Порошковый электроконтактный материал на основе меди

 

Изобретение относится к составам порошковых материалов на основе меди. Применение - разрывные и скользящие электроконтакты с высокой твердостью и низким износом. Предложен электроконтактный материал на основе меди, включающий вспученный графит и графит в качестве антизадирной присадки и оксид алюминия и оксид кремния в качестве металлооксидной добавки при следующем соотношении компонентов (мас.%): вспученный графит 0,05 - 2,0, оксид алюминия 0,5 - 2,0, оксид кремния 0,1 - 2,0, графит 0,5 - 5,0, медь - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к составам порошковых материалов на основе меди с антизадирной присадкой и металлооксидной добавкой для использования в качестве электроконтактных материалов контакты для слаботочных, средне- и тяжелонагруженных низковольтных электрокоммутирующих аппаратов и приборов (разрывные электроконтакты), скользящие электроконтакты.

Известен порошковый материал для скользящих электроконтактов на основе серебра, содержащий в качестве антизадирной присадки 0,5-10,0 мас. дисульфида молибдена, а в качестве добавок 0,5-10,0 мас. никеля и 0,5-2,0 мас. оксида кадмия /А.С. 395469 (СССР). Металлокерамический электроконтактный материал на основе серебра. Опубл.Б.И. 1973, N 35/. Недостатком материала является высокая стоимость и большой износ при электроэррозии (потеря массы при дугообразовании свыше 18 г/млн. циклов).

Известен порошковый материал на основе меди для скользящих электроконтактов /Пат. 9969 (Япония). Смесь порошков на основе меди для антифрикционных слоев. Опубл.09.05.69/ состава, мас.

графит 1 4 сульфиды 1 10 никель 2 6 свинец 2 10 медь до 100 Графит и сульфиды введены в материал как антизадирные присадки. Недостатком этого материала является сложный состав и высокая стоимость его, а также невысокая износостойкость при работе.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности признаков, т.е. прототипом, является серийный порошковый материал для разрывных электроконтактов МГ-3 /Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. М. Металлургия, 1982. 256 с./, имеющий состав, мас.

графит 3 медь 97 Недостатками этого материала являются низкая твердость 20 25 НВ и большой электроэррозионный износ (потеря массы свыше 55 г/млн. циклов).

Изобретательской задачей являлась разработка порошкового электроконтактного материала, обладающего повышенной твердостью и высоким сопротивлением износу.

Поставленная задача достигается путем создания порошкового электроконтактного материала на основе меди, включающего антизадирную присадку и металлооксидную добавку, причем в качестве антизадирной присадки он содержит вспученный графит и графит, а в качестве металлооксидной добавки оксид алюминия, оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.

вспученный графит 0 2,0 оксид алюминия 0,5 2,0 оксид кремния 0 2,0
графит 0 5,0
медь до 100
Использование именно заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить достигаемый технический результат, а именно повысить твердость в 3,0 4,0 раза, сопротивление износу в 3,0 3,8 раза, снизить стоимость материала в 1,5 2,2 раза.

Вспученный графит (ТУ 21-25-85) графит с малым насыпным весом (0,01-0,016 г/см³ находят применение в качестве адсорбента в медицинской технике, пищевой промышленности, а также в радиотехнической промышленности /А.с. 1609744 (СССР). Электролит для получения вспученного графита. Опубл. 1990, Б. И. N 44/. Вспученный графит в производстве порошковых электроконтактных материалов не использовался. Применение его при создании порошкового электроконтактного материала позволило резко уменьшить электроэррозионный износ.

Оксид алюминия марки КО (ТУ 11-86) с насыпной плотностью 0,7-0,9 мкм находит применение при изготовлении огнеупорных и химически стойких материалов, как основа абразивного инструмента, катализаторов и адсорбентов /Энциклопедия неорганических материалов. В 2-х том. том 2. -- Киев, 1977, с. 105-107/. Не обнаружено применение оксида алюминия в производстве порошковых электроконтактных материалов. Применение оксида алюминия при создании такого материала позволило резко повысить твердость и снизить стоимость материала.

Пример 1. 0,5 г (0,5 мас.) вспученного графита (ТУ 21-25-85), 0,5 г (0,5 мас. ) оксида алюминия марки КО (ТУ 11-86) и 99 г (99 мас.) медного порошка ИМС (ГОСТ 4960-75) смешивали в конусном смесителе, из шихты прессовали под давлением 400 МПа образцы и спекали их в среде водорода в течение 1,5 ч при температуре 1030^oС.

Пример 2. 1,25 г (1,25 мас.) вспученного графита, 1,25 г (1,25 мас.) оксида алюминия и 97,5 г (97,5 мас.) медного порошка смешивали в смесителе, из шихты прессовали образцы и спекали их в среде водорода при тех же условиях, что и в примере 1.

Пример 3. 2 г (2 мас.) вспученного графита, 2 г (2 мас.) оксида алюминия и 96 г (96 мас.) медного порошка смешивали в смесителе, из шихты прессовали образцы и спекали в среде водорода при тех же условиях, что и в примере 1.

Химический состав порошковых электроконтактных материалов по примерам 1-3 и прототипа приведены в табл. 1.

Полученные образцы были испытаны на твердость по Бринеллю (ГОСТ 9012-59) на приборе ТР 5006 (ГОСТ 23677-79) и на электроэррозионный износ на стенде СПКВ.

Поверхность контактов:
подвижный сфера
неподвижный плоский
Параметры контактов системы:
раствор контактов 1,0 мм
провал контактов 2,0 мм
начальное контактное нажатие 10,0 Н
конечное контактное нажатие 14,0 Н
сила возвратной пружины 6,0 Н
сила отрыва отключающего электромагнита 30,0 Н
Результаты испытаний приведены в табл.2.

Из таблицы 2 видно, что при использовании совокупности заявляемых существенных признаков достигается следующий технический результат: повышается твердость в 3-4 раза, снижается износ в 3-3,8 раза во всем диапазоне составов порошкового материала.

Эти преимущества позволяют порошковому электроконтактному материалу значительно повысить надежность и долговечность узлов и машин в целом, сократить количество разборок и сборок электроконтактных узлов, заменить серебросодержащие контакты. Стоимость такого материала в 1,5-2,2 раза ниже прототипа и более чем в 80 раз ниже серебросодержащих электроконтактных материалов, на замену которых они разработаны.

Использование в составе порошкового электроконтактного материала вспученного графита и оксида алюминия позволяет снизить стоимость материала, отказаться от электроконтактных материалов на основе серебра при сохранении высоких эксплуатационных свойств.

Формула изобретения

Порошковый злектроконтактный материал на основе меди, включающий антизадирную присадку, содержащую графит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит металлооксидную добавку в виде оксида алюминия, а антизадирная присадка дополнительно содержит вспученный графит и оксид кремния при следующем соотношении компонентов в материале, мас.

Вспученный графит 0,05 2,0
Оксид алюминия 0,5 2,0
Оксид кремния 0,1 2,0
Графит 0,5 5,0
Медь Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1