Cum afectează compoziția materialelor de contact electrice din aliaj și rezistența la uzură?

Materiale de contact electrice din aliaj sunt o componentă cheie indispensabilă în echipamentele electrice moderne și sunt utilizate pe scară largă în dispozitive precum întrerupătoare, relee și întrerupătoare. Performanța acestor materiale afectează în mod direct eficiența de funcționare și durata de viață a echipamentelor electrice. Printre aceștia, conductivitatea și rezistența la uzură sunt doi indicatori de bază pentru măsurarea performanței materialelor de contact electrice din aliaj. Aceste două caracteristici sunt determinate în principal de compoziția materialului. Următoarele vor discuta în detaliu efectele diferitelor elemente metalice și proporțiile acestora asupra conductivității și rezistenței la uzură.

Argintul (AG): îmbunătățirea conductivității și a rezistenței la coroziune
Argintul este unul dintre cele mai utilizate metale de bază în materialele de contact electrice din aliaj din cauza conductivității sale electrice și termice extrem de ridicate. De asemenea, argintul are o rezistență bună la coroziune și poate menține performanțe stabile în medii umede sau poluate.

Efect asupra conductivității: Argintul are o conductivitate electrică extrem de ridicată (aproximativ 63% IAC), astfel încât aliajele pe bază de argint prezintă de obicei o conductivitate electrică excelentă.

Efectul asupra rezistenței la uzură: Argintul pur are o rezistență mecanică scăzută și este ușor purtat din cauza frecării. Pentru a -și îmbunătăți rezistența la uzură, alte metale dure (cum ar fi tungstenul, nichelul, cuprul etc.) sunt de obicei adăugate pentru a forma un material compozit.
Cupru (CU): conductivitate îmbunătățită și costuri reduse
Cuprul este un metal relativ low cost, cu o conductivitate electrică excelentă și este adesea utilizat ca înlocuitor sau supliment pentru argint.
Impactul asupra conductivității: conductivitatea electrică a cuprului este pe locul doi doar la argint (aproximativ 59% IAC), ceea ce poate reduce semnificativ costurile materialelor, menținând în același timp o conductivitate electrică ridicată.
Impactul asupra rezistenței la uzură: duritatea cuprului și rezistența la uzură sunt mai bune decât argintul, dar totuși insuficiente pentru a răspunde nevoilor aplicațiilor cu sarcină mare. Prin urmare, cuprul este adesea folosit în combinație cu metale dure pentru a -și îmbunătăți în continuare rezistența la uzură.
Tungsten (W): rezistență îmbunătățită la uzură și rezistență la temperatură ridicată
Tungstenul este un metal cu topire ridicată, de înaltă rezistență, care este adesea utilizat pentru a îmbunătăți rezistența la uzură și rezistența la temperatură ridicată a aliajelor.
Impact asupra conductivității: Tungstenul are o conductivitate electrică slabă, astfel încât adăugarea de tungsten la aliaj va reduce ușor conductivitatea generală. Cu toate acestea, prin optimizarea raportului, relația dintre conductivitate și rezistența la uzură poate fi echilibrată.
Impactul asupra rezistenței la uzură: rezistența ridicată la duritate și ablație a Tungstenului îl fac un material de întărire ideal. De exemplu, în aliajele de argint-tungsten (AG-W), particulele de tungsten pot rezista efectiv eroziunii arcului și uzurii mecanice.
Nichel (NI): Îmbunătățirea rezistenței la rezistență și la oxidare Nichelul este un metal dur, cu o bună rezistență la oxidare și rezistență la coroziune și este adesea utilizat pentru a îmbunătăți rezistența mecanică și rezistența la uzură a aliajelor.
Efect asupra conductivității: Nichelul are o conductivitate scăzută, astfel încât adăugarea de nichel la aliaj va reduce conductivitatea generală. Dar într -un interval rezonabil, acest efect poate fi controlat prin optimizarea formulei.
Efectul asupra rezistenței la uzură: Adăugarea de nichel îmbunătățește semnificativ duritatea și rezistența la uzură a aliajului, în special în medii de înaltă frecvență sau în medii cu curent ridicat.
Tin (SN) și plumb (PB): Îmbunătățirea staniu de performanță de sudare și plumb sunt adesea utilizate în materiale de contact de joasă tensiune pentru a îmbunătăți performanța de sudare și pentru a reduce rezistența la contact.
Efectul asupra conductivității: staniu și plumb au o conductivitate ridicată, ceea ce ajută la menținerea unei performanțe bune de contact.
Efectul asupra rezistenței la uzură: staniu și plumb au o duritate scăzută și o rezistență relativ slabă a uzurii, astfel încât acestea sunt utilizate de obicei doar ca componente auxiliare.
Conductivitatea și rezistența la uzură a materialelor de contact electrice din aliaj este rezultatul efectului combinat al mai multor elemente metalice. Iată câteva strategii comune de optimizare:
Aliaje pe bază de argint (cum ar fi Ag-W, Ag-Cu, Ag-Ni):
Argintul oferă o conductivitate ridicată, tungsten, cupru sau nichel îmbunătățesc rezistența la uzură și rezistența la temperatură ridicată.
Aplicabil pentru medii de înaltă tensiune și curent ridicat.
Aliaje pe bază de cupru (cum ar fi Cu-W, Cu-Ni):
Cuprul reduce costurile și menține o conductivitate bună, tungstenul sau nichelul îmbunătățește rezistența la uzură.
Aplicabil scenariilor de aplicare a tensiunii medii și joase.
Materiale compozite (cum ar fi Ag-W-C, Ag-N-CE):
Combinând avantajele mai multor elemente pentru a obține cel mai bun echilibru de conductivitate, rezistență la uzură și rezistență la ablație.
Aplicabile câmpurilor speciale cu cerințe de înaltă performanță.

Prin controlul precis al proporției fiecărei componente, pot fi proiectate materiale de contact electrice din aliaj care îndeplinesc cerințele specifice de aplicație. În viitor, odată cu dezvoltarea de noi tehnologii materiale, cercetătorii vor continua să exploreze formule și procese mai eficiente pentru a promova dezvoltarea materialelor de contact electrice către performanțe mai mari.