Hõbedasulammaterjalide ja elektrikontaktide rakenduste alused

Hõbedasulamid on hõbedal põhinevad funktsionaalsed sulamimaterjalid, mis sisaldavad selliseid metallielemente nagu vask, nikkel, volfram, raud, tina, kaadmium ja tseerium. Hõbeda suurepärase elektrijuhtivuse, soojusjuhtivuse ja stabiilsuse tõttu on hõbe-põhiseid materjale elektri-, elektroonika-, elektrijuhtimis- ja täppisjuhtivussüsteemides laialdaselt kasutatud. Tööstusseadmete arendamisel kõrgemate sageduste, suuremate koormuste ja miniaturiseerimise suunas täiustatakse erinevaid hõbedasulamist kontaktmaterjale pidevalt kõrgema kulumiskindluse, keevisõmbluse vastupidavuse ja töökindluse suunas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kaasaegsetes madalpinge{0}}elektriseadmetes ja tööstuslikes juhtimisvaldkondades on hõbedased elektrikontaktid muutunud releede, kontaktorite, kaitselülitite ja automatiseeritud juhtimissüsteemide põhilisteks juhtivateks komponentideks. Erinevaid hõbedasulamite süsteeme saab optimeerida erinevate voolukoormuste, kaarekeskkondade ja mehaaniliste eluea nõuete jaoks, moodustades seega rikkaliku materjalide klassifikatsioonisüsteemi.

 

Hõbedasulamist materjalidel on tavaliselt järgmised omadused:

Suurepärane elektri- ja soojusjuhtivus, mis vähendab tõhusalt kontakttemperatuuri tõusu;

Hea vastupidavus kaarepõlemisele-, sobib sagedase sisse- ja väljalülitamisega keskkondadesse;

Kõrge vastupidavus keevitamisele, parandades seadmete tööstabiilsust;

Hea mehaaniline tugevus ja kulumiskindlus;

 

Sobib mitmesuguste tootmisprotsesside jaoks, nagu pulbermetallurgia, valamine ja külmtöötlemine.

Praegu hõlmavad tavalised hõbe-põhised elektrilised kontaktmaterjalid peamiselt selliseid süsteeme nagu hõbe-nikkel, hõbe-vask, hõbe-volfram, hõbe-raud, hõbe-tinaoksiid ja hõbe-kaadmiumoksiid. Nende hulgas on sellised tooted nagu lülitite hõbedased kontaktid, releede hõbedased kontaktid ja kaitselülitite hõbedased kontaktid nõuavad sobiva sulami tüübi valimist vastavalt erinevatele töötingimustele.

 

Hõbe neelab kõrgel temperatuuril sulas olekus suures koguses hapnikku; seetõttu seatakse sulatus- ja valuprotsesside ajal atmosfääri kaitsele ja deoksüdatsiooni kontrollile ranged nõuded. Vale hapnikusisalduse reguleerimine võib kergesti viia materjalis pooride, inklusioonide, oksiidikihtide ja pinnadefektide tekkeni, mõjutades seeläbi elektrijuhtivust ja mehaanilist töökindlust. Tööstuslikus tootmises kasutatakse oksüdatsiooni kontrollimiseks ja hõbedaste elektrikontaktide tootjate stabiilsusnõuete tagamiseks tavaliselt selliseid meetodeid nagu vaakumsulatamine, inertgaasi kaitse ja leegiga katmine.

 

Hõbeda{0}}niklisulamite omadused ja rakendused

 

Hõbeda-niklisulamid on madalpingeelektritööstuses kõige laialdasemalt kasutatavad elektrikontaktmaterjalid. Kuna hõbe ja nikkel ei segune nii tahkes kui vedelas olekus, toodetakse neid tavaliselt pulbermetallurgias. Nikli lisamine parandab oluliselt hõbedamaterjalide kõvadust, kulumiskindlust ja põlemiskindlust-.

 

Hõbedase nikli kontaktmaterjalidel on järgmised eelised:

 

Stabiilne kontakttakistus;

Tugev vastupidavus kaare erosioonile;

Suurepärane vastupidavus metalli ülekandele;

Kõrge mehaaniline tugevus;

Hea töödeldavus.

 

Tööstuslikes rakendustes kasutatakse hõbedast nikliga elektrikontakte tavaliselt vahelduvvoolu kontaktorites, releedes, magnetkäivitites, pingeregulaatorites ja automaatjuhtimislülitites. Hõbedased{1}}nikkelmaterjalid pikendavad sagedase kasutamise korral tõhusalt elektrikontaktide eluiga.

 

Samal ajal kasutatakse hõbedat{0}}niklisulameid laialdaselt südamiku juhtivate kontaktmaterjalidena kesk- ja madalpinge kaitselülitisüsteemides (nt MCCB-d).

 

Hõbeda{0}}vasesulamite toimivuse analüüs

 

Hõbeda-vasesulamid on tüüpilised kahekomponentsete sulamite süsteemid, kus vask mängib peamiselt tugevdavat rolli. Levinud klassid on AgCu3, AgCu7.5 ja AgCu10.

 

Nendel materjalidel on:

Kõrge juhtivus;

Hea voolavus ja märguvus;

Suurepärane töötlemisvõime;

Tugev keevituskindlus;

Kõrge mehaaniline kõvadus.

 

Hõbe{0}}vaskmaterjale kasutatakse laialdaselt elektrikomponentides, nagu õhukaitselülitid, kontrollerid, releed, kontaktorid ja juhtivad rõngad. Juhtivuse ja kulueeliste tasakaalu tõttu on need ka üks levinumaid materjalilahendusi tööstuslike rakenduste elektrikontaktide valdkonnas.

 

Mõnda hõbe{0}}vasksüsteemi saab kasutada ka kõvajoodisega materjalides, juhtivates konstruktsioonikomponentides ja täppisühendustes.

Hõbeda-volframisulamite suure-koormusega rakendused

 

Hõbe{0}}volframisulamid on tüüpilised suure-koormusega elektrilised kontaktmaterjalid. Hõbe ja volfram ei segune, nende valmistamisel kasutatakse tavaliselt pulbermetallurgiat või immutusprotsesse.

 

Sellel materjalil on:

Äärmiselt kõrge kõvadus;

Suurepärane vastupidavus kaarepõlemisele-;

Hea keevitatavus;

Tugev kleepumisvastane-võime;

Sobib kõrge vooluga{0}}keskkondadesse.

 

Seetõttu kasutatakse hõbe-volframsüsteeme tavaliselt suure-vooluga eelkontaktisüsteemides, raske-releedes ja kaitselülitite hõbedaste kontaktidega tööstuslikes lülitusseadmetes südamiku kontaktmaterjalina.

 

Raudteetranspordis, elektrisüsteemides ja tööstusautomaatikas võivad hõbe{0}}volframmaterjalid tõhusalt parandada seadmete tööstabiilsust.

 

Hõbeda{0}}raudsulamite tööstuslik väärtus

Hõbeda-rauasulameid valmistatakse samuti pulbermetallurgiat kasutades. Raud parandab materjali kulumiskindlust ja keevitatavust, säilitades samas suhteliselt stabiilse kontaktikindluse.

 

Selle peamised omadused hõlmavad järgmist:

Hea põlemiskindlus-;

Kõrge kulumiskindlus;

pikk mehaaniline eluiga;

Sobib sagedasteks{0}}käivituskeskkondadeks;

Hea keevitatavus.

 

Seetõttu kasutavad Agni Electrical Contacts for Contactors ja mõned vahelduvvoolu kontaktorkontaktisüsteemid alternatiivse materjalina ka hõbe{0}}raua sulameid.

Hõbeda{0}}rauasulamid sobivad eriti hästi kõrgsageduslike-töötingimuste jaoks, nagu tööstuslikud juhtnupud, releed ja madalpinge{2}}juhtseadmed.

 

Hõbeoksiidi kontaktmaterjalide väljatöötamine

 

Seoses kasvavate keskkonnaeeskirjade ja tööstusliku töökindluse nõuetega lähevad traditsioonilised hõbekaadmiumoksiidi materjalid järk-järgult üle kaadmiumi{0}vabade alternatiivide suunas. Praegu on turul levinud materjalid:

Hõbeda kaadmiumoksiidi tahke kontakt;

Hõbedane tinaoksiid tahke kontakt;

Hõbetsinkoksiidi tahke kontakt.

 

Nende hulgas on hõbekaadmiumoksiidkontaktil suurepärased kaare-kustutus- ja keevitusvastased-omadused ning seda on pikka aega kasutatud suure-koormusega elektriseadmetes. Kaadmiumi üha karmistuvate keskkonnapiirangute tõttu hakkavad hõbetinaoksiidi ja hõbetsinkoksiidi materjalid aga laiemalt kasutama.

 

Silver Tin Oxide Contactil on järgmised eelised:

Hea keskkonnamõju;

Tugev vastupidavus kaarepõlemisele-;

pikk kontaktiga;

Sobib kõrge sagedusega{0}}lülituskeskkondadesse.

 

Hõbetsinkoksiidi tahke kontakt ühendab hea juhtivuse -keevitusvastaste omadustega, mistõttu sobib see mõne keskmise- kuni suure{2}}koormusega elektrisüsteemide jaoks.

 

Hõbedasulamite materjalide tootmisprotsessid

 

Hõbedasulamite materjale toodetakse tavaliselt järgmiste protsesside abil:

pulbermetallurgia;

Vaakumsulatamine;

Pidev ekstrusioon;

Külmvaltsimine ja täppisstantsimine;

Komposiitneedi tootmine.

 

Suure täpsusega{0}}kontakttoodete puhul kombineeritakse tavaliselt CNC-mehaaniline töötlemine, automaatne neetimine, keevitamine ja pinnatöötlus, et tagada elektriliste hõbedaste kontaktpunktide mõõtmete täpsus ja stabiilsus.

 

Kaasaegne kohandatud elektrikontaktide tootmine rõhutab üha enam automatiseerimist, materjalide ühtlust ja partiide järjepidevust, et rahuldada uute energiasõidukite, tööstusautomaatika, intelligentse elektrijaotuse ja uute energiasüsteemide arendusvajadusi.

 

Hõbedasulamist materjalide tüüpilised kasutusalad

 

Praegu kasutatakse hõbe{0}}põhiseid kontaktmaterjale laialdaselt:

Madalpinge{0}}kaitselülitid;

Vahelduvvoolu kontaktorid;

Tööstuslikud releed;

Autode elektroonikasüsteemid;

Uued energiajuhtimissüsteemid;

Elektrijaotusseadmed;

Automatiseerimise juhtimissüsteemid;

Intelligentsed lülitussüsteemid.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Puhast hõbedast tahkeid kontakte kasutatakse tavaliselt madala-voolu täppisjuhtivusega keskkondades, samas kui hõbedasulamist komposiitmaterjale kasutatakse sagedamini suure-koormusega keskkondades.

 

Kuna tööstusseadmed arenevad suurema töökindluse suunas, on materjali jõudlusnõudedHõbedased kontaktid releedeleja lülitite hõbedased kontaktid kasvavad pidevalt. Hõbedasulamitehnoloogia säilitab tulevases elektritööstuses jätkuvalt olulise positsiooni.