Bevezetés
A Silver Contact Rivet a kisfeszültségű elektromos készülékek kulcsfontosságú eleme, teljesítménye közvetlenül befolyásolja az elektromos készülékek működésének stabilitását és megbízhatóságát. Az elektromos érintkező ötvözet anyagok közül az ezüstötvözet anyagok a legfontosabb elektromos érintkezési anyagok, amelyekben a legtöbb nemesfém található. Az elektromos érintkezők teljesítményének javítása és az ezüst megtakarítás elérése érdekében egy sor ezüst alapú elektromos érintkezőanyagot fejlesztettek ki, köztük AgCdO, AgSnO2, AgZnO, AgNi, AgW, AgC stb. Számos ezüst alapú Az érintkező anyagokat, az AgCdO érintkezőanyagokat széles körben használják számos előnyük miatt, mint például az ívellenállás, a hegesztési ellenállás, az elektromos és mechanikai kopásállóság, a korrózióállóság, valamint az alacsony és stabil érintkezési ellenállás. Különféle kisfeszültségű elektromos készülékekben használhatók, néhány ampertől több ezer amperig terjedő áramerősséggel, és "univerzális érintkezőknek" nevezik őket. Mivel azonban a Cd mérgező, és veszélyt jelent az emberi szervezetre a gyártás és felhasználás során, az EU piaca 2006 júniusa óta betiltotta az AgCdO érintkező anyagok használatát.
AgZnO ElektromosEzüst Kapcsolatanyag az egyik alternatív anyag az AgCdO számára. Ez egy környezetbarát elektromos érintkezőanyag, amelyet az 1960-as évek végén és az 1970-es évek elején fejlesztettek ki. Az AgZnO elektromos érintkezőanyag jellemzői az égéssel, hegesztéssel, elektromos kopással, alacsony és stabil érintkezési ellenállással, nagy áramütésekkel szembeni ellenállással, jó szakítóképességgel, rövid íves idővel, elektromos korrózióállósággal és nem mérgező tulajdonságokkal. Ezért használták levegő-megszakítókban, szivárgás-megszakítókban, kis megszakítókban, mágneskapcsolókban, leválasztó kapcsolókban, átkapcsolókban és védőkapcsolókban. Az ötvözetpor előoxidációs módszere környezetbarát ezüst-cink-oxid érintkező anyagokat eredményez. Könnyen feldolgozható és kiváló elektromos tulajdonságokkal rendelkezik. Ez egy új típusú érintkezési anyag, széles piaci kilátásokkal.
A különböző ezüsttartalmú AgZnO ötvözetporokat ötvözetpor előoxidációs eljárással állítottam elő. Izosztatikus préselés, szinterezés, extrudálás és húzás után azonos állapotú huzalokat kaptunk. Összehasonlítottam a mechanikai és fizikai tulajdonságokat, a metallográfiai szerkezeteket stb., valamint elemeztem a különböző tartalmú huzalok metallográfiai szerkezeti és mechanikai és fizikai tulajdonságainak különbségeit. A huzalból készült integrálszegecsek elektromos tulajdonságait, valamint a különböző tartalmú AgZnO érintkezőanyagok elektromos tulajdonságait elemezték, referenciaként szolgálva e rendszer érintkezőanyagainak fejlesztéséhez és alkalmazásához.
1 Kísérleti módszer
A tesztet 99,99% ezüstlemezek és 99,99% Zn tömbök felhasználásával készítettük el ugyanabból a tételből. A mintákat ötvözetpor előoxidációs módszerrel készítették elő, és porlasztásos porkészítéssel, ötvözetpor előoxidációval, izosztatikus préseléssel, szintereléssel, extrudálással, húzással és egyéb folyamatokkal huzallá dolgozták fel. A vezetékek mechanikai és fizikai tulajdonságait teszteltük és összehasonlítottuk; a szegecsekből integrált csináltakEzüst elektromos érintkezőgyártótól, és a szegecsek specifikációi a következők voltak: dinamikus pont R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10 statikus pont F3×0.6(0.25)+1.5×0.6E, relékbe szerelve, és az elektromos élettartamot AC 250 V/10 A feszültség alatt ellenőriztük.
A minták ellenállását TH2512B intelligens áram alacsony ellenállású csoport teszter tesztelte; az anyagok metallográfiai szerkezetét L150 metallográfiai mikroszkóppal elemeztük; a minták keménységét DHV-1000Z videó mikrokeménységmérővel mértük; a minták szakítószilárdságát elektronikus univerzális vizsgálógéppel mértük; a minták mikroszerkezeti morfológiáját és a szegecsminták felületi morfológiáját a vizsgálat után pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) figyeltük meg; az elektromos élettartamot AC ellenállásos terhelési tesztrendszerrel ellenőrizték.
2 Eredmények és elemzések
2.1 Metallográfiai szerkezetelemzés
Az 1. ábra a különböző ZnO tartalmú AgZnO(8), AgZnO(10), és AgZnO(12) kész huzalok kereszt- és hosszmetszete metallográfiai szerkezeteit mutatja be (a és b az AgZnO(8), c ill. d jelentése AgZnO(10), és e és f jelentése AgZnO(12)). Összehasonlításképpen látható, hogy az ötvözetporos előoxidációs módszerrel sikeresen lehet egységes AgZnO(8-12) előállítani. A ZnO diszpergált és egyenletesen oszlik el az Ag mátrixban, de nagyon kevés a ZnO aggregáció. A ZnO tartalom növekedésével az egységnyi területre jutó ZnO részecskék száma növekszik, és az anyagon belüli részecskeaggregációs jelenség fokozódik, de a teljes szöveteloszlás továbbra is viszonylag egyenletes.
2.2 Mechanikai és fizikai tulajdonságok elemzése
A 2. ábra az 1,920 mm átmérőjű huzalok mechanikai és fizikai tulajdonságainak eloszlási valószínűségét mutatja izzított állapotban. A 2(a) ábra az ellenállás-eloszlás valószínűségét mutatja. Látható, hogy a ZnO tartalom növekedésével fajlagos ellenállása jelentős növekedési tendenciát mutat. Az ezüst fém-oxid fajlagos ellenállásaEzüst kapcsolattartó pontokAz anyagot olyan paraméterek szabályozzák, mint az anyagösszetétel, az oxidtérfogat-frakció, a részecskeméret és az Ag-mátrixban való eloszlása [10]. A ZnO tartalom növekedésével a ZnO térfogathányad növekszik, a részecskék határfelületeinek növekedése az anyag belsejében fokozott elektronszóráshoz vezet, és az anyagtest ellenállása fokozatosan növekszik; A 2(b) ábra a keménységeloszlás valószínűségét mutatja. Látható, hogy a ZnO tartalom növekedésével a keménység jelentős növekedési tendenciát mutat. Ennek oka, hogy az Ag-mátrixban megoszló fém-oxidok tartalma megnő, és a részecskediszperziót erősítő hatás fokozódik. Hasonlóképpen, a diszperziós erősítés a szakítószilárdság jelentős növekedéséhez vezet, amint az a 2(c) ábrán látható. Összefoglalva, az AgZnO anyag ZnO-tartalmának növekedésével az anyag fajlagos ellenállása, keménysége és szakítószilárdsága jelentősen emelkedik.
2.3 Elektromos élettartam ellenőrzése
A szegecsek 1,920 mm átmérőjű lágyított huzalból készültek, a specifikációkkalEzüst elektromos érintkezők: dinamikus pont (R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10) és statikus pont (F3×{ {13}}.6(0.25)+1.5×0.6E). A szegecseket utólag feldolgozták és relékké szerelték össze az elektromos élettartam ellenőrzéséhez. A vizsgálati feltételeket az 1. táblázat mutatja. A 3. ábra az AgZnO(8), AgZnO(10) és AgZnO(12) relék elektromos élettartamát mutatja. Látható, hogy 250 V és 10 A körülmények között, 95%-os konfidencia intervallumon belül az AgZnO(8) anyag elektromos élettartama a leghosszabb, átlagos elektromos élettartama 202 029-szeres; az AgZnO(10) anyag elektromos élettartama AgZnO(8) és AgZnO(12) között van, átlagos elektromos élettartama 149 941-szer; az AgZnO(12) anyag értékelt elektromos élettartamának száma a legkevesebb, 98 665-ször.
Az átfogó összehasonlítás azt mutatja, hogy kis áram mellett 20 A-on belül mindhárom anyag 100,{2}}-szeres elektromos élettartamra vonatkozó követelményt képes teljesíteni, de az AgZnO érintkezőanyag ZnO-tartalmának növekedésével a relé ezüstérintkezői az elektromos élettartam csökkenő tendenciát mutat.
2.4 A sikertelen kapcsolatok megjelenésének elemzése
Az érintkező zárási és szétválasztási folyamata során az ívkisülés és a Joule-hő hatására az érintkező felület részleges olvadási és megszilárdulási folyamaton megy keresztül, aminek következtében az érintkező nem válik normálisan szét, amit kontakthegesztésnek nevezünk [10]. A 4. ábra a meghibásodott érintkezők megjelenését és energiaspektrum-összetevőit mutatja 250 V/10 A körülmények között. A 4. (a, d, g) ábrák SEM fotók az AgZnO (8), AgZnO (10) és AgZnO (12) érintkezési megjelenési morfológiájáról életük végén. A 4. (b, e, h) ábrák a megfelelő meghibásodási pozíciókat, a 4. (c, f, i) ábrák a meghibásodási terület energiaspektrum-komponens adatait mutatják. Összehasonlításképpen látható, hogy az AgZnO (8) érintkező meghibásodási helyzete a magas réztartalmat tartalmazó érintkező szélén van. Az érintkezési élettartam végén az ezüstréteg teljesen elhasználódott, és a rézréteg részt vesz az érintkezésben, ami végül a kontakthegesztés meghibásodásához vezet. Az AgZnO (10) érintkező meghibásodási helyzete közel van a magas réztartalmú érintkező széléhez. Az AgZnO (12) tönkremeneteli pozíciója a munkafelületen belül található, a kötési pozíció pedig magas réztartalommal rendelkezik. Az érintkező anyag ZnO-tartalmának növekedésével az olvadt medence viszkozitása nő, ami nem kedvez az áramlásnak. A meghibásodási helyzet az érintkező munkafelület külső oldaláról befelé mozdul el.
Az érintkező felületén a zárási és nyitási folyamat során íverózió lép fel, vagyis az anyag párolgása és kifröccsenése okozta anyagveszteség az érintkező helyi túlmelegedése következtében az ív hatására. Az íverózió alapvetően egy fizikai kohászati folyamat, például gyors melegítés, olvadás, párolgás, folyás és megszilárdulás az érintkező felületen, ami lágyulást, fröccsenést, folyást, repedéseket stb. eredményez az érintkezési felületen [10-12]. Az érintkezési ív erózióját elsősorban az olvadási, párolgási és megszilárdulási folyamatok befolyásolják. Az olvasztási folyamat során az érintkezési felület mikroterülete megolvad, és megváltoztatja az eredeti szerkezetet. Az íverő és a mechanikai erő hatására az olvadt fém bizonyos áramlási sebességgel áramlik, fröccsenést és anyagveszteséget okozva.
A 4. ábrán (a, d, g) látható, hogy az AgZnO (8) teszt után az érintkezési felület viszonylag laposra és egyenletesre, néhány pórusra letisztult, és a munkafelület körül sok fröccsenés volt jelen, amelyek az érintkezők körül halmozódtak fel. Mivel a tesztek száma volt a legnagyobb, a fröccsenés komoly volt, aminek következtében a Silver for Relay kontaktusainak munkafelületén az ezüstréteg teljesen elveszett, és a rézréteg az érintkezést követően meghibásodott. Az AgZnO (10) teszt után nyilvánvaló pórusok voltak az érintkezési felületen, és kevesebb fröccsenés volt az érintkezők körül; az AgZnO (12) teszt után az érintkező munkafelület erősen megrepedt, és az olvadt rézmátrix ráfröccsent a munkafelületre, ami hegesztési hibát okozott. A 4. (a, d, g) ábrákat összevetve látható, hogy a ZnO tartalom növekedésével az érintkezési tönkremeneteli felület repedési trendje növekszik, amit az érintkező lehűlése, zsugorodása okoz. Az ív kioltása után az érintkezési felület gyorsan lehűl, a felületi olvadékmedence megszilárdul, a folyékony fázis szilárd fázissá alakul, a felület pedig megszilárdul és zsugorodik. Tanulmányok kimutatták, hogy az ezüst-fém-oxid érintkezők felületén kialakuló repedések és lyukak elkerülhetetlenül a felületi szerkezet meglazulását okozzák, ami viszont növeli az íverózió mértékét és az érintkezési ellenállást. A ZnO tartalom növekedésével növekszik a repedések, pórusok kialakulásának hajlama, növekszik az íverózió mértéke, megnő az érintkezési ellenállás, a hőmérséklet emelkedése rendellenes, a laza belső szerkezet kontaktus meghibásodásához vezet.
Az átfogó összehasonlítás azt mutatja, hogy a ZnO tartalom növekedésével, amikor az AgZnO (8-12) érintkező anyag meghibásodik, az érintkezési helyzet a munkafelületen kívülről befelé mozog, és az érintkezőn repedések, pórusok hajlamosak. a felület megnövekszik, ami az érintkező elektromos élettartamának csökkenését eredményezi.
3 Következtetések
Az ötvözetpor előoxidációs módszerével sikeresen lehet előállítani 8-12% ZnO tartalmú elektromos érintkező anyagokat. A ZnO tartalom növekedésével az ellenállás, a keménység és a szakítószilárdság hajlamos nőni, és az anyagon belüli ZnO részecskék aggregációja nő; 20 A-on belüli kis áram mellett a ZnO tartalom növekedésével az elektromos élettartam csökkenni kezd, és az AgZnO(8) anyagú érintkezők elektromos élettartam-ellenőrző teljesítménye a legjobb, amely több mint 200,{{ 6}} alkalommal; a ZnO tartalom növekedésével ív hatására az ezüst elektromos érintkezők felületi repedése és porozitása nő, az elektromos élettartam csökken.
A miénkEzüst elektromos érintkezőkgondosan kidolgozott, kiváló minőségű termékek. Nagy tisztaságú ezüstből készültek, és kiváló elektromos vezetőképességgel rendelkeznek, ami zökkenőmentes áramátvitelt tesz lehetővé, és nagymértékben csökkenti az energiaveszteséget. A kifinomult gyártási folyamat az alapanyaggal szorosan összekapcsolódó érintkezőket szilárd és megbízhatóvá teszi, ellenáll a gyakori nyitási és zárási műveleteknek, és nem deformálódik vagy sérülhet könnyen. Különböző összetett elektromos környezetben stabilan működhetnek, akár magas hőmérséklet, akár magas páratartalom, vagy vibrációs körülmények között, biztosíthatják az elektromos berendezések biztonságos és stabil működését.
