Introduksjon
Silver Contact Rivet er en nøkkelkomponent i lavspente elektriske apparater, og ytelsen påvirker direkte stabiliteten og påliteligheten til elektriske apparaters drift. Blant elektriske kontaktlegeringsmaterialer er sølvlegeringsmaterialer de viktigste elektriske kontaktmaterialene med størst mengde edle metaller. For å forbedre ytelsen til elektriske kontakter og oppnå formålet med å spare sølv, er det utviklet en serie sølvbaserte elektriske kontaktmaterialer, inkludert AgCdO, AgSnO2, AgZnO, AgNi, AgW, AgC, etc. Blant mange sølvbaserte kontaktmaterialer, AgCdO-kontaktmaterialer er mye brukt på grunn av deres mange fordeler som lysbuemotstand, sveisemotstand, elektrisk og mekanisk slitestyrke, korrosjonsmotstand og lav og stabil kontaktmotstand. De kan brukes i en rekke lavspente elektriske apparater med strømmer fra noen få ampere til flere tusen ampere, og kalles "universelle kontakter". Men siden Cd er giftig og utgjør en fare for menneskekroppen under produksjon og bruk, har EU-markedet forbudt bruk av AgCdO-kontaktmaterialer siden juni 2006.
AgZnO elektriskSølvkontaktmateriale er et av de alternative materialene for AgCdO. Det er et miljøvennlig elektrisk kontaktmateriale utviklet på slutten av 1960-tallet og begynnelsen av 1970-tallet. AgZnO elektrisk kontaktmateriale har egenskapene til motstand mot brenning, sveising, elektrisk slitasje, lav og stabil kontaktmotstand, motstand mot store strømpåvirkninger, god bruddytelse, kort lysbuetid, elektrisk korrosjonsmotstand og ikke-toksisitet. Derfor har den blitt brukt i luftstrømbrytere, lekkasjebrytere, små strømbrytere, kontaktorer, frakoblingsbrytere, overføringsbrytere og beskyttelsesbrytere. Legeringspulver-foroksidasjonsmetoden produserer miljøvennlige sølvsinkoksid-kontaktmaterialer. Den er enkel å behandle og har utmerkede elektriske egenskaper. Det er en ny type kontaktmateriale med brede markedsutsikter.
AgZnO-legeringspulver med forskjellig sølvinnhold ble fremstilt ved foroksidasjonsprosess for legeringspulver. Tråder med samme tilstandsspesifikasjoner ble oppnådd etter isostatisk pressing, sintring, ekstrudering og trekking. De mekaniske og fysiske egenskapene, metallografiske strukturer osv. ble sammenlignet, og forskjellene i metallografiske strukturer og mekaniske og fysiske egenskaper til ledninger med forskjellig innhold ble analysert. De elektriske egenskapene til de integrerte naglene laget av tråd ble testet, og de elektriske egenskapene til AgZnO-kontaktmaterialer med forskjellig innhold ble analysert, og ga en referanse for utvikling og anvendelse av kontaktmaterialer til dette systemet.
1 Eksperimentell metode
Testen ble fremstilt ved bruk av 99,99 % sølvplater og 99,99 % Zn-blokker fra samme batch. Prøvene ble tilberedt ved legeringspulver-pre-oksidasjonsmetode og bearbeidet til tråder gjennom forstøvningspulverfremstilling, legeringspulver-preoksidering, isostatisk pressing, sintring, ekstrudering, trekking og andre prosesser. De mekaniske og fysiske egenskapene til ledningene ble testet og sammenlignet; naglene ble gjort til en integralSølv elektrisk kontaktprodusenten, og spesifikasjonene til naglene var: dynamisk punkt R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10 statisk punkt F3×0.6(0.25)+1.5×0.6E, satt sammen til releer, og den elektriske levetiden ble verifisert under AC 250 V/10 A.
Motstanden til prøvene ble testet av TH2512B intelligent strøm lav motstand gruppe tester; den metallografiske strukturen til materialene ble analysert med L150 metallografisk mikroskop; hardheten til prøvene ble målt med DHV-1000Z video mikrohardhetstester; strekkfastheten til prøvene ble målt av en elektronisk universaltestmaskin; mikrostrukturmorfologien til prøvene og overflatemorfologien til nagleprøvene etter testen ble observert ved hjelp av skanningselektronmikroskop (SEM); den elektriske levetiden ble verifisert av AC resistivt lasttestsystem.
2 Resultater og analyse
2.1 Metallografisk strukturanalyse
Figur 1 viser de metallografiske strukturene til tverrsnittet og lengdesnittene til de ferdige ledningene av AgZnO(8), AgZnO(10) og AgZnO(12) med forskjellig ZnO-innhold (a og b er AgZnO(8), c og d er AgZnO(10), og e og f er AgZnO(12)). Til sammenligning kan det sees at legeringspulver-foroksidasjonsmetoden med hell kan fremstille ensartet AgZnO(8-12). ZnO er spredt og jevnt fordelt i Ag-matrisen, men det er veldig lite ZnO-aggregering. Med økningen av ZnO-innholdet øker antallet ZnO-partikler per arealenhet, og partikkelaggregeringsfenomenet inne i materialet har en tendens til å øke, men den totale vevsfordelingen er fortsatt relativt jevn.
2.2 Mekaniske og fysiske egenskaper analyse
Figur 2 viser fordelingssannsynligheten for mekaniske og fysiske egenskaper til ledninger med en diameter på 1,920 mm i glødet tilstand. Figur 2(a) viser resistivitetsfordelingssannsynligheten. Det kan sees at med økningen av ZnO-innhold, har resistiviteten en betydelig økende trend. Resistiviteten til sølvmetalloksidSølv kontaktpunktermaterialet styres av parametere som materialsammensetning, oksidvolumfraksjon, partikkelstørrelse og dets fordeling i Ag-matrisen [10]. Med økningen av ZnO-innhold, øker ZnO-volumfraksjonen, økningen av partikkelgrensesnitt fører til økt elektronspredning inne i materialet, og materialets kroppsmotstand øker gradvis; Figur 2(b) viser sannsynligheten for hardhetsfordelingen. Det kan sees at med økningen av ZnO-innhold har hardheten en betydelig økende trend. Dette er fordi innholdet av metalloksider fordelt i Ag-matrisen øker, og partikkeldispersjonsforsterkende effekt forsterkes. Tilsvarende fører dispersjonsforsterkning til en betydelig økende trend i strekkfasthet, som vist i figur 2(c). Oppsummert, med økningen av ZnO-innhold i AgZnO-materiale, har resistiviteten, hardheten og strekkstyrken til materialet en betydelig økende trend.
2.3 Verifisering av elektrisk levetid
Nagler ble laget av glødet tråd med en diameter på 1,920 mm, med spesifikasjonene tilSølv elektriske kontakter: dynamisk punkt (R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10) og statisk punkt (F3×{ {13}}.6(0.25)+1.5×0.6E). Naglene ble etterbehandlet og satt sammen til releer for verifisering av elektrisk levetid. Testbetingelsene er vist i tabell 1. Figur 3 viser de elektriske levetidsdataene til reléer laget av AgZnO(8), AgZnO(10) og AgZnO(12). Det kan sees at under forholdene på 250 V og 10 A, innenfor 95 % konfidensintervall, er den elektriske levetiden til AgZnO(8)-materiale den lengste, med en gjennomsnittlig elektrisk levetid på 202 029 ganger; den elektriske levetiden til AgZnO(10)-materiale er mellom AgZnO(8) og AgZnO(12), med en gjennomsnittlig elektrisk levetid på 149 941 ganger; antallet evaluerte elektriske levetider for AgZnO(12)-materiale er minst, med 98 665 ganger.
Omfattende sammenligning viser at under tilstanden med liten strøm innenfor 20 A, kan alle tre materialene oppfylle det elektriske levetidskravet på 100,000 ganger, men med økningen av ZnO-innhold i AgZnO-kontaktmateriale, vil dets sølvkontakter for relé elektrisk levetid viser en nedadgående trend.
2.4 Analyse av utseendet til mislykkede kontakter
Under kontaktlukkings- og frakoblingsprosessen, på grunn av påvirkning av lysbueutladning og Joule-varme, gjennomgår kontaktflaten en delvis smelte- og størkningsprosess, noe som resulterer i at kontakten ikke kobles fra normalt, noe som kalles kontaktsveising [10]. Figur 4 viser utseendet og energispektrumkomponentene til sviktende kontakter under 250 V/10 A-forhold. Figurene 4 (a, d, g) er SEM-bilder av kontaktutseendemorfologien til AgZnO (8), AgZnO (10) og AgZnO (12) ved slutten av livet. Figurene 4 (b, e, h) er de tilsvarende feilposisjonene, og figurer 4 (c, f, i) er energispekterets komponentdata for feilområdet. Til sammenligning kan man se at feilposisjonen til AgZnO (8)-kontakten er på kanten av kontakten, som inneholder et høyt innhold av Cu. Ved slutten av kontaktlevetiden er sølvlaget fullstendig oppbrukt, og kobberlaget deltar i kontakten, noe som til slutt fører til kontaktsveisesvikt. Feilposisjonen til AgZnO (10)-kontakten er nær kanten av kontakten, som inneholder et høyt innhold av Cu. Feilposisjonen til AgZnO (12) er plassert inne i arbeidsflaten, og bindingsposisjonen inneholder et høyt innhold av Cu. Når ZnO-innholdet i kontaktmaterialet øker, øker viskositeten til det smeltede bassenget, noe som ikke bidrar til flyt. Feilposisjonen har en tendens til å bevege seg fra utsiden av kontaktarbeidsflaten til innsiden.
Buerosjon oppstår på overflaten av kontakten under lukkings- og åpningsprosessen, det vil si materialtapet forårsaket av fordampning og sprut av materialet på grunn av lokal overoppheting av kontakten under påvirkning av lysbuen. Buerosjon er i hovedsak en fysisk metallurgisk prosess som rask oppvarming, smelting, fordamping, flyt og størkning på kontaktflaten, noe som resulterer i mykning, sprut, flyt, sprekker osv. på kontaktflaten [10-12]. Kontaktbuerosjon påvirkes hovedsakelig av smelte-, fordampnings- og størkningsprosesser. I smelteprosessen smelter mikroområdet på kontaktflaten og endrer den opprinnelige strukturen. Drevet av lysbuekraften og mekanisk kraft, flyter det smeltede metallet med en viss strømningshastighet, noe som forårsaker sprut og forårsaker tap av materiale.
Som det fremgår av figur 4 (a, d, g), etter AgZnO (8)-testen, ble kontaktflaten fjernet relativt flat og jevn, med noen få porer, og det var mye sprut rundt arbeidsflaten, som samlet seg rundt kontaktene. Fordi antallet tester var størst, var sprutingen alvorlig, noe som resulterte i fullstendig tap av sølvlaget på arbeidsflaten til Silver-kontaktene for Relay, og kobberlaget sviktet etter kontakten. Etter AgZnO (10)-testen var det tydelige porer på kontaktflaten, og det var færre sprut rundt kontaktene; etter AgZnO (12)-testen var kontaktflaten kraftig sprukket, og den smeltede kobbermatrisen sprutet til arbeidsflaten, noe som forårsaket sveisefeilen. Ved å sammenligne figur 4 (a, d, g), kan det sees at med økningen av ZnO-innhold, øker sprekk-trenden til kontaktfeiloverflaten, noe som er forårsaket av avkjøling og krymping av kontakten. Etter at lysbuen er slukket, avkjøles kontaktflaten raskt, overflatesmeltebassenget størkner, og væskefasen omdannes til en fast fase, og overflaten stivner og krymper. Studier har vist at sprekker og hull dannet på overflaten av sølvmetalloksidkontakter uunngåelig vil føre til at overflatestrukturen blir løs, noe som igjen øker mengden av buerosjon og kontaktmotstanden. Med økningen av ZnO-innhold øker tendensen til sprekker og porer, mengden av buerosjon øker, kontaktmotstanden blir høyere, temperaturstigningen er unormal, og den løse indre strukturen fører til kontaktsvikt.
Omfattende sammenligning viser at med økningen av ZnO-innhold, når AgZnO ({0}})-kontaktmaterialet svikter, beveger kontaktposisjonen seg fra utsiden til innsiden av arbeidsflaten, og tendensen til sprekker og porer på kontakten overflaten øker, noe som resulterer i en reduksjon i den elektriske levetiden til kontakten.
3 Konklusjoner
Legeringspulver-foroksidasjonsmetoden kan med hell forberede elektriske kontaktmaterialer med et ZnO-innhold på 8% til 12%. Med økningen av ZnO-innhold, har resistiviteten, hardheten og strekkstyrken en tendens til å øke, og aggregeringen av ZnO-partikler inne i materialet har en tendens til å øke; under tilstanden med liten strøm innenfor 20 A, med økningen av ZnO-innhold, har den elektriske levetiden en tendens til å reduseres, og ytelsen til verifisering av elektrisk levetid for AgZnO(8)-materialkontakter er best, som kan nå mer enn 200,{{ 6}} ganger; med økningen av ZnO-innhold, under påvirkning av lysbue, øker overflatesprekken og porøsiteten til sølvelektriske kontakter, og den elektriske levetiden har en tendens til å reduseres.
VårSølv elektriske kontakterer nøye utformede høykvalitetsprodukter. De er laget av høyrent sølv og har utmerket elektrisk ledningsevne, som tillater jevn strømoverføring og reduserer energitapet betraktelig. Den utsøkte produksjonsprosessen gjør kontaktene tett kombinert med basismaterialet, faste og pålitelige, tåler hyppige åpnings- og lukkingsoperasjoner og ikke lett deformeres eller skades. I ulike komplekse elektriske miljøer kan de fungere stabilt, enten det er under høy temperatur, høy luftfuktighet eller vibrasjonsforhold, de kan sikre sikker og stabil drift av elektrisk utstyr.