношения фаз продолжительность выдержки может варьироваться. Осуществление способа изготовления ССК в заявляемых условиях обеспечивает достижение следующего результата: повышение износостойкости за счет обеспечения одинаковой микротвердости кольца и щетки; снижение электрического сопротивления и момента трения за счет формирования в структуре сплава фазы AuCu I и ее сохранения в процессе стабильной работы ССК. Требуемые характеристики трения и износа обеспечивают повышение надежности ССК, функционирующего в условиях упругого ненасыщенного контакта. Стабильное низкое значение переходного электрического сопротивления способствует улучшению надежности коммутации электрических сигналов малой мощности.

Признаки изобретения, совпадающие с предлагаемым прототипом, - использование сплава на основе золота, термообработанного до состояния появления упорядоченной.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от решения по прототипу, - щетка и кольцо в результате упорядочения - приобретают структуру упорядоченной фазы AuCu I.

Данное техническое решение поясняется таблицей 1, в которой представлены характеристики материалов ССК, прошедших испытания.

Пример. Из эквимолярного сплава ЗлМ-80 (медь - 80%, золото - 20%) изготавливалось кольцо. Из этого же сплава волочением изготавливалась щетка в виде П-образного отрезка. Оба элемента контактной пары подвергались термообработке на упорядочение по режиму: нагрев в защитной атмосфере со скоростью 0,2 град/сек при температуре 350°C и последующее медленное охлаждение с печью. При этом в сплаве формировалась фаза AuCu I. Затем изготовленная контактная пара применялась в качестве ССК. Параметры приработки ССК: 230 часов, 4 об/мин. Работоспособность данной пары фиксировалась по износу щетки.

Способ изготовления слаботочных скользящих контактов из сплава на основе золота ЗлМ-80, включающий нагрев контактной пары, состоящей из кольца и щетки, выдержку и медленное охлаждение с печью, отличающийся тем, что кольца и щетки, изготовленные из эквимолекулярного сплава ЗлМ-80, нагревают в защитной атмосфере до температуры 350°C со скоростью не более 0,2 град/с, выдерживают при этой температуре и охлаждают в вакууме со скоростью не более 0,2 град/с.