Матеріал для електричних контактів комутаційних апаратів

Матеріал для електричних контактів комутаційних апаратів, що у своєму складі містить срібло, який відрізняється тим, що додатково містить оксид олова, оксид вісмуту, оксид магнію, оксид вольфраму при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: оксид олова 10-12 оксид вісмуту 1,5-2,5 оксид магнію 0,02-0,1 оксид вольфраму 0,5-1 срібло решта. Винахід відноситься до галузі електротехніки і порошкової металургії, зокрема, до матеріалів контактів на основі срібла, що використовується в комутаційних апаратах напругою до 1000 В, типу: контактори, електромагнітні пускачі, автоматичні, вимикачі та інша комутаційна апаратура. Відомі електроконтактні матеріали на основі срібла СрКдІн [див. Контакты электрические марки СрКдИн ТУ 16-523.609-81], до складу якого входить срібла 73,5%, індію 1%, мідь 0,5%, кадмій 25% і КМК-А10м [див. Аппараты элетрические коммутационные. ГОСТ 19725-74] до складу якого входить 85% срібла та 15% оксиду кадмію. Недолік таких матеріалів - висока токсичність, яка негативно впливає на навколишнє середовище і обслуговуючий персонал, [див. ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны], а також недостатня електроерозійна стійкість. Найбільш близьким за технічною суттю до заявленого винаходу є матеріал для електричних контактів [див. 9Н796П. Реферативный журнал "Металлургия", 1982. Патент № 5b-33457. Японія], до складу якого входять інгредієнти в наступному співвідношенні, мас. %: Мідь (Сu) 2...30 Свинець (Рb) 0,01...5 Срібло (Ag) решта. Недоліком відомого контактного матеріалу є низька електроерозійна стійкість, висока токсичність із-за наявності в матеріалі свинцю, який відноситься до 1 класу токсично-небезпечних речовин. Винаходом ставиться завдання підвищити електроерозійну стійкість контактів, забезпечити високий ступінь екологічної чистоти матеріалу, знизити і стабілізувати перехідний опір контактів. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що за рахунок введення інгредієнтів в матеріал на основі срібла при наступних їх співвідношеннях, мас %: Оксид олова 10...12 Оксид вісмуту 1,5...2,5 Оксид магнію 0,02...0,1 Оксид вольфраму 0,5...1 Срібло решта. Технологія виготовлення матеріалу включає наступні операції: - змішування порошків срібла, оксиду олова, оксиду вісмуту і оксид магнію; (19) UA (11) 93778 (13) C2 (21) a200910060 (22) 02.10.2009 (24) 10.03.2011 (46) 10.03.2011, Бюл.№ 5, 2011 р. (72) РАДЬКО ІВАН ПЕТРОВИЧ, КОХАНІВСЬКИЙ СЕРГІЙ ПАВЛОВИЧ, ЩЕРБАК ТАРАС ВЯЧЕСЛАВОВИЧ, КОХАНІВСЬКИЙ ВАСИЛЬ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ВЛАСЕНКО ЮРІЙ ПЕТРОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ (56) US 4341556 A, 27.07.1982 Заявка UA u200908608, пріор. 14.08.2009, публ. 25.01.2010 UA 18931 U, 15.11.2006 UA 21469 U, 15.03.2007 3 93778 - відновлення суміші срібла з вище названими оксидами в атмосфері водню при температурі 650°С, час витримки - 2 год; - отримані порошки сплавів срібла, олова, вісмуту, і магнію піддавалися внутрішньому окисленню при температурі 750°С протягом 2 годин; - за окислених порошків срібла, олова, вісмуту і магнію добавлявся порошок оксиду вольфраму, які змішувались і пресувались в контакти з тиском 2,5 МПа; - отримані контакти спікались в повітряній атмосфері при 900°С протягом 1 години. Випробування на електроерозійну стійкість проводилось згідно ГОСТ 2434-93 при силі постійного струму 100 А напрузі 220 В, числі комутацій 5104 циклів. Результати випробування наведенні в таблиці. Як видно із приведених даних в таблиці, що при комутації струму з силою 100 А, наступає інверсія електричної ерозії в матеріалі №2 контактів, тобто перенос маси з катоду на анод і в зворотному напрямі з анода на катод одноковий. Електрична ерозія контактів наближена до нуля. Це досягається за рахунок введення в срібну матрицю вище перерахованих інгредієнтів. Оксид олова сумісно з оксидом вольфраму створюють високу волокнистість розплавленого срібла, та як розплавлені частинки WO3 (Тпл=1470°С) обволікають частинки SnO2 (Тпл. 1900°С) покриті WO3. 4 Без введення WO3, частинки SnO2 виштовхуються на верх поверхні розплавленого срібла, де створюється термостабільний шар SnO2 з високим питомим електроопором, що приводить до значного перегріву контактів і зниження електроерозійної стійкості. Збільшення SnO2 до 12% дозволяє підвищити твердість і його термостабільність, введення оксиду магнію, замість свинцю, підвищує твердість срібної матриці до Нв=160 кгс/мм2. Інверсія наступає внаслідок дії негативних іонів MgO на поверхню, що врівноважується з дією позитивних іонів на поверхню катоду. Відношення ерозії контактів до енергії дуги залежить від кількості оксиду Mg. Енергія дуги на катоді і аноді врівноважується і електрична ерозія контактів наближається до нуля. В даній контактній парі ерозія катода зростає до 50 А, при дальшому збільшені струму ерозія контактів знижується і наступає інверсія. Введення оксиду вісмуту 1,5-2,5 мас % сприяє подрібненню зерна срібла і виділення оксидів, всередині зерна. Збільшення оксидів до 4-5 мас. % значно збільшує зерна срібла, що знижує електроерозійну стійкість. Під час внутрішнього окислення створюються нові хімічні з'єднання з оксидами олова, Bi2Sn2O2; що підвищують електроерозійну стійкість. Таблиця Результати випробувань на електроерозійну стійкість Склади матеріалів Кількість інгредієнтів, мас. % в складах матеріалів SnO2 Ві2О3 MgO WO3 1. 2. 3. Відомий 10 11 12 1 1,5 2 0,02 0,04 0,06 0,5 0,6 0,8 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Сu 10 До випробування Запропоновані - Решта 4 - Решта 5 - Решта 7 1 Решта 8 Pb Електроерозійна стійкість - зміна маси за 1 цикл, 10-8 г Перехідний опір, Ом 10-3 Ag Підписне Після випробування Анод Катод 6 5 10 11 +1,8 0 -2,8 +3,3 -3,2 0 +1,1 -6,4 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601