Контактные материалы

Электрическим контактом называют поверхность соприкосновения токоведущих частей электротехнических устройств, а также конструктивные приспособления, обеспечивающие такой контакт. По принципу работы контакты разделяются на неподвижные, размыкаемые и скользящие.

К неподвижным контактам относятся цельнометаллические (сварные или паяные) зажимные (болтовые, винтовые) соединения. Цельнометаллические соединения должны отличаться не только механической прочностью, но и обеспечивать стабильный электрический контакт с малым переходным сопротивлением. Качество зажимного контакта определяется в основном контактным нажатием и способностью материала к пластической деформации. В связи с этим такие контактные поверхности целесообразно покрывать мягкими коррозионно-стойкими металлами (оловом, серебром, кадмием и др.).

Размыкающие контакты обеспечивают периодическое замыкание и размыкание электрической цепи. Более ответственная их функция предопределяет и более строгие требования к ним: устойчивость против коррозии, стойкость к свариванию и действию электрической эррозии, стойкость к действию сжимающих и ударных нагрузок, высокие проводимость и теплофизические свойства, хорошая технологичность и способность «прирабатываться» друг к другу.

В качестве контактных материалов для слаботочных размыкающих контактов кроме чистых тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена) применяются благородные металлы (платина, золото, серебро), а также различные сплавы на их основе (золото-серебро, платина-рутений, платина-родий), металлокерамические композиции (например, Ag-CdO).

Сильноточные размыкающие контакты изготовляются, как правило, из металлокерамических материалов, которые получают методом порошковой металлургии. Они включают в себя композиции на основе меди и серебра: серебро-оксид кадмия, серебро-оксид меди, медь-графит, серебро-никель, серебро-графит. Используются также и тройные композиции: серебро-никель-графит, серебро-вольфрам-никель, медь-вольфрам-никель. Медная и серебряная фазы в этих композициях обеспечивают высокую электро- и теплопроводность контакта, а включения тугоплавкой фазы придают контактам стойкость к механическому износу, электрической эрозии и свариваемости.

Для изготовления сильноточных контактов, работающих при повышенных напряжениях и контактных нажатиях, способных пробить или разрушить механически оксидную пленку на контактной поверхности, рекомендуется использовать твердую медь, что значительно удешевляет электротехническое устройство.

Скользящие контакты. Скользящие контакты должны дополнительно отличаться высокой стойкостью к истирающим нагрузкам, которые особенно велики при сухом трении, т.е. когда оба контакта изготовлены из одного материала, а также при неудачном выборе пар. Наиболее высокими качествами обладают контактные пары, составленные из металлического и графитосодержащего материалов. Кроме низкого коэффициента трения графит и материалы на его основе отличаются большим напряжением дугообразования, поэтому износ контактов от искрения незначителен. Широкое применение для изготовления скользящих контактов нашли также проводниковые бронзы и латуни, отличающиеся высокой механической прочностью, стойкостью к истирающим нагрузкам, упругостью, антифрикционными свойствами и стойкостью к атмосферной коррозии.

По мощности цепей, в которых работают контактные материалы, их делят на слабонагруженные, средненагруженные и высоконагруженные.

Для слабонагруженных применяются благородные материалы: платина, палладий, серебро, золото, вольфрам, молибден и их сплавы. Для средненагруженных применяют те же материалы, за исключением чистой платины и палладия.