Úvod
Strieborný kontaktný nit je kľúčovým komponentom nízkonapäťových elektrických spotrebičov a jeho výkon priamo ovplyvňuje stabilitu a spoľahlivosť prevádzky elektrospotrebičov. Spomedzi elektrických kontaktných zliatinových materiálov sú materiály zliatiny striebra najdôležitejšími elektrickými kontaktnými materiálmi s najväčším množstvom drahých kovov. Za účelom zlepšenia výkonu elektrických kontaktov a dosiahnutia účelu úspory striebra bol vyvinutý rad materiálov elektrických kontaktov na báze striebra, vrátane AgCdO, AgSnO2, AgZnO, AgNi, AgW, AgC atď. kontaktné materiály, AgCdO kontaktné materiály sú široko používané kvôli ich mnohým výhodám, ako je odolnosť voči oblúku, odolnosť voči zváraniu, elektrická a mechanická odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť proti korózii a nízky a stabilný prechodový odpor. Môžu byť použité v rôznych nízkonapäťových elektrických spotrebičoch s prúdmi od niekoľkých ampérov do niekoľkých tisíc ampérov a nazývajú sa "univerzálne kontakty". Keďže je však Cd jedovatý a predstavuje nebezpečenstvo pre ľudské telo počas výroby a používania, trh EÚ zakazuje používanie kontaktných materiálov AgCdO od júna 2006.
AgZnO ElektrickéStrieborný kontaktmateriál je jedným z alternatívnych materiálov pre AgCdO. Ide o ekologický kontaktný materiál vyvinutý koncom 60. a začiatkom 70. rokov 20. storočia. AgZnO elektrický kontaktný materiál má charakteristiky odolnosti proti horeniu, zváraniu, elektrickému opotrebeniu, nízkemu a stabilnému prechodovému odporu, odolnosti voči nárazu veľkého prúdu, dobrému vypínaciemu výkonu, krátkej dobe oblúka, odolnosti voči elektrickej korózii a netoxicite. Preto sa používa vo vzduchových ističoch, únikových ističoch, malých ističoch, stýkačoch, odpojovačoch, prepínačoch a ochranných spínačoch. Metóda predoxidácie zliatinového prášku vytvára kontaktné materiály striebra a zinku šetrné k životnému prostrediu. Ľahko sa spracováva a má vynikajúce elektrické vlastnosti. Ide o nový typ kontaktného materiálu so širokými trhovými perspektívami.
Prášky zliatiny AgZnO s rôznym obsahom striebra boli pripravené procesom predoxidácie zliatinového prášku. Drôty s rovnakými špecifikáciami stavu sa získali po izostatickom lisovaní, spekaní, vytláčaní a ťahaní. Porovnávali sa mechanické a fyzikálne vlastnosti, metalografické štruktúry atď. a analyzovali sa rozdiely v metalografických štruktúrach a mechanicko-fyzikálnych vlastnostiach drôtov s rôznym obsahom. Boli testované elektrické vlastnosti integrálnych nitov vyrobených z drôtu a boli analyzované elektrické vlastnosti AgZnO kontaktných materiálov s rôznym obsahom, čo poskytlo referenciu pre vývoj a aplikáciu kontaktných materiálov tohto systému.
1 Experimentálna metóda
Test bol pripravený s použitím 99,99 % strieborných platní a 99,99 % Zn ingotov z rovnakej šarže. Vzorky boli pripravené metódou predoxidácie zliatinového prášku a spracované na drôty prostredníctvom výroby atomizačného prášku, predoxidácie zliatinového prášku, izostatického lisovania, spekania, vytláčania, ťahania a iných procesov. Mechanické a fyzikálne vlastnosti drôtov boli testované a porovnávané; nity boli vyrobené do integráluStrieborný elektrický kontaktvýrobcu a špecifikácie nitov boli: dynamický bod R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10 statický bod F3×0.6(0.25)+1.5×0.6E, zostavený do relé a elektrická životnosť bola overená pri AC 250 V/10 A.
Odolnosť vzoriek bola testovaná inteligentným skupinovým testerom s nízkym odporom prúdu TH2512B; metalografická štruktúra materiálov bola analyzovaná metalografickým mikroskopom L150; tvrdosť vzoriek bola meraná videotesterom mikrotvrdosti DHV-1000Z; pevnosť v ťahu vzoriek bola meraná elektronickým univerzálnym testovacím strojom; morfológia mikroštruktúry vzoriek a povrchová morfológia vzoriek nitov po skúške boli pozorované rastrovacím elektrónovým mikroskopom (SEM); elektrická životnosť bola overená systémom testovania odporu AC.
2 Výsledky a analýza
2.1 Analýza metalografickej štruktúry
Obrázok 1 ukazuje metalografické štruktúry prierezu a pozdĺžneho rezu hotových drôtov z AgZnO(8), AgZnO(10) a AgZnO(12) s rôznymi obsahmi ZnO (a a b sú AgZnO(8), c a d sú AgZnO(10) a e a f sú AgZnO(12)). Porovnaním je možné vidieť, že metóda predoxidácie zliatinového prášku môže úspešne pripraviť rovnomerné AgZnO (8-12). ZnO je dispergovaný a rovnomerne distribuovaný v Ag matrici, ale je tam veľmi malá agregácia ZnO. S nárastom obsahu ZnO sa zvyšuje počet častíc ZnO na jednotku plochy a jav agregácie častíc vo vnútri materiálu má tendenciu sa zvyšovať, ale celková distribúcia tkaniva je stále relatívne rovnomerná.
2.2 Analýza mechanických a fyzikálnych vlastností
Obrázok 2 ukazuje pravdepodobnosť rozloženia mechanických a fyzikálnych vlastností drôtov s priemerom 1,920 mm v žíhanom stave. Obrázok 2(a) ukazuje pravdepodobnosť rozloženia odporu. Je vidieť, že s nárastom obsahu ZnO má jeho rezistivita výrazne stúpajúci trend. Odpor oxidu strieborného kovuStrieborné kontaktné bodymateriál je riadený parametrami ako materiálové zloženie, objemový podiel oxidov, veľkosť častíc a ich distribúcia v Ag matrici [10]. S nárastom obsahu ZnO sa zvyšuje objemová frakcia ZnO, nárast rozhraní častíc vedie k zvýšenému rozptylu elektrónov vo vnútri materiálu a postupne sa zvyšuje odpor telesa materiálu; Obrázok 2(b) ukazuje pravdepodobnosť rozloženia tvrdosti. Je vidieť, že s nárastom obsahu ZnO má tvrdosť výrazne stúpajúci trend. Je to preto, že sa zvyšuje obsah oxidov kovov distribuovaných v Ag matrici a zvyšuje sa účinok zosilnenia disperzie častíc. Podobne disperzné spevnenie vedie k významnému rastúcemu trendu pevnosti v ťahu, ako je znázornené na obrázku 2(c). Stručne povedané, s nárastom obsahu ZnO v materiáli AgZnO má rezistivita, tvrdosť a pevnosť v ťahu materiálu výrazne stúpajúci trend.
2.3 Overenie elektrickej životnosti
Nity boli vyrobené z žíhaného drôtu s priemerom 1,920 mm so špecifikáciamiStrieborné elektrické kontakty: dynamický bod (R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10) a statický bod (F3×{ {13}}.6(0.25)+1.5×0.6E). Nity boli dodatočne spracované a zostavené do relé na overenie elektrickej životnosti. Skúšobné podmienky sú uvedené v tabuľke 1. Obrázok 3 zobrazuje údaje o elektrickej životnosti relé vyrobených z AgZnO(8), AgZnO(10) a AgZnO(12). Je možné vidieť, že pri podmienkach 250 V a 10 A, v rámci 95 % intervalu spoľahlivosti, je elektrická životnosť materiálu AgZnO(8) najdlhšia, s priemernou elektrickou životnosťou 202 029-krát; elektrická životnosť materiálu AgZnO(10) je medzi AgZnO(8) a AgZnO(12), s priemernou elektrickou životnosťou 149 941-krát; najmenej je hodnotená elektrická životnosť materiálu AgZnO(12), a to 98 665-krát.
Komplexné porovnanie ukazuje, že pod podmienkou malého prúdu do 20 A môžu všetky tri materiály splniť požiadavku na elektrickú životnosť 100,{2}}-krát, ale so zvýšením obsahu ZnO v kontaktnom materiáli AgZnO sa jeho strieborné kontakty pre relé elektrická životnosť vykazuje klesajúci trend.
2.4 Analýza vzhľadu neúspešných kontaktov
Počas procesu uzatvárania a rozpájania kontaktu vplyvom oblúkového výboja a Jouleovho tepla dochádza na kontaktnej ploche k čiastočnému procesu tavenia a tuhnutia, čo má za následok zlyhanie normálneho rozpojenia kontaktu, čo sa nazýva kontaktné zváranie [10]. Obrázok 4 zobrazuje vzhľad a zložky energetického spektra zlyhaných kontaktov pri podmienkach 250 V/10 A. Obrázky 4 (a, d, g) sú fotografie SEM morfológie kontaktného vzhľadu AgZnO (8), AgZnO (10) a AgZnO (12) na konci ich životnosti. Obrázky 4 (b, e, h) sú zodpovedajúce polohy zlyhania a obrázky 4 (c, f, i) sú údaje o komponentoch energetického spektra oblasti zlyhania. Porovnaním je možné vidieť, že poloha poruchy kontaktu AgZnO (8) je na okraji kontaktu, ktorý obsahuje vysoký obsah Cu. Na konci životnosti kontaktu je strieborná vrstva úplne spotrebovaná a medená vrstva sa zúčastňuje kontaktu, čo nakoniec vedie k zlyhaniu kontaktného zvárania. Poruchová poloha kontaktu AgZnO (10) je blízko okraja kontaktu, ktorý obsahuje vysoký obsah Cu. Miesto porušenia AgZnO (12) sa nachádza vo vnútri pracovnej plochy a miesto lepenia obsahuje vysoký obsah Cu. Keď sa obsah ZnO v kontaktnom materiáli zvyšuje, viskozita roztaveného kúpeľa sa zvyšuje, čo nie je priaznivé pre prúdenie. Poloha poruchy má tendenciu pohybovať sa z vonkajšej strany kontaktnej pracovnej plochy dovnútra.
Oblúková erózia nastáva na povrchu kontaktu počas procesu zatvárania a otvárania, to znamená stratu materiálu spôsobenú vyparovaním a rozstrekom materiálu v dôsledku lokálneho prehriatia kontaktu pri pôsobení oblúka. Oblúková erózia je v podstate fyzikálny metalurgický proces, ako je rýchle zahrievanie, topenie, odparovanie, prúdenie a tuhnutie na kontaktnom povrchu, čo vedie k mäknutiu, striekaniu, tečeniu, prasklinám atď. na kontaktnom povrchu [10-12]. Erózia kontaktným oblúkom je ovplyvnená hlavne procesmi tavenia, odparovania a tuhnutia. V procese tavenia sa mikrooblasť kontaktnej plochy roztaví a zmení pôvodnú štruktúru. Roztavený kov, poháňaný silou oblúka a mechanickou silou, prúdi pri určitej rýchlosti toku, čo spôsobuje striekanie a spôsobuje stratu materiálu.
Ako je možné vidieť na obrázku 4 (a, d, g), po skúške AgZnO (8) bola kontaktná plocha ablovaná relatívne plochá a rovnomerná, s niekoľkými pórmi a okolo pracovnej plochy bolo veľa postriekania, ktoré sa nahromadili okolo kontaktov. Pretože počet testov bol najväčší, striekanie bolo vážne, čo viedlo k úplnej strate striebornej vrstvy na pracovnom povrchu strieborných kontaktov pre relé a medená vrstva po kontakte zlyhala. Po teste AgZnO (10) boli na kontaktnom povrchu zjavné póry a okolo kontaktov bolo menej rozstrekov; po skúške AgZnO (12) bola kontaktná pracovná plocha vážne popraskaná a roztavená medená matrica postriekala pracovný povrch, čo spôsobilo zlyhanie zvárania. Porovnaním obrázkov 4 (a, d, g) je možné vidieť, že s nárastom obsahu ZnO sa zvyšuje trend praskania povrchu kontaktu, čo je spôsobené ochladzovaním a zmršťovaním kontaktu. Po zhasnutí oblúka sa kontaktný povrch rýchlo ochladí, povrchová roztavená kaluž stuhne a kvapalná fáza sa premení na pevnú fázu a povrch stuhne a zmrští sa. Štúdie ukázali, že praskliny a diery vytvorené na povrchu kontaktov oxidu strieborného kovu nevyhnutne spôsobia uvoľnenie povrchovej štruktúry, čo následne zvyšuje množstvo erózie oblúkom a kontaktný odpor. So zvyšujúcim sa obsahom ZnO sa zvyšuje tendencia k tvorbe trhlín a pórov, zvyšuje sa množstvo oblúkovej erózie, zvyšuje sa prechodový odpor, nárast teploty je abnormálny a uvoľnená vnútorná štruktúra vedie k poruche kontaktu.
Komplexné porovnanie ukazuje, že s nárastom obsahu ZnO, keď kontaktný materiál AgZnO (8-12) zlyhá, kontaktná poloha sa presunie z vonkajšej strany do vnútra pracovnej plochy a tendencia vzniku trhlín a pórov na kontakte povrch sa zväčšuje, čo vedie k zníženiu elektrickej životnosti kontaktu.
3 Závery
Metóda predoxidácie zliatinového prášku môže úspešne pripraviť materiály elektrických kontaktov s obsahom ZnO od 8 % do 12 %. So zvyšujúcim sa obsahom ZnO sa zvyšuje merný odpor, tvrdosť a pevnosť v ťahu a zvyšuje sa agregácia častíc ZnO vo vnútri materiálu; v podmienkach malého prúdu do 20 A, so zvyšujúcim sa obsahom ZnO, má elektrická životnosť tendenciu klesať a výkon overenia elektrickej životnosti kontaktov materiálu AgZnO(8) je najlepší, ktorý môže dosiahnuť viac ako 200,{{ 6}} krát; so zvyšovaním obsahu ZnO sa pôsobením oblúka zvyšuje povrchové praskanie a pórovitosť elektrických kontaktov striebra a elektrická životnosť má tendenciu klesať.
nášStrieborné elektrické kontaktysú starostlivo spracované vysokokvalitné produkty. Sú vyrobené zo striebra vysokej čistoty a majú výbornú elektrickú vodivosť, ktorá umožňuje plynulý prenos prúdu a výrazne znižuje energetické straty. Vďaka vynikajúcemu výrobnému procesu sú kontakty úzko spojené so základným materiálom, sú pevné a spoľahlivé, schopné vydržať časté otváranie a zatváranie a nie je ľahké ich zdeformovať alebo poškodiť. V rôznych zložitých elektrických prostrediach môžu fungovať stabilne, či už v podmienkach vysokej teploty, vysokej vlhkosti alebo vibrácií, dokážu zabezpečiť bezpečnú a stabilnú prevádzku elektrických zariadení.
