Способ производства электрических контактов на основе серебра с оксидом кадмия

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу производства электрических контактов из серебра, содержащего оксид кадмия. Цель - повышение коммутационной стойкости контактов. Прессуют пористые заготовки контактов из порошка сплава серебро - кадмий с размером частиц 2-7 мкм, размещают их на поддонах в один ряд, засыпают порошком оксидов или нитридов алюминия, помещают в печь и проводят внутреннее окисление, после чего контакты допрессовывают, спекают и калибруют. Способ позволяет устранить межполюсные перекрытия и повысить износостойкость. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к методам производства спеченных электрических контактов для низковольтной электроаппаратуры (электромагнитные пускатели, контакторы, реле, автоматические выключатели и т.д.). Целью изобретения является повышение коммутационной стойкости контактов за счет устранения межполюсных перекрытий и повышения износостойкости. Указанная цель достигается тем, что прессуют пористые заготовки контактов из порошка сплава Ag-Cd, в котором размеры частиц составляют 2-7 мкм совместно с технологическим подслоем из серебра. Указанный порошок получают путем восстановительного отжига шихты Ag-CdO, изготовленной методом соосаждения AgOH и Cd(OH)₂, для чего вливают водный раствор AgNO₃ и Cd(NO₃)₂ в раствор NaOH, после чего осадок выдерживают в маточном растворе 1-3 ч, для того чтобы размеры частиц серебра, полученные после прокаливания AgOH, находились в пределах 2-6 мкм. Пористые заготовки (таблетки с 20-30% пор) из сплава Ag-Cd с серебряным подслоем раскладывают в один слой на поддонах из нержавеющей стали и покрывают засыпкой из Al₂O₃ или AlN. Несколько поддонов (например, три) располагают друг над другом с сохранением воздушного промежутка между ними. Затем проводят внутреннее окисление на воздухе в конвейерной проходной печи. Внутреннее окисление начинается при температуре окружающей среды (в печи) 240-280^оС и приводит к быстрому разогреву заготовок за счет экзотермического эффекта реакции 2Cd + O₂_→ 2CdO. Если не обеспечить достаточный отвод тепла (например, загрузить контакты навалом на изолирующую подложку), то температура образцов поднимается выше точки плавления сплавов Ag-Cd, заготовки оплавляются, пористость в некоторых местах ликвидируется, что делает невозможным проникновение кислорода путем конвекции и не дает возможности провести внутреннее окисление до конца (время пребывания образцов в промышленных проходных печах 3-4 ч, а для окисления частиц размерами порядка 1 мм требуется до 100 ч). От контактов, разложенных в один слой и покрытых засыпкой, тепло отводится в достаточной мере, оплавления не происходит и окисление завершается через 10-15 мин. Далее заготовки контактов разогревают до 700^оС, выдерживают 0,5-1,5 ч для достижения достаточной деформируемости, допрессовывают при давлении 8-10 тс/см² и спекают при 850-900^оС 1 ч. После этого следуют калибровка при давлении 10-12 тс/см²и отжиг при 800^оС 0,5-1 ч. П р и м е р 1. Порошок Ag + 20 мас. CdO получают методом соосаждения с выдержкой в маточном растворе 2 ч. После восстановления в Н₂ при 380^оС получают немного подпекшийся порошок Ag-Cd, концентрационно однородный с содержанием Cd 17,5% Этот порошок протирают через сито 0,45 и из него прессуют контакты ⊘ 5 и 6 мм под давлением 1,5 тс/см²(пористость около 25%) совместно с технологическим подслоем из серебра. Размеры частиц порошка (по снимкам на растровом микроскопе) 3-5 мкм. Контакты (например, ⊘ 6) располагают на трех поддонах 150х100 в один слой (по 280-300 шт.). Поддоны засыпают слоем ≈8 мм Al₂O₃ и складывают друг над другом в "этажерку". Все контакты разогревают до 700^оС со скоростью 5^оС/мин и выдерживают 1 ч. Для обеспечения такого режима "этажерки" двигают в печи со скоростью 15 мм/мин, что обеспечивает производительность более 100 тыс.штук за три смены, что вполне приемлемо в промышленном производстве. Затем следует допрессовка (6 тс/см²), спекание (900^оС 1 ч), калибровка (8-10 тс/см²) и отжиг (800^оС, 1 ч). Контакты испытывают в пускателе ПМА-3000В в режиме АС4 (включение-отключение тока 94 А). Результаты испытаний приведены в таблице. Контакты, приваренные к контактодержателям, были оторваны усилием на срез. Усилие составило на ⊘ 6 мм 150-200 кгс. П р и м е р 2. Контакты готовят по технологии, описанной в примере 1, но из шихты, содержащей 15% CdO, а при окислении заготовки контактов покрывают засыпкой из AlN. Испытания проводят в пускателе ПМА-3000В. П р и м е р 3. Контакты изготовляют, как в примере 1, но из шихты состава Ag + 20 мас. CdO, полученной методом совместного осаждения с выдержкой в маточном растворе в течение 1 ч. После соответствующей обработки получают порошок сплава Ag-Cd с размерами частиц 2-4 мкм. Контакты были испытаны в пускателе ПМА 3000 В в режиме АС4. Результаты испытаний приведены в таблице. П р и м е р 4. Контакты изготовляют, как в примере 1, но из шихты состава Ag + 15 мас. CdO, полученной методом совместного осаждения с выдержкой в маточном растворе в течение 3 ч. После соответствующей обработки получают порошок сплава Ag-Cd с размерами частиц 5-7 мкм. Испытания проводили в ПМА-3000В. Результаты приведены в таблице. Как видно из таблицы, износостойкость контактов по изобретению более чем на 25% выше, чем у прототипа, и более чем на 50% выше, чем у базового образца. Кроме того, контакты по прототипу в пускателе ПМА-3000В вообще не выдержали испытаний вследствие выхода аппаратов из строя из-за межполюсных перекрытий. Преимущество контактов, изготовленных по предложенному способу, объясняется их более однородной структурой и отсутствием неокисленных участков. Применение контактов по изобретению в сравнении с контактами КМК-А10м дает возможность либо увеличить срок службы пускателей примерно на 50% при том же количестве серебра, либо уменьшить примерно в 1,5 раза массу контактов. Замена ныне применяемых контактов КМK-А10м на контакты по изобретению позволит уменьшить расход серебра примерно на 30% в год, например, на выпуске электромагнитных пускателей ПМА-3000В.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА С ОКСИДОМ КАДМИЯ, включающий прессование из порошка сплава серебро-кадмий пористой заготовки, внутреннее окисление, допрессовку, спекание, калибровку и отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения коммутационной стойкости контактов и устранение межполюсных перекрытий, прессование осуществляют из порошков с размерами частиц 2 7 мкм, а внутреннее окисление осуществляют в засыпке из оксида или нитрида алюминия, при этом заготовки размещают на поддоне в один слой.

РИСУНКИ

Рисунок 1