Hoe beïnvloedt de samenstelling van elektrische contactmaterialen van legeringen hun geleidbaarheid en slijtvastheid?

Legering elektrische contactmaterialen zijn een onmisbare sleutelcomponent in moderne elektrische apparatuur en worden veel gebruikt in apparaten zoals schakelaars, relais en stroomonderbrekers. De prestaties van deze materialen hebben direct invloed op de operationele efficiëntie en de levensduur van elektrische apparatuur. Onder hen zijn geleidbaarheid en slijtvastheid twee kernindicatoren voor het meten van de prestaties van elektrische contactmaterialen van legering. Deze twee kenmerken worden voornamelijk bepaald door de samenstelling van het materiaal. Het volgende zal de effecten van verschillende metaalelementen en hun verhoudingen op geleidbaarheid en slijtvastheid in detail bespreken.

Zilver (Ag): Geleidbaarheid en corrosieweerstand verbeteren
Zilver is een van de meest gebruikte basismetalen in elektrische contactmaterialen van legering vanwege de extreem hoge elektrische en thermische geleidbaarheid. Zilver heeft ook een goede corrosieweerstand en kan stabiele prestaties behouden in vochtige of vervuilde omgevingen.

Effect op geleidbaarheid: zilver heeft een extreem hoge elektrische geleidbaarheid (ongeveer 63% IAC's), dus op zilveren gebaseerde legeringen vertonen meestal een uitstekende elektrische geleidbaarheid.

Effect op slijtvastheid: puur zilver heeft een lage mechanische sterkte en wordt gemakkelijk gedragen vanwege wrijving. Om de slijtvastheid te verbeteren, worden andere harde metalen (zoals wolfraam, nikkel, koper, enz.) Gewoonlijk toegevoegd om een ​​composietmateriaal te vormen.
Koper (Cu): verbeterde geleidbaarheid en lagere kosten
Koper is een relatief goedkoop metaal met uitstekende elektrische geleidbaarheid en wordt vaak gebruikt als vervanging of supplement voor zilver.
Impact op de geleidbaarheid: de elektrische geleidbaarheid van koper is alleen de tweede plaats van zilver (ongeveer 59% IAC's), die de materiaalkosten aanzienlijk kunnen verlagen met behoud van een hoge elektrische geleidbaarheid.
Impact op slijtvastheid: de hardheid van koper en slijtvastheid zijn beter dan zilver, maar nog steeds onvoldoende om aan de behoeften van toepassingen met een hoge belasting alleen te voldoen. Daarom wordt koper vaak gebruikt in combinatie met harde metalen om de slijtvastheid verder te verbeteren.
Wolfraam (W): verbeterde slijtvastheid en weerstand op hoge temperatuur
Wolfraam is een hoogsmeltend punt, metaal met een hoog sterkte dat vaak wordt gebruikt om de slijtvastheid en hoge temperatuurweerstand van legeringen te verbeteren.
Impact op geleidbaarheid: wolfraam heeft een slechte elektrische geleidbaarheid, dus het toevoegen van wolfraam aan de legering zal de totale geleidbaarheid enigszins verminderen. Door de verhouding te optimaliseren, kan de relatie tussen geleidbaarheid en slijtvastheid echter worden uitgebalanceerd.
Impact op slijtvastheid: de hoge hardheid en ablatieweerstand van wolfraam maken het een ideaal versterkingsmateriaal. In zilvertungsten (Ag-W) legeringen kunnen wolfraamdeeltjes bijvoorbeeld boogerosie en mechanische slijtage effectief weerstaan.
Nikkel (Ni): Verbetering van de sterkte en oxidatieweerstand nikkel is een hard metaal met goede oxidatieresistentie en corrosieweerstand, en wordt vaak gebruikt om de mechanische sterkte en slijtvastheid van legeringen te verbeteren.
Effect op de geleidbaarheid: nikkel heeft een lage geleidbaarheid, dus het toevoegen van nikkel aan de legering zal de algehele geleidbaarheid verminderen. Maar binnen een redelijk bereik kan dit effect worden geregeld door de formule te optimaliseren.
Effect op slijtvastheid: de toevoeging van nikkel verbetert de hardheid en slijtvastheid van de legering aanzienlijk, vooral in hoogfrequente schakelaar of omgevingen met hoge stroom.
Tin (SN) en Lood (PB): verbetering van de lasprestaties en lood worden vaak gebruikt in contactmaterialen met laagspanning om de lasprestaties te verbeteren en de contactweerstand te verminderen.
Effect op de geleidbaarheid: tin en lood hebben een hoge geleidbaarheid, wat helpt bij het handhaven van goede contactprestaties.
Effect op slijtvastheid: tin en lood hebben een lage hardheid en relatief slechte slijtvastheid, dus ze worden meestal alleen gebruikt als hulpcomponenten.
De geleidbaarheid en slijtvastheid van elektrische contactmaterialen van legeringen zijn het resultaat van het gecombineerde effect van meerdere metaalelementen. Hier zijn enkele veel voorkomende optimalisatiestrategieën:
Op zilver gebaseerde legeringen (zoals Ag-W, Ag-Cu, Ag-Ni):
Zilver biedt een hoge geleidbaarheid, wolfraam, koper of nikkel verbetert slijtvastheid en hoge temperatuurweerstand.
Toepassing op hoogspanning en hoge stroomomgevingen.
Op koper gebaseerde legeringen (zoals Cu-W, Cu-Ni):
Koper verlaagt de kosten en handhaaft een goede geleidbaarheid, wolfraam of nikkel verbetert de weerstand van de slijtage.
Toepasselijk op middelliepers van middellange en lage spanningstoepassingen.
Composietmaterialen (zoals Ag-W-C, Ag-Ni-CE):
Het combineren van de voordelen van meerdere elementen om de beste balans tussen geleidbaarheid, slijtvastheid en ablatieweerstand te bereiken.
Van toepassing op speciale velden met hoge prestaties.

Door het aandeel van elke component precies te regelen, kunnen elektrische contactmaterialen van legeringen die voldoen aan specifieke applicatie -eisen worden ontworpen. In de toekomst zullen onderzoekers met de ontwikkeling van nieuwe materiaaltechnologie efficiëntere formules en processen blijven onderzoeken om de ontwikkeling van elektrische contactmaterialen naar hogere prestaties te bevorderen.