Elektriliste kontaktmaterjalide uurimistöö ja rakendused

Toitesüsteemide, tööstusautomaatika, uute energiaseadmete ja intelligentse juhtimistehnoloogia arenedes mängivad elektrikontaktmaterjalid madalpingeseadmetes, releedes, kaitselülitites ja tööstuslikes juhtimissüsteemides üha olulisemat rolli{0}}. Voolujuhtimise, katkestuste ja lülitamise põhikomponendina mõjutavad elektrilised kontaktmaterjalid otseselt seadmete juhtivust, kasutusiga, temperatuuri tõusu reguleerimist ja tööstabiilsust. Praegu kasutatakse hõbedast elektrikontakte laialdaselt tööstuslikes lülitites, toitejuhtimissüsteemides ja automaatikaseadmetes ning need arenevad järk-järgult suurema töökindluse, pikema eluea ja keskkonnasõbralikkuse suunas.

 

Töö ajal peavad elektrikontaktid taluma sagedast ümberlülitamist, kaare lööke, mehaanilist hõõrdumist ja termilist pinget. Seetõttu ei pea materjalidel olema mitte ainult suurepärane elektri- ja soojusjuhtivus, vaid ka hea vastupidavus keevitamisele, kaareerosioonile ja stabiilne kontakttakistus.

 

Kaasaegsed tööstuslike rakenduste elektrikontaktid seavad materjalide jõudlusele kõrgemaid nõudeid, eriti kõrge{0}}sageduslülitite, suure-voolukoormuse ja uute energiajuhtimissüsteemide puhul, kus kontaktmaterjalide üldised jõudlusnõuded on rangemad.

 

 

 

Vase-põhised materjalid on kesk- ja kõrge-pingeelektriseadmete valdkonnas tähtsal kohal tänu nende suurele juhtivusele, mõõdukatele kuludele ja suurepärasele töötlemisvõimele. Levinud vase-põhiste kontaktmaterjalide hulka kuuluvad vask-volfram, vask-vismut ja vask-kroom.

 

Vask-volframmaterjalidel on tugev vastupidavus kaareerosioonile ja keevitamisele, mistõttu need sobivad suure-koormusega purunemistöödeks. See materjal ühendab suure tugevuse hea termilise stabiilsusega; seega kasutatakse seda laialdaselt vaakumkaitselülitite ja kõrge-pingelülitite kaitselülitite komponentide hõbekontaktides. Elementide nagu nikli lisamine võib veelgi parandada materjali kulumiskindlust ja kaarekindlust.

 

Vask-vismutmaterjalidel on madalamad voolu-lõikeväärtused ja hea keevituskindlus, mistõttu need sobivad kesk-- ja madalpinge-vaakumjaotusseadmete jaoks. Võrreldes traditsiooniliste materjalidega on neil madala vooluga lülituskeskkondades parem stabiilsus, kuid nende suhteliselt väiksema tugevuse tõttu kasutatakse neid tavaliselt keskmise koormuse korral.

 

Vask-kroommaterjalid on ühed kõige laialdasemalt kasutatavad kesk-- ja kõrge{2}pingekontaktmaterjalid. Nendel materjalidel on kõrge pingetaluvus, suurepärane kaar-kustutusvõime ja tugev korrosioonikindlus, mistõttu neid kasutatakse laialdaselt vaakumkaitselülitites ja tööstuslikes toitejaotussüsteemides. Pulbermetallurgia ja sulatusprotsesside edusammudega on vask-kroommaterjalide mikrostruktuuri ühtlus ja tihedus oluliselt paranenud, mis pikendab veelgi kontakti eluiga ja stabiilsust. Hõbeda{8}}põhiste elektriliste kontaktmaterjalide kasutussuunad

 

Kaasaegsetes madalpinge{0}}elektrisüsteemides on hõbedasulamid endiselt üks enim kasutatavaid südamikumaterjale. Hõbeda-põhised materjalid pakuvad kõrget juhtivust, madalat kontakttakistust ja head soojusjuhtivust, andes neile olulise eelise kõrgsageduslülitites ja täppisjuhtimissüsteemides.

Hõbeda-volframiseeria materjalid ühendavad hõbeda juhtivuse ja volframi kõrge -temperatuurikindluse, muutes need sobivaks suure-koormuse ja kõrge sagedusega{3}}murdmisrakenduste jaoks. Nendel materjalidel on suurepärane kulumiskindlus ja tugev vastupidavus kaareerosioonile, mistõttu neid kasutatakse laialdaselt MCCB-de ja tööstuslike kaitselülitisüsteemide hõbekontaktides. Kontaktikindluse stabiilsuse parandamiseks lisatakse jõudluse optimeerimiseks sageli selliseid elemente nagu nikkel, raud ja tsink.

 

Hõbe{0}}nikkelmaterjalid on praegu üks levinumaid lahendusi releede hõbedaste kontaktide jaoks. Sellel materjalil on hea juhtivus, madal ja stabiilne kontakttakistus ning hea mehaaniline tugevus. Alalisvoolu koormuse tingimustes on selle materjali ülekandekiirus madal, mis toob kaasa selle laialdase kasutamise releedes, kontaktorites ja automaatjuhtimisseadmetes. Mõned suure jõudlusega hõbenikli kontaktid suurendavad veelgi nende vastupidavust keevitamisele ja kõrgel temperatuuril{5}}tulevaid metalle, nagu volfram ja molübdeen. Hõbe{7}}grafiitmaterjalid on tuntud oma silmapaistva keevituskindluse poolest, mis on sulamiskindel isegi lühisvoolu -tingimustes. Need pakuvad head juhtivust, mistõttu sobivad{10}}kõrge vooluga hetklülituskeskkondadesse. Kuid nende suure kaareerosiooni kiiruse tõttu kasutatakse neid tavaliselt abikontaktidena või koos teiste materjalidega.

 

 

 

Üha karmistuvate keskkonnanõuete tõttu asendatakse traditsioonilised kaadmiumi{0}}sisaldavad materjalid järk-järgult uute keskkonnasõbralike kontaktmaterjalidega. Silver Tin Oxide Contact on muutunud üheks peamiseks keskkonnasõbralikuks materjaliks, mida praegu arendatakse.

 

Hõbetina oksiidmaterjalidel on suurepärane vastupidavus keevitamisele, kaareerosioonile ja kõrge termiline stabiilsus. Keskmise ja suure voolutugevuse vahemikus ületab nende üldine jõudlus traditsiooniliste hõbekaadmiumoksiidmaterjalide oma, muutes need eriti sobivaks vahelduvvoolu kontaktoritele, autode releedele, mootori juhtimissüsteemidele ja uutele elektriseadmetele. Kuna need ei sisalda mürgist kaadmiumi, kogub hõbe-tinaoksiidi tahke kontakt keskkonnasõbralike elektriseadmete valdkonnas kiiresti populaarsust.

 

Vahepeal on hõbedast kaadmiumoksiidi tahket kontakti pikka aega kasutatud madalpinge{0}}elektritööstuses. Selle omadused hõlmavad madalat kontaktikindlust, head kulumiskindlust ja tugevat keevituskindlust, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt traditsioonilistes tööstuslikes juhtimissüsteemides. Üha karmistuvate keskkonnanõuetega asendub selle turuosa aga järk-järgult hõbetinaoksiidi ja muude keskkonnasõbralike materjalidega.

 

Mõne eriolukorra puhul kasutatakse ka hõbetsinkoksiidi tahkeid kontaktmaterjale. Nendel materjalidel on hea kaarekindlus ja madal materjali ülekandekiirus, mistõttu need sobivad keskmise koormuse ja kõrgsageduslike töötingimuste jaoks.

 

 

Puhas hõbedane tahke kontakt sobib oma ülikõrge juhtivuse ja soojusjuhtivuse tõttu madala-voolu, suure-tundlikkusega ja täppisjuhtimise stsenaariumide jaoks, nagu mõõteriistad, sideseadmed ja minireleed. Kuid puhas hõbe on madala kõvadusega ja kalduvus keevitada; üldiselt ei sobi see suure-koormusega keskkondadesse.

 

Keeruliste töötingimuste vajaduste rahuldamiseks kasutavad kaasaegsed hõbedased elektrikontaktid üha enam komposiitkonstruktsioonide konstruktsioone. Näiteks kahe-kihi, kolmekihilise- või mitme-kihilise komposiitmaterjali struktuurid võivad samaaegselt saavutada juhtivuse, kulumiskindluse ja kaarekindluse.

 

Hõbedased niklist kontaktorite elektrilised kontaktid on tüüpilised komposiitmaterjalide rakenduslahendused, mis parandavad tõhusalt kontaktorite stabiilsust kõrgsageduslikes{0}}töökeskkondades.

 

Lisaks kasutatakse Agni elektrilisi kontaktorite kontakte üha enam tööstusautomaatikas ja uutes energiajuhtimisvaldkondades. Seda tüüpi materjal ühendab hea juhtivuse keevituskindlusega, muutes selle sobivaks sagedaste tööstsenaariumide jaoks.

 

 

Tööstusliku tootmistehnoloogia uuendamisega on traditsioonilised pulbermetallurgia protsessid järk-järgult arenenud suurema tiheduse ja suurema homogeensuse suunas. Praegu hõlmavad tavalised protsessid paagutamist, sulami infiltratsiooni, sisemist oksüdatsiooni, paagutamist ekstrusiooni ja kaarsulatamist.

 

Sisemist oksüdatsiooni kasutatakse peamiselt hõbeoksiidi kontaktide tootmiseks, parandades tõhusalt materjali tihedust ja kaarekindlust. See protsess võimaldab oksiidil sulamis ühtlaselt jaotada, parandades seeläbi materjali stabiilsust.

 

Paagutav ekstrusioon parandab kõrge temperatuuri ja rõhu koosmõjul materjali struktuuri ja mehaanilise tugevuse ühtlust. Seda protsessi kasutatakse laialdaselt kohandatud elektrikontaktide tootmisel, parandades tõhusalt toote konsistentsi ja töötlemise jõudlust.

 

Kaarsulatamine parandab veelgi materjali terastruktuuri, suurendab tihedust ja korrosioonikindlust ning sellest on saanud kõrgtehnoloogiliste hõbedaste elektrikontaktide tootjate jaoks-oluline suund tipptasemel kontaktide tootmisel.

 

 

 

Tulevikus arenevad elektrilised kontaktmaterjalid jätkuvalt suurema töökindluse, keskkonnasõbralikkuse, miniatuursuse ja pikema eluea suunas. Uue energia, elektrisõidukite, energiasalvestussüsteemide ja nutikate võrkude väljatöötamisega on turunõudlus suure jõudlusega{1}}Elektrilised hõbedased kontaktpunktidkasvab jätkuvalt.

 

Madalpinge{0}}juhtimisväljal paneb hõbedaste kontaktide kasutamine lülititele suuremat rõhku-kõrgsageduslikule tööeale ja kontaktide stabiilsusele. Kõrgepingesüsteemides keskenduvad kontaktmaterjalid rohkem kaarekindlusele ja termilisele stabiilsusele.

 

Vahepeal muutuvad ka hõbedat{0}}säästvad ja hõbeda-asendustehnoloogiad tööstuse peamisteks uurimissuundadeks. Materjali struktuuri optimeerimise, hõbedasisalduse vähendamise ja uute vase-põhiste komposiitmaterjalide väljatöötamise abil saab tootmiskulusid tõhusalt vähendada ja ressursside kasutamist parandada. Tulevikus muutuvad mitmekihilised komposiitmaterjalid, nanostruktureeritud materjalid ja suure jõudlusega{5}}keskkonnasõbralikud kontaktmaterjalid tööstuse tehnoloogilise ajakohastamise olulisteks suundadeks.