Introducere
Silver Contact Rivet este o componentă cheie a aparatelor electrice de joasă tensiune, iar performanța acestuia afectează în mod direct stabilitatea și fiabilitatea funcționării aparatului electric. Dintre materialele aliaje de contact electric, materialele din aliaj de argint sunt cele mai importante materiale de contact electric cu cea mai mare cantitate de metale prețioase. Pentru a îmbunătăți performanța contactelor electrice și pentru a atinge scopul de a economisi argint, au fost dezvoltate o serie de materiale de contact electric pe bază de argint, inclusiv AgCdO, AgSnO2, AgZnO, AgNi, AgW, AgC etc. Printre multele pe bază de argint materialele de contact, materialele de contact AgCdO sunt utilizate pe scară largă datorită numeroaselor lor avantaje, cum ar fi rezistența la arc, rezistența la sudare, rezistența la uzură electrică și mecanică, rezistența la coroziune și rezistența de contact scăzută și stabilă. Ele pot fi utilizate într-o varietate de aparate electrice de joasă tensiune, cu curenți care variază de la câțiva amperi la câteva mii de amperi și sunt numite „contacte universale”. Cu toate acestea, deoarece Cd este toxic și prezintă un pericol pentru corpul uman în timpul producției și utilizării, piața UE a interzis utilizarea materialelor de contact AgCdO din iunie 2006.
AgZnO ElectriceContact de argintmaterialul este unul dintre materialele alternative pentru AgCdO. Este un material de contact electric prietenos cu mediul dezvoltat la sfârșitul anilor 1960 și începutul anilor 1970. Materialul de contact electric AgZnO are caracteristici de rezistență la ardere, sudură, uzură electrică, rezistență scăzută și stabilă la contact, rezistență la impact mare de curent, performanță bună la rupere, timp scurt de arc, rezistență la coroziune electrică și non-toxicitate. Prin urmare, a fost utilizat în întrerupătoarele de circuit de aer, întrerupătoarele de circuite de scurgere, întreruptoarele de circuit mici, contactoarele, întrerupătoarele, întrerupătoarele de transfer și întrerupătoarele de protecție. Metoda de pre-oxidare a pulberii de aliaj produce materiale de contact cu oxid de zinc de argint ecologice. Este ușor de prelucrat și are proprietăți electrice excelente. Este un nou tip de material de contact cu perspective largi de piață.
Pulberile de aliaj AgZnO cu diferite conținuturi de argint au fost preparate prin procesul de pre-oxidare a pulberii de aliaj. Sârme cu aceleași specificații de stare au fost obținute după presare izostatică, sinterizare, extrudare și trefilare. Au fost comparate proprietățile mecanice și fizice, structurile metalografice etc., și s-au analizat diferențele dintre structurile metalografice și proprietățile mecanice și fizice ale firelor cu conținut diferit. Au fost testate proprietățile electrice ale niturilor integrale din sârmă și au fost analizate proprietățile electrice ale materialelor de contact AgZnO cu conținut diferit, oferind o referință pentru dezvoltarea și aplicarea materialelor de contact ale acestui sistem.
1 Metodă experimentală
Testul a fost preparat folosind plăci de argint 99,99% și lingouri de Zn 99,99% din același lot. Probele au fost preparate prin metoda de pre-oxidare a pulberii de aliaj și prelucrate în fire prin fabricarea pulberii de atomizare, pre-oxidarea pulberii de aliaj, presare izostatică, sinterizare, extrudare, trefilare și alte procese. Au fost testate și comparate proprietățile mecanice și fizice ale firelor; niturile au fost făcute integralContact electric argintiuproducător, iar specificațiile niturilor au fost: punctul dinamic R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10 punctul static F3×0.6(0.25){+1.5×0.6E, asamblat în relee, iar durata de viață electrică a fost verificată la 250 V AC/10 A.
Rezistența probelor a fost testată de testerul inteligent de grup de rezistență scăzută de curent TH2512B; structura metalografică a materialelor a fost analizată cu microscopul metalografic L150; duritatea probelor a fost măsurată cu testerul video de microduritate DHV-1000Z; rezistența la tracțiune a probelor a fost măsurată cu o mașină de testare universală electronică; morfologia microstructurii probelor și morfologia suprafeței probelor de nit după test au fost observate cu microscopul electronic cu scanare (SEM); durata de viață electrică a fost verificată prin sistemul de testare a sarcinii rezistive AC.
2 Rezultate și analiză
2.1 Analiza structurii metalografice
Figura 1 prezintă structurile metalografice ale secțiunilor transversale și longitudinale ale firelor finite de AgZnO(8), AgZnO(10) și AgZnO(12) cu conținuturi diferite de ZnO (a și b sunt AgZnO(8), c și d sunt AgZnO(10), iar e și f sunt AgZnO(12)). Prin comparație, se poate observa că metoda de pre-oxidare a pulberii de aliaj poate prepara cu succes AgZnO(8-12) uniform. ZnO este dispersat și distribuit uniform în matricea Ag, dar există foarte puțină agregare a ZnO. Odată cu creșterea conținutului de ZnO, numărul de particule de ZnO pe unitate de suprafață crește, iar fenomenul de agregare a particulelor în interiorul materialului tinde să crească, dar distribuția globală a țesuturilor este încă relativ uniformă.
2.2 Analiza proprietăților mecanice și fizice
Figura 2 prezintă probabilitatea de distribuție a proprietăților mecanice și fizice ale firelor cu diametrul de 1.920 mm în stare recoaptă. Figura 2(a) arată probabilitatea distribuției rezistivității. Se poate observa că odată cu creșterea conținutului de ZnO, rezistivitatea acestuia are o tendință semnificativă de creștere. Rezistivitatea oxidului de metal de argintPuncte de contact de argintmaterialul este controlat de parametri precum compoziția materialului, fracția volumului de oxid, dimensiunea particulelor și distribuția sa în matricea Ag [10]. Odată cu creșterea conținutului de ZnO, fracția de volum de ZnO crește, creșterea interfețelor de particule duce la creșterea împrăștierii electronilor în interiorul materialului, iar rezistența corpului materialului crește treptat; Figura 2(b) arată probabilitatea distribuției durității. Se poate observa că odată cu creșterea conținutului de ZnO, duritatea are o tendință semnificativă de creștere. Acest lucru se datorează faptului că conținutul de oxizi metalici distribuiți în matricea Ag crește, iar efectul de întărire a dispersiei de particule este îmbunătățit. În mod similar, consolidarea dispersiei duce la o tendință semnificativă de creștere a rezistenței la tracțiune, așa cum se arată în Figura 2(c). Pe scurt, odată cu creșterea conținutului de ZnO în materialul AgZnO, rezistivitatea, duritatea și rezistența la tracțiune a materialului au o tendință de creștere semnificativă.
2.3 Verificarea duratei de viață electrică
Niturile au fost realizate din sarma recoapta cu diametrul de 1.920 mm, cu specificatiile deContacte electrice argintii: punct dinamic (R3×0.5(0.25){+1.5×0.6SR10) și punctul static (F3×{ {13}}.6(0.25){+1.5×0.6E). Niturile au fost post-procesate și asamblate în relee pentru verificarea vieții electrice. Condițiile de testare sunt prezentate în Tabelul 1. Figura 3 prezintă datele de viață electrică ale releelor realizate din AgZnO(8), AgZnO(10) și AgZnO(12). Se poate observa că în condițiile de 250 V și 10 A, în intervalul de încredere de 95%, durata de viață electrică a materialului AgZnO(8) este cea mai lungă, cu o viață electrică medie de 202.029 de ori; durata de viață electrică a materialului AgZnO(10) este cuprinsă între AgZnO(8) și AgZnO(12), cu o viață electrică medie de 149.941 de ori; numărul de viață electrică evaluată a materialului AgZnO(12) este cel mai mic, de 98.665 de ori.
Comparația cuprinzătoare arată că în condițiile unui curent mic în 20 A, toate cele trei materiale pot îndeplini cerința de viață electrică de 100,000 ori, dar odată cu creșterea conținutului de ZnO din materialul de contact AgZnO, contactele sale de argint pentru releu viata electrica prezinta o tendinta descendenta.
2.4 Analiza aspectului contactelor eșuate
În timpul procesului de închidere și deconectare a contactului, datorită influenței descărcării arcului și căldurii Joule, suprafața de contact suferă un proces parțial de topire și solidificare, ducând la eșecul contactului de a se deconecta în mod normal, ceea ce se numește sudare prin contact [10]. Figura 4 prezintă aspectul și componentele spectrului de energie ale contactelor defectate în condiții de 250 V/10 A. Figurile 4 (a, d, g) sunt fotografii SEM ale morfologiei aspectului contactului AgZnO (8), AgZnO (10) și AgZnO (12) la sfârșitul vieții lor. Figurile 4 (b, e, h) sunt pozițiile de defecțiune corespunzătoare, iar figurile 4 (c, f, i) sunt datele componentelor spectrului de energie ale zonei de defecțiune. Prin comparație, se poate observa că poziția de eroare a contactului AgZnO (8) este la marginea contactului, care conține un conținut ridicat de Cu. La sfârșitul duratei de viață de contact, stratul de argint a fost consumat complet, iar stratul de cupru participă la contact, ceea ce duce în cele din urmă la eșecul sudurii prin contact. Poziția de eroare a contactului AgZnO (10) este aproape de marginea contactului, care conține un conținut ridicat de Cu. Poziția de eroare a AgZnO (12) este situată în interiorul suprafeței de lucru, iar poziția de lipire conține un conținut ridicat de Cu. Pe măsură ce conținutul de ZnO din materialul de contact crește, crește vâscozitatea bazinului topit, ceea ce nu este propice curgerii. Poziția de defecțiune tinde să se deplaseze din exteriorul suprafeței de lucru de contact spre interior.
Eroziunea arcului are loc pe suprafața contactului în timpul procesului de închidere și deschidere, adică pierderea de material cauzată de evaporarea și stropirea materialului din cauza supraîncălzirii locale a contactului sub acțiunea arcului. Eroziunea arcului este în esență un proces metalurgic fizic, cum ar fi încălzirea rapidă, topirea, vaporizarea, curgerea și solidificarea pe suprafața de contact, care are ca rezultat înmuiere, stropire, curgere, fisuri etc. pe suprafața de contact [10-12]. Eroziunea arcului de contact este afectată în principal de procesele de topire, vaporizare și solidificare. În procesul de topire, micro-zona suprafeței de contact se topește și schimbă structura originală. Acționat de forța arcului și forța mecanică, metalul topit curge la un anumit debit, provocând stropire și pierderea materialului.
După cum se poate observa din Figura 4 (a, d, g), după testul AgZnO (8), suprafața de contact a fost îndepărtată relativ plată și uniformă, cu câțiva pori și au existat multe stropi în jurul suprafeței de lucru, care s-au acumulat în jurul contactelor. Deoarece numărul de teste a fost cel mai mare, stropirea a fost gravă, ducând la pierderea completă a stratului de argint pe suprafața de lucru a contactelor de argint pentru releu, iar stratul de cupru a eșuat după contact. După testul AgZnO (10), au existat pori evidenti pe suprafața de contact și au existat mai puține stropiri în jurul contactelor; după testul AgZnO (12), suprafața de lucru de contact a fost crăpată grav, iar matricea de cupru topită s-a stropit pe suprafața de lucru, provocând eșecul sudurii. Comparând figurile 4 (a, d, g), se poate observa că odată cu creșterea conținutului de ZnO, tendința de fisurare a suprafeței de rupere a contactului crește, ceea ce este cauzat de răcirea și contracția contactului. După ce arcul este stins, suprafața de contact se răcește rapid, bazinul topit de suprafață se solidifică, iar faza lichidă este transformată într-o fază solidă, iar suprafața se solidifică și se micșorează. Studiile au arătat că fisurile și găurile formate pe suprafața contactelor cu oxid de metal argintiu vor determina inevitabil slăbirea structurii suprafeței, ceea ce la rândul său crește cantitatea de eroziune a arcului și rezistența de contact. Odată cu creșterea conținutului de ZnO, tendința de fisuri și pori crește, cantitatea de eroziune a arcului crește, rezistența de contact devine mai mare, creșterea temperaturii este anormală, iar structura internă liberă duce la defecțiunea contactului.
O comparație cuprinzătoare arată că, odată cu creșterea conținutului de ZnO, atunci când materialul de contact AgZnO (8-12) eșuează, poziția de contact se deplasează din exterior în interiorul suprafeței de lucru și tendința de apariție a fisurilor și a porilor la contact. suprafața crește, rezultând o scădere a duratei de viață electrică a contactului.
3 Concluzii
Metoda de pre-oxidare a pulberii de aliaj poate prepara cu succes materiale de contact electric cu un conținut de ZnO de 8% până la 12%. Odată cu creșterea conținutului de ZnO, rezistivitatea, duritatea și rezistența la tracțiune tind să crească, iar agregarea particulelor de ZnO în interiorul materialului tinde să crească; în condiția unui curent mic în 20 A, odată cu creșterea conținutului de ZnO, durata de viață electrică tinde să scadă, iar performanța de verificare a vieții electrice a contactelor materiale AgZnO(8) este cea mai bună, care poate ajunge la mai mult de 200,{{ de 6}} ori; odată cu creșterea conținutului de ZnO, sub acțiunea arcului, fisurarea suprafeței și porozitatea contactelor electrice de argint cresc, iar durata de viață electrică tinde să scadă.
NoastreContacte electrice argintiisunt produse de înaltă calitate realizate cu grijă. Sunt fabricate din argint de înaltă puritate și au o conductivitate electrică excelentă, ceea ce permite o transmitere lină a curentului și reduce foarte mult pierderile de energie. Procesul de fabricație rafinat face ca contactele să fie strâns combinate cu materialul de bază, ferme și fiabile, capabile să reziste la operațiuni frecvente de deschidere și închidere și să nu fie ușor deformate sau deteriorate. În diverse medii electrice complexe, acestea pot funcționa stabil, fie în condiții de temperatură ridicată, umiditate ridicată sau vibrații, pot asigura funcționarea sigură și stabilă a echipamentelor electrice.
