Спечений матеріал для електричних контактів

Винахід відноситься до галузі порошкової металургії i електротехніки, в особливості, до матеріалів для електричних контактів на основі міді, які використовуються в комутаційних апаратах напругою до 1000 В типу: реле, автоматичні вимикачі, апарати захисту та Ін. комутаційна апаратура. Відомими спеченими електроконтактними матеріалами на основі міді є матеріали марки КМК-Б10 [1], до складу яких входить 97 мас. % міді 13 мас. % графіту і КМК-Б11 [2], до складу яких входить 95 мас.% міді І 5 мас.% графіту. Недолік цих матеріалів невисока стійкість i твердість, низька механічна i електроерозійна стійкість. Найбільш близьким по технічним властивостям до заявленого винаходу є матеріал для електричних контактів, до складу якого входять компоненти в наступному співвідношенні, мас.%: Недоліком відомого контактного матеріалу є низька електроерозійна стійкість, невисока твердість, великі зусилля зварювання, відносно високий питомий і контактний опір контактів. Метою винаходу є зниження електричної ерозії, контактного опору i збереження його стабільності, що є основою для підвищення строку служби апаратів. Мета досягається за рахунок введення в матеріал на основ! міді, що має в складі молібден, триоксид молібдену, нікель, кадмію, карбіду титану при наступних співвідношеннях інгредієнтів, мас.%: Співставлений аналіз з прототипом дозволяйє зробити висновок, що даний спечений матеріал відрізняється від відомого (прототипу) введенням нових інгредієнтів -„ кадмію та карбіду титану, збільшенням складу молібдену до 20 мас.%, нікелю до 2 мас. %, графіту до 0,5-1 мас. %. Таким чином, технічне рішення, яке заявляється, відповідає критерію винаходу "новизна". Аналіз відомого контактного матеріалу [3] показав, що складові матеріалу молібден 10-15 мас.%, триоксид молібдену 2-3 мас.%, графіт 1-3мас.%, нікель 0.8-1 мас.% не забезпечує матеріалу необхідну елеістроерозійну стійкість і надійність контактування. Одночасне введення в мідь кадмію та карбід титану і збільшення в ній процентного вмісту молібдену і нікелю та зменшення процентного вмісту трипоксиду молібдену та графіту надає матеріалу нових властивостей; - молібден за рахунок процентного збільшення в матеріалі контакту підвищує його дисперсну міцність, формує гетерогенну структуру матеріалу, не змішуючись з міддю ні в твердому стані, ні в рідкому; - нікель за рахунок процентного збільшення в матеріалі контакту створює з міддю тверді розчини, що підвищує міцність матеріалу, нікель добре змочує границю розділу фаз молібден-мідь, що дає можливість отримати компактні безпористі контакти; - графі τ за рахунок процентного зменшення в матеріалі контакту підвищує механічну міцність матеріалу, а при високій температурі переходить в відновлюючий газ СО, СО2, що частково запобігає окисленню робочих поверхонь, внаслідок чого зменшується опір і перегрівання контактів; - триоксид молібдену знижує час горіння дуги на робочій поверхні контактів, так як при 650°С триоксид молібдену сублімує ї в газовій формі, збільшується в об'ємі, механічно діючи на дугу, видуваючи її (віддувний ефект). Зниження процентного складу триоксиду молібдену до 1-2%, дозволило знизити та стабілізувати контактний опір, не знижуючи електроерозійної стійкості матеріалу: - кадмій значно підвищує твердість 1 механічну міцність міді за рахунок створення твердих розчинів; - карбід титану створює на робочій поверхні контактів хімічні з'єднання дуже високої твердості, руйнують Ізоляційні поверхневі плівки, що утворилися внаслідок забрудненості атмосфери навколишнього середовища і теплової дії дуги. Це приводить до зниження І стабілізації контактного опору в електричних апаратах під час їх експлуатації. Аналіз відомих спечених контактних матеріалів [1-3] показав, що деякі введені в матеріал, який заявляється, інгредієнти відомі, наприклад: молібден, нікель, графіт, триоксид молібдену. Так застосування молібдену, графіту, нікелю, триоксиду молібдену, в спеченому матеріалі в даній процентній кількості в поєднанні з міддю не забезпечує спеченому матеріалу такі властивості, які він проявляє в матеріалі, що заявляється, а саме, підвищення електроерозійної стійкості, зниження контактного опору та збереження його стабільності. Таким чином, даний склад інгредієнтів надає матеріалу, який заявляється, нові властивості, що дозволяє зробити висновок про відповідність заявленого рішення критерію винаходу "суттєві відмінності". Для експериментальної перевірки заявленого складу інгредієнтів було підготовлено шість сумішей інгредієнтів (див. таблицю). Матеріали отримували методами порошкової металургії, що включають приготування шихти Із суміші міді, молібдену, нікелю, триоксиду молібдену, графіту, кадмію, карбіду титану. Величина зерен складових частин компонентів складала до 40 мкм. Матеріал пресували в брикети з тиском 100 МПа, з наступним їх спіканням при ступіньчастому підвищенні температури до 280-300°С, 450-500°С, 700-750°С з витримкою при кожній температурі 30 хв. Після цього, проводилась повторна допресовка з зусиллям 400 МПа з кінцевим спіканням при температурі 960-980°С на протязі 1 години. Атмосфера спікання в обох випадках - аргон. ЕлектроерозІйнІ випробування проводились при комутації змінного струму силою 10 А, напругою 36 В, при контактному тиску 1,2 Η і кількості комутаційних циклів 50000. Контактний опір вимірювався методом вольтметра-амперметра з допомогою цифрового вольтметра В7-35. Вимірювання маси контактів визначалось шляхом зважування на аналітичній вазі ВЛА-200 М. Результати дослідів матеріалу, який заявляється І прототипу наведені в таблиці.