БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ЛЕНТА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ Российский патент 1996 года по МПК H01H1/02 H01H11/04 

Изобретение относится к технике создания электрических контактов для низковольтной коммутации аппаратуры.

Широкое применение в низковольтной коммутационной аппаратуре нашли контакты из серебра с окислами неблагородных металлов. Указанные контакты изготавливаются с технологическим слоем из материала, обеспечивающего их крепление к контактодержателям методами пайки или сварки [1, 2]
Для обеспечения автоматической пайки контактов к контактодержателям в ряде случаев производятся биметаллические ленты, у которых со стороны тенологического слоя изготавливается различной формы рельеф, который при прохождении электрического тока в процессе пайки расплавляется, поставляя жидкий металл в полость между контактом и контактодержателем.

Поскольку качество паяного соединения во многом зависит от чистоты расплавляемого металла, то недопустимо попадание в зону расплавленного металла различного рода окислов и других инородных включений.

Известен ленточный материал для электрических контактных элементов (заявка Японии N 62-4386, опубл. 12.09.87). Материал содержит ленточную основу (технологический слой). С одной стороны в основу вмонтирован контактный элемент, с противоположной стороны образованы продольные выступы, причем вершины выступов расположены в зоне, находящейся непосредственно под контактным элементом.

Основными недостатками известного контактного материала являются
1/ расположение продольных выступов только по краям ленточной основы ограничивает ширину ленточного материала, поскольку при определенной его ширине масса расплавленного металла выступов может оказаться недостаточной для смачивания всей припаеваемой поверхности;
2/ присутствие по краям контактного элемента материала основы ограничивает номенклатуру электротехнических изделий с применением контактов из этого материала, поскольку возможное оплавление основы под действием электрической дуги будет загрязнять поверхность контактного элемента, ухудшая его свойства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ленточный элемент для электрического контакта, описанный в японской заявке на способ его изготовления N 62-44367, опубл. 19.09.87 г. Ленточный элемент состоит из основы (технического слоя) и приваренного к ней контактного материала (рабочего слоя). Основа снабжения продольными выступами, расплавляемыми в процессе припаивания ленточного элемента к контактодержателю.

В заявке показано, что окончательной операцией получения этого материала является прокатка или волочение ленточных элементов, полученных из сваренной биметаллической заготовки. Из практики прокатки или волочения многослойных изделий известно, что степень деформации отдельных слоев зависит от пластичности материалов, из которых они изготовлены. Слой из более пластичного материала подвержен большей деформации, чем слой из менее пластичного материала [3] Поэтому во избежании появления различного рода утяжек одного из слоев или сквозного проникновения менее пластичность слоя через более пластичный, необходимо подбирать минимальную допустимую толщину последнего.

В биметаллических контактах рабочий слой, состоящий из композиции серебра с окислами неблагородных металлов, всегда менее пластичнее технологического слоя и их деформации, особенно в открытом инструменте, заметно отличаются.

При прокатке или волочении биметаллических заготовок в ленту с образованием рельефа на поверхности технологического слоя материал рабочего слоя повторяет профиль образующегося рельефа, внедряясь в более мягкий технологический слой. При достаточно малой толщине технологического слоя сформированный рельеф на рабочем слое может оказаться в объеме расплавляемых при сварке выступов и кардинально ухудшить качество сварки.

В заявленном способе изготовления ленточного элемента для электрических контактов не оговорена толщина технологического слоя, что является одним из недостатков этого элемента.

Целью изобретения является изготовление биметаллической ленты с минимально допустимой толщиной технологического слоя, исключающей проникновение материала рабочего слоя в зону расплавляемого металла в процессе припаивания контакта к контактодержателю.

Для достижения поставленной цели предлагается биметаллическая лента для электрических контактов, рабочий слой которой выполнен из композиции серебра с окислами неблагородных металлов, а технологический слой с рельефом для припаивания выполнен из серебра, причем для обеспечения высокого качества припаивания контакта к контактодержателю толщина технологического слоя должна быть в пределах 0,025^oC0,070 мм.

При толщине технологического слоя меньше 0,025 мм не обеспечивается надежное припаивание контактов к контактодержателям, а при толщине более 0,070 мм идет неоправданное расходование серебра.

Ленты с рабочим слоем из композиций серебра с 8-12,5% (масса) окислов кадмия, олова или цинка и технологическим слоем из чистого серебра получали методом совместного прессования порошков в биметаллические заготовки 40 х 30 х 15 мм, их спекания, прокатки, резки и волочения через прямоугольную фильеру с тремя пазами в виде полуцилиндров радиусом 0,06 мм. Технологический слой заготовок выполнятся в виде клина. Его толщина на одном конце заготовки равнялась 2,0 мм, на другом 0,7 мм.

Ленты всех перечисленных композиций были изготовлены толщиной 0,30 мм, шириной 3,5 мм, длиной 2,0 м.

Из лент через каждые 300 мм вырезали образцы для исследования структуры и испытаний на припаивание к контактодержателям.

Микроструктурный анализ поперечного сечения полученных лент и измерение толщины технологического слоя осуществляли на металлографическом микроскопе марки "Opton".

В качестве примера приведены структуры поперечного сечения ленты с рабочим слоем из композиции серебра с 12,5% СdO (окиси кадмия) и технологическим слоем из чистого серебра, где наглядно показано внедрение материала рабочего слоя в технологический слой и его проникновение в образующийся рельеф при толщине технологического слоя менее 0,024 мм.

В таблице приводятся результаты определения выхода годной продукции (паяных узлов контакт + контактодержатель) в зависимости от толщины технологического слоя.

Контакты длиной 3 мм, вырезанные из полученных лент, припаивались к контактодержателям из стали 12 х 18Н9Т на установке для пайки УПТ-0801УХЛ-4 при одном и том же режиме. Для выявления статистических значений выхода годной продукции испытаниям подвергались не менее 100 шт. контактов каждого варианта. За годную продукцию принимали паяные соединения, выдерживающие усилие отрыва не менее 20 кгс. ТТТ1

Биметаллическая лента для электрических контактов, рабочий слой которой выполнен из серебра с окислами неблагородных металлов, а технологический слой с рельефом для припаивания выполнен из серебра, отличающаяся тем, что для обеспечения высокого качества припаивания контактов к контактодержателям толщина технологического слоя должна быть в пределах 0,025^oC0,070 мм. 1 табл.

Биметаллическая лента для электрических контактов, рабочий слой которой выполнен из композиций серебра с окислами неблагородных металлов, а технологический слой с рельефов для припаивания выполнен из серебра, отличающаяся тем, что толщину технологического слоя выбирают в пределах 0,025 0,070.