МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИИ СЕРЕБРО - ОКСИД ОЛОВА Российский патент 1995 года по МПК H01H1/02 C22C5/06 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению серебросодержащих электрических контактов из порошковых материалов.

Известен контактный материал, получаемый внутренним окислением порошка сплава, в состав которого входят, мас. висмут 0,1-0,5; олово 1-10; марганец 1-5; металл из группы железа 0,01-0,5; серебро остальное [1] Недостатком материала является высокая твердость (Н_v 110-130 кг/мм²); это приводит к дополнительному дребезгу при операциях размыкание замыкание, что способствует увеличению износа.

Известен контактный материал, получаемый внутренним окислением сплава на основе серебра и содержащий, мас. олово 3-15, висмут 0,01-1, медь 0,5-8,5 серебро остальное [2] Недостатком данного материала является образование в процессе длительной работы контакта разветвленных трещин, пронизывающих рабочее тело контакта, что приводит к возрастанию износа за счет сколов.

Цель данного изобретения повышение износостойкости материала для электрических контактов на основе композиции серебро оксид олова. Указанная цель достигается тем, что в контактный материал серебро оксид олова, содержащий в качестве легирующей добавки оксид меди, дополнительно вводится оксид марганца при следующем соотношении компонентов, мас. оксид олова 4-13; оксид меди 0,3-1,0; оксид марганца (Mn₂O₃) 0,3-1,0, серебро остальное.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый материал отличается от известного тем, что в нем отсутствует оксид висмута и он дополнительно содержит оксид марганца в количестве 0,3-1,0 мас.

Известны технические решения, в которых композиция на основе серебро оксид олова дополнительно содержит оксиды висмута и меди (Заявка ФРГ, N 3421759, 12.12.85; заявка Японии N 60-13051, оп. 04.04.85; патент Великобритании N 1571162, 9.07.80).

Известны технические решения, в которых композиция на основе серебро оксид олова дополнительно содержит оксиды висмута и марганца (Заявка Японии, N 59-67341, 17.04.84; заявка Японии, N 58-161738, оп. 26.09.83). Однако отмеченные выше сочетания легирующих компонентов в известных технических решениях (Bi₂O₃ + Mn₂O₃) или (Bi₂O₃ + CuO) не обеспечивают необходимого комплекса свойств.

Одновременное легирование композиции серебро оксид олова оксидами меди и марганца улучшает структурную однородность контактного материала, уменьшает склонность к растрескиванию рабочего тела контактов в процессе их длительной работы, что способствует увеличению износостойкости контактного узла.

Подобного сочетания компонентов не встречается ни в одном, известном нам, патенте.

П р и м е р. Для изготовления контактов, содержащих мас. 85 Ag + 13,0 SnO₂ + 1,0 CuO + 1,0 Mn₂O₃, используют углекислое серебро Ag₂CO₃, оксиды олова, меди и марганца. Исходные компоненты в необходимой пропорции смешивают всухую в вибромельнице в течение 30 мин. По окончании смешивания в шихту добавляется 3-х% водный раствор поливинилового спирта из расчета: 15 мл раствора на 100 г смеси. Полученную смесь протирают через сито 0,6-0,8 мм, затем восстанавливают в атмосфере водорода при температуре 400-450^оС в течение 1,5-2 ч. После восстановления порошок протирают через сито 0,4-0,6 мм и окисляют на воздухе при температуре 750-800^оС в течение 1,5-2 ч. Из окисленного порошка прессуют контакты (удельное давление прессования 3-3,5˙ 10⁸ Па) с серебряным технологическим слоем, которые затем спекают при 880-910^оС в течение 1-1,5 ч на воздухе, калибруют (удельное давление 10-12˙10⁸ Па) и отжигают при 800-850^оС в течение 1 ч в воздушной атмосфере.

П р и м е р ы 2-5. Ниже приводятся составы (в мас.) контактов, соответствующих примерам 2-5: 88 Ag + 11 SnO₂ + 0,5 CuO + 0,5 Mn₂O₃ пример 2, 95,4 Ag + 4 SnO₂ + 0,3 CuO + 0,3 Mn₂O₃ пример 3, 83,6 Ag + 14 SnO₂ + 1,2 CuO + 1,2 Mn₂O₃ пример 4, 96,6 Ag + 3 SnO₂ + 0,2 CuO + 0,2 Mn₂O₃ пример 5.

Исходное сырье и технология изготовления аналогичны приведенным в примере 1.

П р и м е р 6. Контакты по примеру 6 прототип предлагаемого изобретения имеют состав. мас. 88Ag + 11SnO₂ + 0,5CuO + 0,5Bi₂O₃. Контакты изготавливают по технологии, изложенной в заявке Японии N 60-13051.

П р и м е р 7. В качестве базовых использованы серийно выпускаемые контакты КМК-А10м ТУ16-685.020-85, содержащие 15% оксида кадмия.

Все виды контактов (примеры 1-7) были испытаны на коммутационную износостойкость при токе 32А, напряжении 380В, cosϕ 0,8 на макетной установке, имитирующей работу автоматических выключателей. Контакты разводились электромагнитом на расстояние 7 мм со средней скоростью 0,3 м/с, а замыкались пружиной, обеспечивающей усилие контактирования 5Н. Коммутационный износ оценивался по убыли массы контактной пары за 1 цикл "замыкание размыкание". Продолжительность испытаний каждой контактной пары 45-50 тыс. циклов.

Стойкость к трещинообразованию оценивалась по количеству трещин, зафиксированных при просмотре с помощью микроскопа отполированного осевого разреза отработавшего на коммутационный износ контакта.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Износостойкость контактов по настоящему изобретению (примеры 1-3) в 2,3-2,6 раза выше, чем у прототипа (пример 6) и приблизительно на том же уровне, что у базового образца (пример 7).

Они обладают также повышенным сопротивлением к трещинообразованию по сравнению с прототипом и базовым образцами.

Применение контактов по предлагаемому изобретению в сравнении с серийно применяемыми контактами КМК-А10м дает возможность заменить токсичный оксид кадмия на нетоксичные оксиды олова, меди и марганца. При этом приблизительно в 1,5 раза уменьшается склонность к трещинообразованию, что позволяет надеяться на увеличение срока службы электрических аппаратов ≈ на 10-20%

Изобретение относится к материалу электрических контактов. Цель изобретения - повышение износостойкости материала электрических контактов на основе композиции серебро - оксид олова. Благодаря тому, что в материал на основе композиции серебро - оксид олова и содержащий оксид меди, дополнительно введен оксид марганца, появилась возможность устранить токсичный оксид кадмия, что в свою очередь уменьшило склонность к образованию трещин в материале. 1 табл.

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИИ СЕРЕБРО ОКСИД ОЛОВА, содержащий в качестве легирующей добавки оксид меди, отличающийся тем, что в него дополнительно введен оксид марганца при следующем соотношении компонентов, мас.

Оксид олова 4 13
Оксид меди 0,3 1,0
Оксид марганца 0,3 1,0
Серебро Остальное