Как композиция сплавов электрических контактных материалов влияет на их проводимость и устойчивость к износу?

Сплав электрических контактных материалов являются незаменимым ключевым компонентом в современном электрическом оборудовании и широко используются в таких устройствах, как переключатели, реле и автоматические выключатели. Производительность этих материалов напрямую влияет на эксплуатационную эффективность и срок службы электрического оборудования. Среди них проводимость и устойчивость к износу являются двумя основными показателями для измерения производительности электрических контактных материалов сплава. Эти две характеристики в основном определяются составом материала. В следующем подробно обсуждаются влияние различных элементов металла и их пропорции на проводимость и устойчивость к износу.

Серебро (AG): улучшить проводимость и коррозионную стойкость
Серебро является одним из наиболее часто используемых базовых металлов в электрических контактных материалах из сплава из -за его чрезвычайно высокой электрической и теплопроводности. Серебро также обладает хорошей коррозионной стойкостью и может поддерживать стабильную производительность во влажной или загрязненной среде.

Влияние на проводимость: серебро обладает чрезвычайно высокой электрической проводимостью (около 63% IAC), поэтому сплавы на основе серебра обычно демонстрируют превосходную электрическую проводимость.

Влияние на износную стойкость: чистое серебро имеет низкую механическую прочность и легко носит из -за трения. Чтобы повысить устойчивость к износу, обычно добавляются другие жесткие металлы (такие как вольфрамовый, никель, медь и т. Д.), Обычно добавляются для формирования составного материала.
Медь (Cu): улучшенная проводимость и снижение затрат
Медь является относительно недорогим металлом с превосходной электрической проводимостью и часто используется в качестве заменителя или добавки к серебра.
Влияние на проводимость: электрическая проводимость меди уступает только серебра (около 59% IAC), что может значительно снизить затраты на материал при сохранении высокой электропроводности.
Влияние на устойчивость к износу: твердость и стойкость к износу меди лучше, чем серебро, но все же недостаточное для удовлетворения потребностей только применений с высокой нагрузкой. Следовательно, медь часто используется в сочетании с твердыми металлами для дальнейшего повышения его устойчивости к износу.
Вольфрам (W): повышенная износостойкость и высокая температурная стойкость
Вольфрам-это высокая точка, высокопрочная металл, который часто используется для улучшения износостойкости и высокотемпературной стойкости сплавов.
Влияние на проводимость: вольфрама имеет плохую электрическую проводимость, поэтому добавление вольфрама к сплаву слегка снизит общую проводимость. Однако, оптимизируя отношение, взаимосвязь между проводимостью и устойчивостью к износу может быть сбалансирована.
Влияние на устойчивость к износу: высокая твердость и устойчивость к абляции вольфрама делает его идеальным материалом для подкрепления. Например, на сплавах с серебряными ткстенами (AG-W) частицы вольфрама могут эффективно противостоять эрозии дуги и механического износа.
Никель (Ni): Улучшение прочности и окисляющей никеля - это твердый металл с хорошей устойчивостью к окислению и коррозионной стойкостью, и часто используется для улучшения механической прочности и износа сплавов.
Влияние на проводимость: никель имеет низкую проводимость, поэтому добавление никеля в сплав снизит общую проводимость. Но в рамках разумного диапазона этот эффект можно контролировать, оптимизируя формулу.
Влияние на устойчивость к износу: добавление никеля значительно улучшает твердость и износостойкость сплава, особенно в высокочастотных переключениях или средах высокого тока.
Олово (SN) и свинец (PB): улучшение производительности сварки и свинец часто используются в контактных материалах с низким напряжением для повышения производительности сварки и снижения сопротивления контактов.
Влияние на проводимость: олово и свинец имеют высокую проводимость, что помогает поддерживать хорошие контактные результаты.
Влияние на устойчивость к износу: олово и свинец имеют низкую твердость и относительно плохую стойкость к износу, поэтому они обычно используются только в качестве вспомогательных компонентов.
Проводящая и износостойкость сплавных электрических контактных материалов является результатом комбинированного эффекта множества металлических элементов. Вот некоторые общие стратегии оптимизации:
Сплавы на основе серебра (такие как Ag-W, Ag-Cu, Ag-Ni):
Серебро обеспечивает высокую проводимость, вольфрам, медь или никель повышает устойчивость к износу и высокую температуру.
Применимо к высоким напряжениям и средам высокого тока.
Сплавы на основе меди (такие как Cu-W, Cu-Ni):
Медь снижает затраты и поддерживает хорошую проводимость, вольфрам или никель повышает устойчивость к износу.
Применимо к сценариям применения среднего и низкого напряжения.
Композитные материалы (такие как AG-W-C, Ag-Ni-CE):
Сочетание преимуществ нескольких элементов для достижения наилучшего баланса проводимости, сопротивления износа и сопротивления абляции.
Применимо к специальным полям с высокопроизводительными требованиями.

Точно контролируя долю каждого компонента, могут быть разработаны электрические контактные материалы сплава, которые соответствуют конкретным требованиям применения. В будущем, с разработкой новых материальных технологий, исследователи будут продолжать изучать более эффективные формулы и процессы для содействия разработке электрических контактных материалов для более высокой производительности. $