Лекція 7. «Матеріали контактних з'єднань»

Вимоги, які пред’являють до матеріалів контактних з'єднань.

1. Висока електро- і теплостійкість.

2. Стійкість проти ерозійного зносу при тліючому розряді і при випалюванні дугою (дугостійкість).

3. Механічна міцність.

4. Висока стійкість до впливу навколишнього середовища.

5. Низька вартість одержання і виготовлення контактів.

Контактні матеріали можна розділити на три групи:

а) чисті метали;

б) сплави металів;

в) металокерамічні (композиційні) матеріали.

У залежності від величини струму використовуються наступні матеріали:

Слабкі струми	Середні струми	Сильні струми
Осмій, Іридій, Рутеній, Палладій, Платина, Радій, Золото, Молібден	Вольфрам і сплави, Ртуть, Нікель, Срібло	Залізо, Ртуть, Нікель, Вольфрам, Срібло, Графіт, Мідь

Основні характеристики матеріалів контактів:

Матеріали	Питомий опір оммм2/м	Електро і теплопровідність	Дугостійкість	Твердість см , Мпа	Техноло-гічність	Вартість
Метали чисті
Мідь Алюміній Срібло Золото Платина Вольфрам	0,0172 0,028 0,016 0,024 0,105 0,055	+ + ++ + + -	- - - - - ++	390 900 310 200 400 3500	+ + + + + -	- - + ++ ++ +
Сплави металів
Латунь Бронза Дюралюміній	4(Cu) (1,1...6…6)(Сu) 0,032	+ + -	- - -	900 800 1200	+ + -	- - -
Металокерамічні матеріали
Ag+Cd Ag+Wo Cu+Wo	0,03 0,04 0,06	+ + +	++ ++ ++	650 2800 3000	- - -	- + -

Мідь Сu: контакти з чистої міді застосовуються дуже рідко через виникнення окалини під навантаженням (робота не більш 8 годин). Мідь покривають сріблом

Алюміній Al: Алюміній у три рази легше міді.

Срібло Ag: Має найнижчий питомий опір і застосовується у виді покрить і для виготовлення контактів.

Золото, платина Au, Pt: У чистому виді використовується у винятково рідких випадках (супутники, космічні об'єкти, медичні прилади діагностики); в основному застосовуються у виді покрить для особливо важливих контактів.

Вольфрам Wo: Виготовляються дугозгасуючі накладки і т.п.

Латунь (сплав міді з цинком): Має гарну пружність (пружини)

Бронза (сплав міді з оловом): призначені для виготовлення корпусних елементів контактних з'єднань.

Сплави алюмінію: Використовуються для виготовлення струмоведучих частин електричних апаратів невеликої довжини.

Композиційні матеріали: виходять методами порошкової металургії, при цьому використовуються матеріали, які мають різні позитивні властивості.

Наприклад: Wo і Ag. Вони спікаються під тиском при високій температурі. Виходять композити з більш високою температурою плавлення чим Ag і кращою електропровідністю, чим Wo.

При проектуванні контактних з'єднань варто уникати сполучень із двох різнорідних металів, так як при попаданні вологи і пилу на місце контактного з'єднання утворюється гальванічна мікропара з різницею потенціалів, що залежить від положення металів в електрохімічному ряді напруг.

Електрохімічний ряд матеріалів контактних з'єднань:

Елемент	Ag	Cu	H2	Sn	Ni	Cd	Fe	Zn	Al
Потенціал по відношенню до H2	+0,8	+0,52	0	-0,14	-0,22	-0,4	-0,43	-0,76	-1,34

Чим далі друг від друга розташовані метали, що утворюють пари, тим більше різниця потенціалів, що вони створюють у гальванічній мікропарі і тем більше буде руйнування металу від корозії. При цьому більше руйнується метал, що має більший негативний потенціал у ряді.