ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ СМАЗКА Российский патент 2000 года по МПК H01B1/22 H01B1/20 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электропроводящим смазкам, применяемым при изготовлении электрических, преимущественно сильноточных контактных соединений.

Известно, что для создания контактного соединения с минимальным электрическим и тепловым сопротивлением необходимо добиться оптимального соотношения между фактической площадью касания микронеровностей поверхностей и контурной площадью. Добиться этого можно только путем выбора соотношений соответствующих компонентов смазки: основы, металлического наполнителя и присадки.

Выбор компонентов и их соотношений важен для получения оптимальной текучести смазки, обеспечивающей необходимую фактическую площадь касания контакта и вязкости смазки, обеспечивающей ее сохранение в области контакта, что существенно влияет на его начальное сопротивление и рост сопротивления в эксплуатации.

Так, например, известна "Паста для соединения элементов силовых схем полупроводниковых преобразователей" (см. описание изобретения к а. с. N 1756940, кл. H 01 В 1/02, опубл. в 1992 г.), содержащая окись цинка, аэросил, полиметилсилоксановую жидкость и порошок медный электролитический из частиц дендритной формы (1) при следующем соотношении компонентов, мас. %: порошок медный из частиц дендритной формы (I) 40-60, окись цинка 10-30, аэросил 0,45-0,55, полиметилсилоксановая жидкость - остальное.

Однако этот аналог представляет собой пасту, применение которой ухудшает контактные свойства из-за низкой текучести, соответственно, малой фактической площади касания, что снижает ее эксплуатационные свойства.

Известна "Электропроводящая композиция" (см. описание изобретения к а. с. N 1665408, кл. H 01 В 1/22, опубл. в 1991 г.), содержащая органическое связующее, высокодисперсный порошок никеля, присадку - дифениламин, а в качестве органического связующего - литиевое мыло стеариновой кислоты и минеральное приборное масло сернокислой очистки при следующем содержании компонентов, маc. %: литиевое мыло стеариновой кислоты 3,30-7,70, минеральное приборное масло сернокислой очистки 26,61-62,09, дифениламин 0,09-0,21, высокодисперсный порошок никеля - остальное.

К недостаткам этой композиции относится то, что органическое связующее, входящее в ее состав, а именно литиевое мыло стеариновой кислоты обладает ограниченной термической стабильностью, а это в свою очередь не позволяет расширить температурный предел композиции.

Известна также "Электропроводящая смазка" (см. описание изобретения к патенту РФ N 2046412, кл. H 01 В 1/20, опубл. в 1995 г.), которая принята в качестве прототипа.

Указанная электропроводящая смазка содержит органическое связующее, минеральное масло, присадку и металлический порошок. В качестве органического связующего применяется высокомолекулярное органическое мыло, в качестве присадки - пластификатор и в качестве металлического порошка - порошок меди при следующем содержании компонентов, мас. %: высокомолекулярное органическое мыло 11,0-30,0, минеральное масло 4,0-15,0, пластификатор 0,5-5,0, порошок меди 50,0-60,0. В качестве пластификатора применен дибутилфталат.

Эта смазка обладает теми же недостатками, что и предыдущий аналог, а именно из-за ограниченной термической стабильности высокомолекулярного органического мыла, входящего в ее состав, ограничен верхний температурный уровень.

Кроме того, высокомолекулярное органическое мыло достаточно быстро испаряется, особенно при повышении температуры, при этом меняется консистенция смазки, повышается ее вязкость и наблюдается затвердение смазки. Все это приводит к снижению ее эксплуатационных свойств и сокращению срока хранения.

Задача предлагаемого изобретения заключается в создании электропроводящей смазки, используемой в широком температурном диапазоне с одновременным сохранением оптимальной текучести и повышением ее эксплуатационных свойств.

Поставленная задача достигается тем, что электропроводящая смазка, содержащая масло, присадку и металлический порошок, содержит одно из трех масел - силиконовое, полиэфирное или минеральное, в качестве присадки содержит неорганическую тиксотропную добавку, в качестве металлического порошка - высокодисперсный порошок меди или никеля и дополнительно содержит стабилизирующие добавки при следующем содержании компонентов, мас. %:
Высокодисперсный порошок меди или никеля - 25 - 75
Неорганическая тиксотропная добавка - 2 - 10
Стабилизирующие добавки - До 2
Масло (силиконовое, или полиэфирное, или минеральное) - Остальное
В качестве стабилизирующих добавок смазка содержит антиоксиданты и/или ингибиторы коррозии.

Применение в заявляемой электропроводящей смазке неорганической тиксотропной добавки позволяет регулировать ее вязкость, добиваясь получения оптимальной текучести.

Кроме того, масло (силиконовое, полиэфирное или минеральное) в сочетании с тиксотропной добавкой и металлическим высокодисперсным порошком (меди или никеля) существенно расширяет температурный диапазон смазки в целом, повышает ее эксплуатационные свойства, а отсутствие в составе смазки органического связующего (например высокомолекулярного органического мыла, как в прототипе) увеличивает срок ее хранения.

В качестве тиксотропной добавки могут быть использованы, например аэросил 200 и 300 (диоксид кремния), оксид алюминия марки C, силикат алюминия и другие (см. Д.А. Кардашов и А.П. Петрова. Полимерные клеи. Создание и применение. М., изд. "Химия", 1983 г., с. 119 Тиксотропные добавки. Приложение 1 к материалам заявки).

Использование антиоксидантов, например Фенозан 23 или Диафен НН, в составе стабилизирующих добавок, препятствует окислению масла, содержащегося в смазке.

Другой компонент, также входящий в состав стабилизирующих добавок, это ингибитор, который защищает от коррозии металл контактных соединений и металлический наполнитель - высокодисперсный порошок меди или никеля.

Эти свойства стабилизирующих добавок существенно влияют как на качество смазки, повышая ее эксплуатационные свойства, так и на работоспособность контактных соединений.

Кроме того, благодаря выбранной композиции смазка приобретает консервирующие свойства.

Электропроводящую смазку на первом этапе получают путем смешивания всех компонентов, за исключением металлического порошка. Смешивание осуществляют в смесителе в течение 18 мин при температуре помещения. Полученную смесь выдерживают в термокамере при t = 30^o - 40^oC в течение 10 мин. После этого в смесь добавляют металлический порошок и все компоненты снова смешивают в смесителе в течение 18 мин при температуре не ниже 18^oC.

Указанное в заявляемой электропроводящей смазке соотношение компонентов является оптимальным, так как при соотношениях, выходящих за указанные пределы задача изобретения не достигается: отсутствует оптимальная текучесть и ухудшаются ее эксплуатационные свойства (увеличиваются начальное электрическое сопротивление контактных соединений, рост сопротивления во времени и температура контактов).

Пределы содержания всех компонентов в составе смазки установлены экспериментально.

Результаты испытаний различных составов электропроводящей смазки сведены в таблицу и частично отображены на графиках. В таблице также представлен сопоставительный анализ заявляемой смазки с прототипом.

На фиг. 1 показана зависимость начального электрического контактного сопротивления от содержания металлического порошка (на примере порошка меди);
На фиг. 2 - зависимость роста электрического контактного сопротивления от содержания порошка меди;
На фиг. 3 - зависимость начального электрического контактного сопротивления от содержания порошка меди при фиксированном содержании тиксотропной добавки (на примере диоксида кремния);
На фиг. 4 - зависимость роста электрического контактного сопротивления от содержания порошка меди при фиксированном содержании диоксида кремния;
На фиг. 5 - зависимость начального электрического контактного сопротивления от содержания диоксида кремния;
На фиг. 6 - зависимость роста электрического контактного сопротивления от содержания диоксида кремния.

Анализ таблицы и графиков подтверждает оптимальность выбранной композиции, а также показывает преимущества заявляемой смазки по сравнению с прототипом: температура контактных соединений при протекании номинального тока составляет соответственно 64^oC и 76^oC, рост электрического сопротивления при нагреве контактных соединений до t^o = 150^oC в течение 38 часов соответственно 1,25 и 2,12 раза.

Опытная партия смазки испытана в распределительных устройствах трансформаторных подстанций ОАО "ЛЕНЭНЕРГО", в ошиновках электролизеров Волховского алюминиевого завода и на других энергетических объектах.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электропроводящим смазкам, применяемым при изготовлении электрических, преимущественно сильноточных контактных соединений. Технический результат заключается в создании электропроводящей смазки, используемой в широком температурном диапазоне с одновременным сохранением оптимальной текучести и повышением ее эксплуатационных свойств. Сущность изобретения состоит в том, что электропроводящая смазка, содержащая масло, присадку и металлический порошок, содержит одно из трех масел - силиконовое, полиэфирное или минеральное, в качестве присадки содержит неорганическую тиксотропную добавку, в качестве металлического порошка - высокодисперсный порошок меди или никеля и дополнительно содержит стабилизирующие добавки при следующем содержании компонентов, мас.%: высокодисперсный порошок меди или никеля 25 - 75, неорганическая тиксотропная добавка 2 - 10, стабилизирующие добавки до 2, масло (силиконовое, или полиэфирное, или минеральное) - остальное. В качестве стабилизирующих добавок смазка содержит антиоксиданты и/или ингибиторы коррозии. 1 з.п.ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Электропроводящая смазка, преимущественно для сильноточных контактных соединений, содержащая масло, присадку и металлический порошок, отличающаяся тем, что содержит одно из трех масел - силиконовое, полиэфирное или минеральное, в качестве присадки содержит неорганическую тиксотропную добавку, в качестве металлического порошка - высокодисперсный порошок меди или никеля и дополнительно содержит стабилизирующие добавки при следующем содержании компонентов, мас.%:
Высокодисперсный порошок меди или никеля - 25 - 75
Неорганическая тиксотропная добавка - 2 - 10
Стабилизирующие добавки - До 2
Масло (силиконовое, или полиэфирное, или минеральное) - Остальное
2. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве стабилизирующих добавок она содержит антиоксиданты и/или ингибиторы коррозии.