Биметаллический электрический контакт Советский патент 1992 года по МПК H01H1/02 

СО

с

Изобретение предназначается для использования в низковольтных электрических аппаратах, работающих в агрессивной производственной среде. Цель изобретения - экономия серебра, снижение и сохранение стабильности контактного сопротивления в условиях агрессивной сре-ды. Сущность изобретения заключается в том, что в биметаллическом электрическом контакте, содержащем рабочий слой и несущий слой, который выполнен из технически чистой меди, рабочий слой выполнен из спеченного материала на основе меди при следующих соотношениях -ингредиентов, мас.%: ниобий 12-15; цирконий 0,8-1,0; оксид иттрия 0,3-0,5; медь-остальное. 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к биметаллическим электрическим контактам, и предназначается для использования в низковольтных электрических аппаратах, работающих в агрессивной производственной среде.,

Известны контакты на основе серебра, дефицитного и дорогостоящего металла. Одним из возможных путей его экономии является изготовление биметаллических контактов. Известны электрические биметаллические контакты, несущий слой которых выполнен из меди или медь - содержащих сплавов, а рабочий слой - из сплавов на основе серебра,

Недостатком этих контактов является низкая электроэрозионная стойкость, образование сульфидных пленок на рабочей поверхности, нестабильность контактного сопротивления при их работе в производственной атмосфере с содержанием агрессивных газов.

Наиболее близким к предлагаемому является электрический биметаллический контакт, несущий слой которого выполнен из технически чистой меди, а рабочий слой - из сплава на основе серебра при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Магний0,05-0,40

Никель0,01-0,40

Цирконий0,01-1,00

СереброОстальное

Недостатком известного биметаллического электрического контакта является большой расход серебра, высокое контактное сопротивление и нестабильность при коммутации электрического тока в агрессивной среде, содержащей сероводород и аммиак.

Цель изобретения - экономия серебра, снижение и сохранение стабильности конXI

Јь О

Ь О

тактного сопротивления в условиях агрессивной среды.

Указанная цель достигается тем, что в биметаллическом электрическом контакте, несущий слой которого выполнен из технически чистой меди, рабочий слой выполнен из спеченного материала на основе меди при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:

Ниобий12-15

Цирконий0,8-1,0

Оксид иттрия0,3-0,5

МедьОстальное

Анализ известных биметаллических контактов и прототипа показал, что материалы, из которых изготовлены контакты, не обеспечивают им такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно снижение контактного сопротивления и его стабилизацию при коммутации тока в агрессивных средах, стоимость материала прототипа значительно выше заявляемого материала.

Для экспериментальной проверки предлагаемого биметаллического электрического контакта было подготовлено девять образцов контактов с различным соотношением ингредиентов рабочего слоя контакта. Данные приведены в таблице. Рабочей частью контакта является плакирующий слой композиции на основе меди при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Ниобий12-15

Цирконий0,8-1,0

Оксид иттрия0,3-0,5

МедьОстальное

Прочность сцеплений рабочего и несущего слоя контактов не ниже прочности самой композиции рабочего слоя контакта вследствие того, что на границе рабочего и несущего слоев не образуются поры и отсутствует местный перегрев контакта во время работы, так как добавки ниобия, циркония и оксида иттрия тормозят процессы взаимной диффузии меди на границе несущего и рабочего слоев контакта,

Электроэрозионные испытания проводились в климатической камере со специальным приспособлением, позволяющим поддерживать заданные концентрации агрессивных газов и влажность в пределах 10-100%. Испытания проводились при концентрации аммиака 20 мг/м , сероводорода 15 мг/см3, углекислоты 0,2 %, влажности 90- 95%. Контактами коммутировался переменный ток силой 100 А. напряжением 220 В, при контактном нажатии 6,5 Н и количестве коммутационных циклов 50000. Контактное сопротивление измерялось методом вольтметра-амперметра с помощью цифрового вольтметра В7-35.

Испытания показывают, что контактное сопротивление предлагаемого биметаллического контакта после 50000 срабатываний в агрессивной среде в 2 раза ниже, чем в прототипе. Контактное сопротивление заявляемого контакта в процессе эксплуатации стабильное. Это связано с тем, что цирконий повышает коррозионную стойкость композиции за счет образования с медью двойных твердых растворов. Также оксид иттрия и цирконий под действием температуры дуги образуют на рабочей поверхности

контакта сложные, трудно возганяемые оксиды, которые стабилизируют контактное сопротивление и повышают электроэрозионную стойкость контакта.

Ниобий формирует гетерогенную структуру композиции и повышает твердость за

счет растворения его в медной матрице, что

стабилизирует контактное сопротивление и

повышает электроэрозионную стойкость.

В таблице представлены значения измерений изменения контактного сопротивления и стабильности в процессе испытаний после 50000 срабатываний,

Из таблицы следует, что материал заявляемого биметаллического контакта {образцы 2-7) обладает более низким и стабильным контактным сопротивлением в сравнении с прототипом за счет образования двойных твердых растворов циркония с медью, трудновозганяющихся оксидов иттрия и циркония, гетерогенной структуры материала, образованной ниобием,

Использование заявляемого материала позволит полностью заменить дифицитный и дорогостоящий металл - серебро, что значительно снизит стоимость контакта; снизить и стабилизировать контактное сопротивление, что повысит надежность работы, сократит затраты на их обслуживание. Заявляемые биметаллические контакты

использовались в автоматических выключателях типа АБ 2026. АЕ 2046, АЕ.2056, ВА 51-25, которые прошли испытания в производственных условиях на животноводческих комплексах и показали по надежности

и сроку службы положительный результат.

Формул.а изобретения Биметаллический электрический контакт, содержащий рабочий слой и несущий слой, выполненный из технически чистой меди, отличающийся тем, что, с целью экономии серебра, снижения и сохранения стабильности контактного сопротивления в условиях агрессивной среды, рабочий слой выполнен из спеченного материала на осно