RU2026580C1

RU2026580C1 - Caked material on the basis of silver for electrical contacts

Info

Publication number: RU2026580C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Кохановский; Галина Николаевна Братерская; Татьяна Александровна Донцова; Виталий Адамович Наливайко; Владимир Викторович Коробский; Валерий Викторович Гриневич; Владимир Евдокимович Косматый
Original assignee: Украинский государственный аграрный университет
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: proposed material has the following composition, wt.-%: cobalt oxide 0.5-2.0; yttrium oxide 0.5-1.5; graphite 1-2, and silver - the rest. EFFECT: enhanced quality of caked material. 1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии и электротехнике, в частности к материалам для электрических контактов, используемым в коммутационных аппаратах типа: переключатели, реле, электромагнитные пускатели. The invention relates to powder metallurgy and electrical engineering, in particular to materials for electrical contacts used in switching devices of the type: switches, relays, electromagnetic starters.

Материалом для электрических контактов, применяемым в настоящее время, является серебро или сплавы и композиции на основе серебра. Current contact material for electrical contacts is silver or silver-based alloys and compositions.

Основной их недостаток - низкие электроэрозионная стойкость и механическая прочность, повышенная склонность к свариванию. Their main disadvantage is low electrical discharge resistance and mechanical strength, increased tendency to weld.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является материал для электрических контактов при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
Цирконий 2,0-3,0
Оксид иттрия 0,3-1,0
Серебро Остальное
Недостатком известного контактного материала являются невысокие твердость, прочность и низкая электрическая износостойкость.The closest in technical essence to the invention is a material for electrical contacts in the following ratio of ingredients, wt. %:
Zirconium 2.0-3.0
Yttrium oxide 0.3-1.0
Silver Else
A disadvantage of the known contact material is low hardness, strength and low electrical wear resistance.

Целью изобретения является повышение микротвердости и электроэрозионной стойкости спеченного материала. The aim of the invention is to increase the microhardness and electrical discharge resistance of the sintered material.

Поставленная цель достигается за счет введения в материал на основе серебра, содержащий оксид иттрия, оксида кобальта и графита при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Оксид кобальта 0,5-2,0
Оксид иттрия 0,5-1,5
Графит 1,0-2,0
Серебро Остальное
Электроэрозионная стойкость материала повышается вследствие дисперсного упрочнения серебряной матрицы оксидами кобальта и иттрия; гашения электрической дуги углекислым газом СО₂ и окислом углерода СО, образующимися при взаимодействии графита и оксида иттрия; образования гетерогенной структуры материала частицами, имеющими разные температуры плавления, разложения и сублимации, создания направленных перемещающихся горизонтальных потоков тепла, в результате чего часть тепловой энергии, аккумулируемой серебром, снижается.This goal is achieved by introducing into a material based on silver containing yttrium oxide, cobalt oxide and graphite in the following ratio of ingredients, wt.%:
Cobalt oxide 0.5-2.0
Yttrium oxide 0.5-1.5
Graphite 1.0-2.0
Silver Else
The erosion resistance of the material is increased due to dispersed hardening of the silver matrix by cobalt and yttrium oxides; extinction of the electric arc by carbon dioxide CO ₂ and carbon monoxide CO, resulting from the interaction of graphite and yttrium oxide; the formation of a heterogeneous structure of the material by particles having different melting, decomposition and sublimation temperatures, the creation of directed moving horizontal heat fluxes, as a result of which the part of the thermal energy accumulated by silver is reduced.

Твердость заявляемого материала повышается вследствие разложения окислов кобальта Со₃О₄ на составляющие Со₂О₃ и СоО, при температуре 1240^оС (Со₃)₄ = =Со₂О₃ + СоО). Оксид кобальта Со₂О₃ повышает твердость серебряной матрицы и сохраняет ее мелкодисперсную микроструктуру; образования карбидов иттрия при 3700^оС (2 Y₂O₃ + 6 С ->> Y₄C₃ + 3 СО₂).The hardness of the claimed material is increased due to the decomposition of cobalt oxide Co ₃ O ₄ into components Co ₂ O ₃ and CoO at a temperature of ¹²⁴⁰ C (CO ₃₎ ₄ = Co ₂ O ₃ + CoO). Cobalt oxide Co ₂ O ₃ increases the hardness of the silver matrix and retains its finely divided microstructure; formation of yttrium carbides at 3700 ^о С (2 Y ₂ O ₃ + 6 С - >> Y ₄ C ₃ + 3 СО ₂ ).

Для экспериментальной проверки заявляемого состава компонентов было подготовлено восемь смесей ингредиентов (см.таблицу). For experimental verification of the claimed composition of the components, eight mixtures of ingredients were prepared (see table).

Материалы получали методами порошковой металлургии, включающими приготовление шихты из смеси порошков серебра, оксида кобальта, оксида иттрия и графита. Величина зерен составных частей компонентов составляла до 40 мкм. The materials were obtained by powder metallurgy methods, including the preparation of a mixture from a mixture of powders of silver, cobalt oxide, yttrium oxide and graphite. The grain size of the component parts was up to 40 μm.

Материал прессовали в брикеты с давлением 50 МПа с последующим их спекании при 300-320^оС, давлением 800 МПа с выдержкой 10 мин, прокатке и волочении проволоки с промежуточным отжигом при 400^оС в течение 1 ч в аргоне.The material compressed into briquettes with a pressure of 50 MPa, followed by sintering at 300-320 ^{° C,} a pressure of 800 MPa with an exposure of 10 min, wire drawing and rolling with intermediate annealing ^at 400 ° C for 1 h under argon.

Микротвердость измеряли с помощью прибора ПМТ-3 при нагрузке 0,2 Н. Microhardness was measured using a PMT-3 device at a load of 0.2 N.

Электроэрозионные испытания проводились при коммутации постоянного тока силой 2 А, напряжением 36 В, при контактном нажатии 0,2 Н, и количестве коммутационных циклов 50000. Контактное сопротивление измерялось методом вольтметра-амперметра с помощью цифрового вольтметра В7-35. Изменение массы контактов определялось путем взвешивания на аналитических весах ВЛА-200М. Electroerosion tests were carried out with DC switching with a power of 2 A, voltage of 36 V, with a contact pressure of 0.2 N, and the number of switching cycles of 50,000. Contact resistance was measured by a voltmeter-ammeter method using a V7-35 digital voltmeter. The change in the mass of contacts was determined by weighing on an analytical balance VLA-200M.

Результаты испытаний заявляемого спеченного материала и прототипа приведены в таблице. The test results of the inventive sintered material and prototype are shown in the table.

Из таблицы следует, что заявляемый спеченный материал на основе серебра для электрических контактов (образцы 4-7) обладает значительно более высокой электроэрозионной стойкостью и твердостью по сравнению с прототипом, что свидетельствует о перспективности использования нового материала для повышения ресурса контактных узлов. The table shows that the inventive sintered material based on silver for electrical contacts (samples 4-7) has a significantly higher electrical discharge resistance and hardness compared to the prototype, which indicates the promise of using a new material to increase the resource of contact nodes.

Увеличение количества вводимых добавок (образец 8) снижает электроэрозионную стойкость контактного материала, а их уменьшение - к снижению твердости и электроэрозионной стойкости (образец 3). An increase in the amount of added additives (sample 8) reduces the erosion resistance of the contact material, and their decrease leads to a decrease in hardness and electroerosion resistance (sample 3).

Использование заявляемого материала позволит повысить электроэрозионную стойкость материала за счет создания гетерогенной структуры и дисперсного упрочнения серебряной матрицы; повысить твердость, путем разложения окислов кобальта при 1240^оС, что дает возможность использовать данный материал в среде с температурой до 500^оС.The use of the inventive material will improve the erosion resistance of the material by creating a heterogeneous structure and dispersed hardening of the silver matrix; increase the hardness by decomposition of cobalt oxide at 1240 ^{° C,} which makes it possible to use this material in an environment with a temperature up to 500 ° ^C.

Claims

SINTERED MATERIAL BASED ON SILVER FOR ELECTRICAL CONTACTS, containing yttrium oxide, characterized in that it additionally contains cobalt oxide and graphite in the following ratio of components, wt.%:
Cobalt oxide - 0.5 - 2.0
Yttrium oxide - 0.5 - 1.5
Graphite - 1.0 - 2.0
Silver - Else