Hvordan påvirker sammensætningen af ​​legerings elektriske kontaktmaterialer deres ledningsevne og slidstyrke?

Legering elektriske kontaktmaterialer er en uundværlig nøglekomponent i moderne elektrisk udstyr og bruges i vid udstrækning i enheder som switches, relæer og afbrydere. Udførelsen af ​​disse materialer påvirker direkte driftseffektivitet og levetid for elektrisk udstyr. Blandt dem er ledningsevne og slidstyrke to kerneindikatorer til måling af ydelsen af ​​legerings elektriske kontaktmaterialer. Disse to egenskaber bestemmes hovedsageligt af sammensætningen af ​​materialet. Følgende vil diskutere detaljeret virkningerne af forskellige metalelementer og deres proportioner om ledningsevne og slidstyrke.

Sølv (AG): Forbedre ledningsevne og korrosionsbestandighed
Sølv er et af de mest almindeligt anvendte basismetaller i legerings elektriske kontaktmaterialer på grund af dets ekstremt høje elektriske og termiske ledningsevne. Sølv har også god korrosionsbestandighed og kan opretholde stabil ydeevne i fugtige eller forurenede miljøer.

Effekt på ledningsevne: Sølv har en ekstremt høj elektrisk ledningsevne (ca. 63% IAC'er), så sølvbaserede legeringer udviser normalt fremragende elektrisk ledningsevne.

Effekt på slidstyrke: Rent sølv har lav mekanisk styrke og bæres let på grund af friktion. For at forbedre sin slidstyrke, tilsættes andre hårde metaller (såsom wolfram, nikkel, kobber osv.) Normalt for at danne et sammensat materiale.
Kobber (CU): Forbedret ledningsevne og reducerede omkostninger
Kobber er et relativt billigt metal med fremragende elektrisk ledningsevne og bruges ofte som erstatning eller supplement til sølv.
Påvirkning på ledningsevnen: Kobberens elektriske ledningsevne er kun nummer to for sølv (ca. 59% IAC'er), hvilket kan reducere materialomkostninger markant, samtidig med at den høje elektriske ledningsevne opretholdes.
Påvirkning på slidstyrke: Kobberens hårdhed og slidstyrke er bedre end sølv, men er stadig utilstrækkelige til at imødekomme behovene i høje belastningsapplikationer alene. Derfor bruges kobber ofte i kombination med hårde metaller til yderligere at forbedre dens slidstyrke.
Wolfram (W): Forbedret slidstyrke og høj temperaturmodstand
Wolfram er et høj-smeltende punkt, højstyrke metal, der ofte bruges til at forbedre legeringsmodstandens slidbestandighed og høje temperatur.
Påvirkning på ledningsevnen: Wolfram har dårlig elektrisk ledningsevne, så at tilføje wolfram til legeringen reducerer den samlede ledningsevne lidt. Ved at optimere forholdet kan forholdet mellem ledningsevne og slidstyrke imidlertid afbalanceres.
Virkning på slidstyrke: Wolframs høje hårdhed og ablationsmodstand gør det til et ideelt forstærkningsmateriale. For eksempel, i sølv-tungsten (AG-W) legeringer, kan wolframpartikler effektivt modstå bue erosion og mekanisk slid.
Nikkel (NI): Forbedre styrke og oxidationsmodstand Nikkel er et hårdt metal med god oxidationsmodstand og korrosionsmodstand og bruges ofte til at forbedre legeringens mekaniske styrke og slidstyrke.
Effekt på ledningsevne: Nikkel har lav ledningsevne, så at tilføje nikkel til legeringen reducerer den samlede ledningsevne. Men inden for et rimeligt interval kan denne effekt kontrolleres ved at optimere formlen.
Effekt på slidstyrke: Tilføjelsen af ​​nikkel forbedrer legeringens hårdhed og slidbestandighed, især i højfrekvente switching eller høje strømmiljøer.
TIN (SN) og bly (PB): Forbedre svejsningens ydelse Tin og bly bruges ofte i lavspændingskontaktmaterialer for at forbedre svejsens ydeevne og reducere kontaktmodstand.
Effekt på ledningsevne: Tin og bly har høj ledningsevne, hvilket hjælper med at opretholde god kontaktpræstation.
Effekt på slidstyrke: tin og bly har lav hårdhed og relativt dårlig slidstyrke, så de bruges normalt kun som hjælpekomponenter.
Konduktivitet og slidstyrke af legerings elektriske kontaktmaterialer er resultatet af den kombinerede virkning af flere metalelementer. Her er nogle almindelige optimeringsstrategier:
Sølvbaserede legeringer (såsom AG-W, AG-CU, AG-NI):
Sølv giver høj ledningsevne, wolfram, kobber eller nikkel forbedrer slidbestandighed og høj temperaturmodstand.
Gælder for højspænding og høje strømmiljøer.
Kobberbaserede legeringer (såsom Cu-W, Cu-Ni):
Kobber reducerer omkostningerne og opretholder god ledningsevne, wolfram eller nikkel forbedrer slidstyrke.
Gælder for medium og lavspændingsapplikationsscenarier.
Sammensatte materialer (såsom AG-W-C, AG-NI-CE):
Kombination af fordelene ved flere elementer for at opnå den bedste balance mellem ledningsevne, slidstyrke og ablationsmodstand.
Gælder for særlige felter med krav til højtydende.

Ved nøjagtigt at kontrollere andelen af ​​hver komponent kan legering elektriske kontaktmaterialer, der opfylder specifikke applikationskrav, designes. I fremtiden, med udviklingen af ​​ny materialeteknologi, vil forskere fortsat udforske mere effektive formler og processer til fremme af udviklingen af ​​elektriske kontaktmaterialer mod højere ydeevne.