Материалы для подвижных контактов

Все контактные материалы при работе подвергаются износу (разрушению). Принято различать механический, химический и элект­рический износы.

Механический износ связан с истиранием и деформированием материалов контактирующих поверхностей вследствие приложения определенной силы при ударе контактов и последующего контакт­ного нажатия. Он зависит от свойств материала и конструкции кон­тактного устройства.

Химический износ (коррозия) обусловлен химическим взаимо­действием контактных материалов с окружающей средой, т.е. с по­явлением на их поверхности оксидных, сульфидных, карбонатных и других пленок с плохой электропроводностью. Все металличес­кие изделия в процессе эксплуатации подвержены действию корро­зии, однако коррозия контактных материалов протекает значитель­но активнее по причине разогрева контактов до высоких темпера­тур. Для повышения стойкости к коррозии в контактном устрой­стве создается вакуум или среда инертного газа, а контактные по­верхности покрываются более стойкими к коррозии металлами.

Электрический износ (электрическая эрозия или обгорание) на­блюдается только в разрывных и частично скользящих контактах. Это связано с полярностью контактов и сводится к испарению и переносу из-за воздействия электрической дуги в случае разрыва контакта частиц контактного материала. В результате на одной кон­тактной поверхности образуются наросты, а на другой - углубле­ния (кратеры). При переносе металла с анода на катод между ними могут возникать иглы, которые препятствуют размыканию контакта и нарушают его работу. При относительно больших плотностях тока может произойти сваривание контактных поверхностей. Особо ос­тро эрозия проявляется в цепях постоянного тока.

1. Материалы для скользящих контактов

Скользящие контакты обеспечивают переход электрического тока от неподвижной части устройства к подвижной.

При работе скользящих контактов их поверхности подвергают­ся механическому износу и коррозии.

К скользящим контактам относят пружинные металлические и электротехнические угольные.

В качестве пружинных металлических контактных матери­алов применяют твердотянутую электролитическую медь, специаль­ные сорта бронз (кадмиевые, кадмиево-оловянистые, бериллиевые), а также материалы соединения серебро - окись кадмия.

Основное применение пружинные контактные материалы нахо­дят в проволочных потенциометрах, реостатах, переключателях.

Электротехнические угольные материалы широко используют для изготовления щеток электрических машин, уголь­ных электродов для гальванических элементов, дуговых печей и т.п.

Материалы для электротехнических щеток выбираются в зави­симости от конструкции машины и режима ее работы. Промыш­ленность выпускает щетки различных марок: графитные (Г); уголь­но-графитные (УГ); металлографитные, т.е. содержащие металли­ческий порошок (М и МГ); электрографитированные, т.е. подверг­нутые графитированию (ЭГ)- Для этих целей используются прессо­ванные композиции из угля, графита, бронз и некоторых металлов, подвергнутых специальной термической обработке.

2. Материалы для размыкающих контактов

Материалы для размыкающих контактов работают в сложных условиях, поскольку в процессе работы между контактными повер­хностями размыкающих контактов могут возникать электрические разряды в виде искры или дуги. Этот процесс сопровождается элек­трической эрозией (разрушением поверхности), которая является причиной нарушения нор­мальной работы соответствующего прибора. На поверхностях раз­мыкающих контактов образуются оксидные пленки, поэтому они подвержены также коррозии или химическому износу.

Выбор материалов для размыкающих контактов ведут по значе­нию коммутируемого тока или по мощности размыкания электри­ческих цепей.

По значению коммутируемого тока разрывные контакты делят на слаботочные (работают при токах до единиц ампер) и сильноточные (работают при токах, больших единиц ампер).

По значению мощности контакты этого типа делят на маломощ­ные и мощные.

Слаботочные (маломощные) размыкающие контакты изготавливают из благородных и тугоплавких металлов и сплавов на их основе типа твердых растворов.

В широкой номенклатуре контактов применяется чистое сереб­ро, которое обеспечивает высокую электропроводность и низкое переходное электрическое сопротивление, однако имеет недоста­точную стойкость к эрозии, и серебряные контактные поверхности легко свариваются между собой. Чистое серебро не используют так­же для особо точных размыкающих контактов с малой силой кон­тактного нажатия (малонагруженных) и в сочетании с материала­ми, содержащими серу (например, резина, эбонит).

Сильноточные (мощные) размыкающие контакты изготавливают из металлокерамических материалов, получаемых методами порошковой металлургии.

 

Припои

Кроме подвижных контактов в радиоэлектронной аппаратуре широко используются и неподвижные контакты, основными из ко­торых являются пайка, сварка и соединение контактолами.

Пайку применяют не только для получения постоянного элект­рического контакта с малым переходным сопротивлением и хоро­шей механической прочностью, но и для получения вакуумплотных швов.

Пайкой называется процесс получения неразъемных соедине­ний с помощью специальных сплавов или металлов, температура плавления которых ниже температур плавления соединяемых де­талей.

Специальные сплавы, применяемые при пайке, называют припо­ями.

Металлокерамика

Металлокерамические или порошковые сплавы получают из ме­таллических порошков методом их прессования и последующего спекания при температуре ниже температуры плавления исходных материалов или с частичным расплавлением наиболее тугоплавкой составляющей смеси.

Основным сырьем для получения металлокерамических изделий являются порошки вольфрама, титана, кобальта, марганца, хрома, железа, меди, олова, алюминия, ферросплавов и других металлов и сплавов.

Материалы и изделия, полученные методами порошковой ме­таллургии, обладают жаропрочностью, износостойкостью, стабиль­ными магнитными свойствами, механическими свойствами, кото­рые незначительно уступают механическим свойствам литых и ко­ванных заготовок.