Материал для электрических контактов на основе серебра

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным материалам на основе серебра, например, для электрических контактов. Изобретение создает технический эффект, заключающийся в увеличении срока службы контактов за счет повышения коммутационной износостойкости материала и снижения падения напряжения на контактном переходе. Предложен материал для электрических контактов на основе серебра, имеющий следующий состав (в мас.%): никель 9,0-24,8, ниобий 0,5-7,0, серебро остальное. Предложенный материал имеет коммутационный износ (4,50-4,85)10^-7 Г/цикл и контактное падение напряжения (13-200) при токе 32А. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным материалам на основе серебра, например, для электрических контактов.

Электрические контакты, применяемые в однородных парах в низковольтной коммутационной аппаратуре (НВА), которая работает на номинальные токи до 25 А, изготавливают из композиции серебро-никель, содержащей от 10 до 40 мас. никеля. Такие контакты имеют достаточно низкое контактное сопротивление и относительно высокую коммутационную износостойкость. Увеличение срока службы контактов серебро-никель достигается введением в их состав тугоплавких металлов, оксидов или карбидов [1] Известен спеченный материал для электрических контактов, содержащий 20 мас. никеля, остальное серебро [2] Электрические контакты из этого материала нашли применение в магнитных пускателях марки ПМЛ-2000 В (номинальный ток 25 А). Недостатком указанного материала является недостаточно высокая коммутационная износостойкость и относительно высокое контактное падение напряжения.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является материал для электрических контактов на основе серебра [3] содержащий (в мас.): никель 0,1-0,5, ниобий 0,1-0,5, марганец 0,5-1,0, серебро остальное. Недостатком этого материала является небольшой срок службы из-за низкой коммутационной износостойкости.

Целью изобретения является увеличение срока службы контактов за счет повышения коммутационной износостойкости и снижения падения напряжения на контактном переходе.

Цель достигается тем, что материал для электрических контактов на основе серебра, содержащий никель и ниобий, указанные компоненты содержит в следующем соотношении (мас.): никель 9,0-24,8, ниобий 0,5-7,0, серебро остальное.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав материала для электрических контактов на основе серебра отличается от известного иным, нежели в прототипе, соотношением компонентов. Заявляемое решение, таким образом, соответствует критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники не были выявлены составы материалов на основе серебра, содержащее одновременно никель и ниобий. Следовательно, признаки, отличающие заявляемый материал от прототипа, обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Заявляемый материал на основе серебра для электрических контактов изготавливают методом порошковой металлургии. Исходными материалами для изготовления шихты служат порошки серебра, никеля и ниобия промышленной чистоты фракции ≅ 56 мкм. Компоненты смешивают при комнатной температуре в смесителе типа "пьяная бочка" в течение 8 ч. Из полученной шихты в пресс-формах прессуют контакты при усилии 250-300 МПа, спекают при температуре 870^o С в атмосфере водорода в течение 1 ч, калибруют при 1000 МПа и отжигают при температуре 450^oС в атмосфере в течение 0,5 ч.

Изготовленные контакты имеют размеры: диаметр 6,0 мм, высота 2,0 мм и соответствуют ГОСТ 3884-77 (типоразмер ПП0620).

Коммутационный износ и контактное сопротивление определяют на стенде У-I, на котором контакты коммутируют цепь переменного тока 380 В, 32 А, 50 Гц, cosϕ = 0,8. Разведение контактов осуществляется электромагнитом на расстояние 7,0 мм со средней скоростью 0,3 м/с, а сведение при помощи пружины, которая обеспечивает контактное нажатие 5 Н. Продолжительность испытаний каждой контактной пары одинакового состава: (1-5)·10⁴ циклов.

Коммутационный износ определяют по уменьшению суммарной массы контактов за время испытаний и измеряют в г/цикл. Контактное сопротивление определяют в виде падения напряжения (в мВ) на контактном переходе при замкнутых контактах, по которым протекает ток 32 А при напряжении 200 В.

Результаты определения коммутационного износа и контактного падения напряжения приведены в таблице.

Как следует из таблицы, контактные материалы предлагаемого состава (пп. 2-4, 7, 8) обладают повышенной коммутационной износостойкостью (пониженным коммутационным износом). При содержании ниобия (п.1) и никеля (п.6) за заявляемым нижним пределом коммутационный износ увеличивается до уровня износа базовых контактов КМК-А36 (п.11) и становится больше износа контактов прототипа (п.10). При содержании ниобия (п.5) и никеля (п.9) за заявляемым верхним пределом коммутационный износ также увеличивается. При этом контакты, содержащие ниобий и никель за заявляемым верхним пределом (пп. 5, 9), имеют максимальные показатели контактного падения напряжения.

Таким образом, низкий коммутационный износ и удовлетворительное падение напряжения имеют контактные материалы, содержащие 9-24,8 мас. никеля, 0,5-7,0 мас. ниобия, серебро остальное.

Использование предлагаемого изобретения позволит: повысить срок службы НВА при замене базовых контактов КМК-А36 (80 Ag 20 Ni) на контакты из предлагаемого материала с тем же содержанием серебра за счет повышения их коммутационной износостойкости; снизить себестоимость электрических контактов без ухудшения их эксплуатационных характеристик за счет сокращения расходования серебра.

Источники информации 1. Т.Г.Куценок. Спеченные электроконтактные материалы на основе серебра.

Порошк. металлургия, 1985, N 7, с.101-105.

ТУ 16-538.353-80.

Патент ФРГ N 1279937, кл. 40 в, 5/00, 1968.

Формула изобретения

Материал дпя электрических контактов на основе серебра, содержащий никель и ниобий, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Никель 9,0 24,8 Ниобий 0,5 7,0 Серебро Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1