Sissejuhatus
Silver Contact Rivet on madalpinge elektriseadmete põhikomponent ning selle jõudlus mõjutab otseselt elektriseadmete töö stabiilsust ja töökindlust. Elektriliste kontaktsulamimaterjalide hulgas on hõbedasulamist materjalid kõige olulisemad elektrikontaktmaterjalid, milles on kõige rohkem väärismetalle. Elektrikontaktide jõudluse parandamiseks ja hõbeda säästmise eesmärgi saavutamiseks on välja töötatud rida hõbedapõhiseid elektrikontaktide materjale, sealhulgas AgCdO, AgSnO2, AgZnO, AgNi, AgW, AgC jne. Paljude hõbedapõhiste hulgas on kontaktmaterjale, AgCdO kontaktmaterjale kasutatakse laialdaselt nende paljude eeliste tõttu, nagu kaarekindlus, keevituskindlus, elektriline ja mehaaniline kulumiskindlus, korrosioonikindlus ning madal ja stabiilne kontakttakistus. Neid saab kasutada mitmesugustes madalpinge elektriseadmetes, mille voolutugevus ulatub mõnest amprist mitme tuhande amprini, ja neid nimetatakse "universaalkontaktideks". Kuna Cd on aga mürgine ning kujutab tootmise ja kasutamise ajal inimkehale ohtu, on EL turul AgCdO kontaktmaterjalide kasutamine alates 2006. aasta juunist keelatud.
AgZnO elektriseadmedHõbedane kontaktmaterjal on üks AgCdO alternatiivsetest materjalidest. See on keskkonnasõbralik elektriline kontaktmaterjal, mis töötati välja 1960. aastate lõpus ja 1970. aastate alguses. AgZnO elektrilisel kontaktmaterjalil on põlemis-, keevitus-, elektrikulumiskindlus, madal ja stabiilne kontakttakistus, vastupidavus suurele voolule, hea purunemisvõime, lühike kaare tekkimise aeg, elektriline korrosioonikindlus ja mittetoksilisus. Seetõttu on seda kasutatud õhukaitselülitites, lekkekaitselülitites, väikestes kaitselülitites, kontaktorites, lahutuslülitites, ülekandelülitites ja kaitselülitites. Sulamipulbri eeloksüdatsiooni meetodil saadakse keskkonnasõbralikud hõbetsinkoksiidiga kontaktmaterjalid. Seda on lihtne töödelda ja sellel on suurepärased elektrilised omadused. See on uut tüüpi kontaktmaterjal, millel on laiad turuväljavaated.
Erineva hõbedasisaldusega AgZnO sulamipulbrid valmistati sulamipulbri eeloksüdeerimisprotsessiga. Sama oleku spetsifikatsioonidega juhtmed saadi pärast isostaatilist pressimist, paagutamist, ekstrusiooni ja tõmbamist. Võrreldi mehaanilisi ja füüsikalisi omadusi, metallograafilisi struktuure jms ning analüüsiti erineva sisuga juhtmete metallograafiliste struktuuride ning mehaaniliste ja füüsikaliste omaduste erinevusi. Testiti traadist valmistatud integreeritud neetide elektrilisi omadusi ning analüüsiti erineva sisuga AgZnO kontaktmaterjalide elektrilisi omadusi, andes võrdlusaluse selle süsteemi kontaktmaterjalide väljatöötamiseks ja rakendamiseks.
1 Eksperimentaalne meetod
Katse valmistamisel kasutati sama partii 99,99% hõbeplaate ja 99,99% Zn valuplokke. Proovid valmistati sulamipulbri eeloksüdatsioonimeetodil ja töödeldi juhtmeteks pihustuspulbri valmistamise, sulamipulbri eeloksüdeerimise, isostaatilise pressimise, paagutamise, ekstrusiooni, tõmbamise ja muude protsesside abil. Testiti ja võrreldi juhtmete mehaanilisi ja füüsikalisi omadusi; needid tehti integraaliksHõbedane elektriline kontakttootja ja neetide spetsifikatsioonid olid järgmised: dünaamiline punkt R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10 staatiline punkt F3×0.6(0.25)+1.5×0.6E, monteeriti releedeks ja elektrilist eluiga kontrolliti vahelduvvoolu 250 V/10 A juures.
Proovide takistust testiti intelligentse voolu madala takistuse rühma testeriga TH2512B; materjalide metallograafilist struktuuri analüüsiti metallograafilise mikroskoobiga L150; proovide kõvadust mõõdeti DHV-1000Z video mikrokõvaduse testeriga; proovide tõmbetugevust mõõdeti elektroonilise universaalse testimismasinaga; proovide mikrostruktuuri morfoloogiat ja neediproovide pinnamorfoloogiat pärast katset vaadeldi skaneeriva elektronmikroskoobiga (SEM); elektrilist eluiga kontrolliti vahelduvvoolu takistusliku koormuskatsesüsteemiga.
2 Tulemused ja analüüs
2.1 Metallograafiline struktuurianalüüs
Joonisel 1 on kujutatud erineva ZnO sisaldusega AgZnO(8), AgZnO(10) ja AgZnO(12) valmistraadi rist- ja pikilõike metallograafilised struktuurid (a ja b on AgZnO(8), c ja d on AgZnO(10) ning e ja f on AgZnO(12)). Võrdluseks võib näha, et sulamipulbri eeloksüdatsioonimeetodil saab edukalt valmistada ühtlast AgZnO(8-12). ZnO on Ag-maatriksis hajutatud ja ühtlaselt jaotunud, kuid ZnO agregatsiooni on väga vähe. ZnO sisalduse suurenemisega suureneb ZnO osakeste arv pindalaühiku kohta ja osakeste agregatsiooni nähtus materjali sees kipub suurenema, kuid üldine kudede jaotus on siiski suhteliselt ühtlane.
2.2 Mehaaniliste ja füüsikaliste omaduste analüüs
Joonisel 2 on näidatud 1,920 mm läbimõõduga juhtmete mehaaniliste ja füüsikaliste omaduste jaotumise tõenäosus lõõmutatud olekus. Joonisel 2(a) on näidatud eritakistuse jaotuse tõenäosus. On näha, et ZnO sisalduse suurenemisega on selle takistusel märkimisväärne tõusutrend. Hõbemetalloksiidi eritakistusHõbedased kontaktpunktidmaterjali juhitakse selliste parameetritega nagu materjali koostis, oksiidi mahuosa, osakeste suurus ja selle jaotus Ag-maatriksis [10]. ZnO sisalduse suurenemisega suureneb ZnO mahuosa, osakeste liideste suurenemine toob kaasa elektronide suurenenud hajumise materjali sees ja materjali keha takistus suureneb järk-järgult; Joonisel 2(b) on näidatud kõvaduse jaotuse tõenäosus. On näha, et ZnO sisalduse suurenemisega on kõvadusel märkimisväärne tõusutrend. Selle põhjuseks on asjaolu, et Ag-maatriksis jaotunud metallioksiidide sisaldus suureneb ja osakeste dispersiooni tugevdav toime suureneb. Sarnaselt toob dispersiooni tugevdamine kaasa tõmbetugevuse olulise suurenemise, nagu on näidatud joonisel 2(c). Kokkuvõtlikult võib öelda, et AgZnO materjali ZnO sisalduse suurenemisega on materjali vastupidavus, kõvadus ja tõmbetugevus märkimisväärselt tõusnud.
2.3 Elektrilise tööea kontrollimine
Needid valmistati 1,920 mm läbimõõduga lõõmutatud traadist spetsifikatsioonidegaHõbedased elektrikontaktid: dünaamiline punkt (R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10) ja staatiline punkt (F3×{ {13}}.6(0.25)+1.5×0,6E). Needid töödeldi järeltöödeldud ja monteeriti elektrilise tööea kontrollimiseks releedeks. Katsetingimused on näidatud tabelis 1. Joonisel 3 on näidatud AgZnO(8), AgZnO(10) ja AgZnO(12) releede elektrilised eluea andmed. On näha, et 250 V ja 10 A tingimustes on 95% usaldusvahemikus AgZnO(8) materjali elektriline eluiga pikim, keskmine elektriline eluiga on 202 029 korda; AgZnO(10) materjali elektriline eluiga on AgZnO(8) ja AgZnO(12) vahel, keskmine elektriline eluiga on 149 941 korda; AgZnO(12) materjali elektrilise kasutusea arv on kõige väiksem, 98 665 korda.
Põhjalik võrdlus näitab, et väikese voolu korral 20 A ulatuses suudavad kõik kolm materjali täita elektrilise eluea nõuet 100,000 korda, kuid ZnO sisalduse suurenemisega AgZnO kontaktmaterjalis on selle hõbedased kontaktid relee jaoks. elektriline eluiga näitab langustrendi.
2.4 Ebaõnnestunud kontaktide ilmumise analüüs
Kontakti sulgemise ja lahtiühendamise käigus toimub kaarelahenduse ja džauli kuumuse mõjul kontaktpinnal osaline sulamis- ja tahkumisprotsess, mille tulemuseks on kontakti normaalse lahtiühendamise ebaõnnestumine, mida nimetatakse kontaktkeevituseks [10]. Joonisel 4 on näidatud rikkis kontaktide välimus ja energiaspektri komponendid pingel 250 V/10 A. Joonised 4 (a, d, g) on SEM-fotod AgZnO (8), AgZnO (10) ja AgZnO (12) kokkupuute morfoloogiast nende eluea lõpus. Joonised 4 (b, e, h) on vastavad rikkeasendid ja joonised 4 (c, f, i) on rikkepiirkonna energiaspektri komponendi andmed. Võrdluseks on näha, et AgZnO (8) kontakti rikkeasend on kontakti servas, mis sisaldab suurt Cu sisaldust. Kontakti eluea lõpus on hõbedakiht täielikult kulunud ja vasekiht osaleb kontaktis, mis lõpuks viib kontakti keevitamise ebaõnnestumiseni. AgZnO (10) kontakti rikkeasend on kontakti serva lähedal, mis sisaldab palju Cu-d. AgZnO (12) rikkeasend asub tööpinna sees ja sidumisasend sisaldab suurt Cu sisaldust. Kui ZnO sisaldus kontaktmaterjalis suureneb, suureneb sulabasseini viskoossus, mis ei soodusta voolamist. Rikkeasend kipub liikuma kontakttööpinna välisküljelt sissepoole.
Sulgemis- ja avamisprotsessi käigus tekib kontakti pinnal kaareerosioon, see tähendab materjali aurustumisest ja pritsmetest põhjustatud materjali kadu, mis on tingitud kontakti lokaalsest ülekuumenemisest kaare mõjul. Kaare erosioon on sisuliselt füüsiline metallurgiline protsess, nagu kiire kuumutamine, sulamine, aurustumine, voolamine ja tahkumine kontaktpinnal, mille tulemuseks on kontaktpinna pehmenemine, pritsimine, voolamine, praod jne [10-12]. Kontaktkaare erosiooni mõjutavad peamiselt sulamis-, aurustumis- ja tahkumisprotsessid. Sulamisprotsessis kontaktpinna mikropiirkond sulab ja muudab algset struktuuri. Kaarjõu ja mehaanilise jõu mõjul voolab sulametall teatud voolukiirusel, põhjustades pritsimist ja materjalikadu.
Nagu on näha jooniselt 4 (a, d, g), eemaldati pärast AgZnO (8) testi kontaktpind suhteliselt tasaseks ja ühtlaseks, väheste pooridega ning tööpinna ümber oli palju pritsmeid, mis kogunes kontaktide ümber. Kuna teste oli kõige rohkem, oli pritsimine tõsine, mille tulemusena kadus hõbedakiht täielikult Relee Silver kontaktide tööpinnalt ja vasekiht ebaõnnestus pärast kontakti. Pärast AgZnO (10) testi olid kontaktpinnal ilmsed poorid ja kontaktide ümber oli vähem pritsmeid; pärast AgZnO (12) katset oli kontakttööpind tugevalt mõranenud ja sulanud vaskmaatriks pritsis tööpinnale, põhjustades keevitustõrkeid. Võrreldes jooniseid 4 (a, d, g), on näha, et ZnO sisalduse suurenemisega suureneb kontakti purunemispinna pragunemise trend, mis on põhjustatud kontakti jahtumisest ja kokkutõmbumisest. Pärast kaare kustutamist kontaktpind jahtub kiiresti, pinnapealne sulabassein tahkub ja vedel faas muudetakse tahkeks faasiks ning pind tahkub ja kahaneb. Uuringud on näidanud, et hõbemetalloksiidi kontaktide pinnale tekkivad praod ja augud põhjustavad paratamatult pinnastruktuuri lõtvumist, mis omakorda suurendab kaare erosiooni ja kontakti takistust. ZnO sisalduse suurenemisega suureneb pragude ja pooride kalduvus, suureneb kaare erosiooni hulk, kontakttakistus suureneb, temperatuuri tõus on ebanormaalne ja lahtine sisemine struktuur põhjustab kontakti rikke.
Põhjalik võrdlus näitab, et ZnO sisalduse suurenemisega, kui AgZnO (8-12) kontaktmaterjal ebaõnnestub, liigub kontaktasend tööpinna välisküljelt sisemusse ning kontaktpinnale tekib pragude ja pooride kalduvus. pind suureneb, mille tulemusena väheneb kontakti elektriline eluiga.
3 Järeldused
Sulamipulbri eeloksüdatsioonimeetodiga saab edukalt valmistada elektrilisi kontaktmaterjale ZnO sisaldusega 8–12%. ZnO sisalduse suurenemisega kipuvad suurenema eritakistus, kõvadus ja tõmbetugevus ning ZnO osakeste agregatsioon materjali sees; väikese voolu korral 20 A piires ja ZnO sisalduse suurenemisega kipub elektriline eluiga vähenema ja AgZnO(8) materjalikontaktide elektriline eluiga on parim, mis võib ulatuda üle 200,{{ 6}} korda; ZnO sisalduse suurenemisega kaare mõjul suureneb Silver elektrikontaktide pinna pragunemine ja poorsus ning elektriline eluiga kipub vähenema.
MeieHõbedased elektrikontaktidon hoolikalt valmistatud kvaliteetsed tooted. Need on valmistatud kõrge puhtusastmega hõbedast ja neil on suurepärane elektrijuhtivus, mis võimaldab sujuvat voolu ülekandmist ja vähendab oluliselt energiakadu. Peen tootmisprotsess muudab kontaktid alusmaterjaliga tihedalt ühendatud, tugevad ja usaldusväärsed, taluvad sagedasi avamis- ja sulgemistoiminguid ning ei deformeeru ega kahjusta kergesti. Erinevates keerulistes elektrikeskkondades suudavad need stabiilselt toimida, olgu siis kõrge temperatuuri, kõrge niiskuse või vibratsiooni tingimustes, tagavad elektriseadmete ohutu ja stabiilse töö.
