Контактные материалы
Контакты длятся на:
Разрывные (подразделяются на слабонагруженные и высоконагруженные);
Скользящие;
Неподвижные.
Для всех видов контактов основным требованием является низкое переходноесопротивлениеэлектрическому току.
Разрывные контакты – периодически замыкаю и размыкают электрические цепи, поэтому они работают в наиболее тяжёлых условиях. В процессе работы этих контактов возникает искра и электрическая дуга, что приводит к их коррозии (окислению) и эрозионному износу. При этом повышается контактное сопротивление, происходит нагрев контактов и их сваривание (залипание). Из-за коррозии и эрозии металл контакта плавится, испаряется, в паре контактов появляется кратер и игла.
Сопротивление электроэрозионному изнашиванию увеличивается с ростом температуры плавления, твёрдости и прочности.
Слабонагруженные разрывные контакты изготавливаются из благородных металлов и сплавов: золота, серебра, платины, палладия. Эти материалы обладают низким переходным сопротивлением и повышенной стойкостью к окислению. Электроэрозионной стойкостью они не обладают.
Основным металлом для производства таких контактов является серебро – оно самое дешёвое из благородных металлов, легко обрабатывается давлением и обладает высокой электропроводностью, но под воздействием электрической дуги оно окисляется и подвергается электроэрозионному износу. Окисление не ведёт к значительному росту переходного сопротивления, так как оксид серебра электропроводен, а при нагревании легко восстанавливается. В связи с этим чистое серебро используется в слабонагруженных контактах с небольшой частотой переключений.
Для слабонагруженных контактов широко применяются сплавы серебра с медью – они дешевле, обладают большей твёрдостью (поэтому более устойчивы к электроизносу), но медь снижает стойкость сплава против окисления.
Высоконагруженные разрывные контакты изготавливают из вольфрама, молибдена и их сплавов. Эти металлы и их сплавы благодаря высокой температуре плавления хорошо сопротивляются электроэррозионному изнашиванию. Вольфрам и молибден легко окисляются, их оксиды легко испаряются, поэтому их используют в среде инертных газов или в вакууме. Вольфрамовые контакты используют и на воздухе, так как он обладает достаточно высокой проводимостью, не свариваются, а его оксиды при работе разрушаются.
Сплавы вольфрама и молибдена (40 – 50 % Мо) обладают высокой устойчивостью к эрозионному изнашиванию, но из-за образования твёрдых растворов у них понижена проводимость и велико переходное электрическое сопротивление. Для мощных контактов используют спечённые композиции из порошков вольфрама и серебра или меди. Также методом спекания получают пористый вольфрам, который затем в вакууме пропитывают жидким серебром или медью.4
В настоящее время используются серебряно-медные контакты, полученные методом внутреннего окисления. Сплав серебра и меди (СОМ-10, 10%Сu) подвергают длительному окислению (50 ч., 700оС) на воздухе. Медь окисляется и получается композиция – серебряная матрица с равномерно распределённым мелкодисперсным оксидом меди. Оксид меди повышает стойкость контакта к свариваемости электроэрозионному изнашиванию. Поэтому этот материал можно использовать и в тяжело нагруженных контактах и в скользящих контактах.
Скользящие контакты должны отвечать тем же требованиям, что и разрывные, но главным из них является высокое сопротивление свариванию. Для этого кроме окисленных серебряно-медных сплавов применяют композиции из порошков медь-графит (МГ3, МГ5), серебро-графит (СГ3, СГ5)5
Неподвижные контакты – должны иметь низкое переходное электрическое сопротивление, которое должно быть стабильным при небольших контактных усилиях. Для этого используют коррозионно-стойкие материалы, не образующих оксидных плёнок на контактной поверхности – медь, латунь, цинк.