RU2158976C1

RU2158976C1 - Electricity conducting lubricant

Info

Publication number: RU2158976C1
Application number: RU99119674A
Authority: RU
Inventors: Г.Ю. Авраменко; Н.Н. Дзекцер; В.А. Книгель; А.Б. Николаев; М.Д. Пукшанский; С.Я. Хайкин
Original assignee: Сертификационная автономная некоммерческая организация "Инженерный электротехнический центр"
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2000-11-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; manufacture of heavy-current and other contact connections. SUBSTANCE: conducting lubricant is composed of oil, additive, and metal powder; novelty is that silicone, polyester, or mineral oil, inorganic thixotropic additive, and highly dispersed copper or nickel powder are used for the purpose and, in addition, stabilizing agents are introduced, content of ingredients being as follows, mass percent: highly dispersed copper or nickel powder - 25-75; inorganic thixotropic additive - 2-10; stabilizing agents - up to 2; silicon, polyester, or mineral oil - the rest. Used as stabilizing agents are antioxidants and/or corrosion inhibitors. EFFECT: enlarged operating temperature range at optimal fluidity; improved quality of lubricant. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электропроводящим смазкам, применяемым при изготовлении электрических, преимущественно сильноточных контактных соединений. The invention relates to electrical engineering, in particular to conductive lubricants used in the manufacture of electrical, mainly high-current contact compounds.

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. It is known that to create a contact connection with minimal electrical and thermal resistance, it is necessary to achieve the optimal ratio between the actual contact area of microroughnesses of surfaces and contour area. This can be achieved only by choosing the ratios of the corresponding components of the lubricant: base, metal filler and additives.

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. The choice of components and their ratios is important in order to obtain the optimal fluidity of the lubricant, providing the necessary actual contact contact area and viscosity of the lubricant, ensuring its preservation in the contact area, which significantly affects its initial resistance and growth of resistance in operation.

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. So, for example, the well-known "Paste for connecting elements of power circuits of semiconductor converters" (see the description of the invention to a.s. N 1756940, class H 01 B 1/02, publ. In 1992), containing zinc oxide, aerosil , polymethylsiloxane liquid and copper electrolytic powder from dendritic particles (1) in the following ratio of components, wt. %: copper powder from dendritic particles of the form (I) 40-60, zinc oxide 10-30, aerosil 0.45-0.55, polymethylsiloxane liquid - the rest.

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. However, this analogue is a paste, the use of which worsens the contact properties due to low fluidity, respectively, a small actual contact area, which reduces its operational properties.

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. Known "Electrically conductive composition" (see the description of the invention to a. C. N 1665408, class H 01 B 1/22, publ. In 1991) containing an organic binder, highly dispersed nickel powder, the additive is diphenylamine, and as organic binder - lithium soap of stearic acid and mineral instrument oil of sulfate purification with the following content of components, wt. %: lithium soap of stearic acid 3.30-7.70, mineral instrument oil of sulfate purification 26.61-62.09, diphenylamine 0.09-0.21, fine nickel powder - the rest.

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. The disadvantages of this composition include the fact that the organic binder included in its composition, namely lithium soap of stearic acid, has limited thermal stability, and this, in turn, does not allow to expand the temperature limit of the composition.

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. Also known as "Electrically conductive lubricant" (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation N 2046412, CL H 01 In 1/20, publ. In 1995), which is adopted as a prototype.

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. Said electrically conductive lubricant contains an organic binder, mineral oil, an additive and a metal powder. A high molecular weight organic soap is used as an organic binder, a plasticizer is used as an additive, and copper powder is used as a metal powder in the following components, wt. %: high molecular weight organic soap 11.0-30.0, mineral oil 4.0-15.0, plasticizer 0.5-5.0, copper powder 50.0-60.0. Dibutyl phthalate was used as a plasticizer.

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. This lubricant has the same drawbacks as the previous analogue, namely, due to the limited thermal stability of the high molecular weight organic soap included in its composition, the upper temperature level is limited.

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. In addition, high molecular weight organic soap evaporates quickly enough, especially with increasing temperature, while changing the consistency of the lubricant, increasing its viscosity and hardening of the lubricant. All this leads to a decrease in its operational properties and a reduction in shelf life.

Задача предлагаемого изобретения заключается в создании электропроводящей смазки, используемой в широком температурном диапазоне с одновременным сохранением оптимальной текучести и повышением ее эксплуатационных свойств. The objective of the invention is to create an electrically conductive lubricant used in a wide temperature range while maintaining optimal fluidity and increasing its operational properties.

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.The problem is achieved in that the electrically conductive lubricant containing oil, an additive and a metal powder contains one of three oils - silicone, polyester or mineral, as an additive contains an inorganic thixotropic additive, as a metal powder - a highly dispersed powder of copper or nickel and additionally contains stabilizing additives in the following components, wt. %:
Fine powder of copper or nickel - 25 - 75
Inorganic thixotropic additive - 2 - 10
Stabilizing Additives - Up to 2
Oil (Silicone, or Polyester, or Mineral) - Else
As stabilizing additives, the lubricant contains antioxidants and / or corrosion inhibitors.

Применение в заявляемой электропроводящей смазке неорганической тиксотропной добавки позволяет регулировать ее вязкость, добиваясь получения оптимальной текучести. The use of the inventive electrically conductive lubricant inorganic thixotropic additives allows you to adjust its viscosity, achieving optimal flow.

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. In addition, oil (silicone, polyester or mineral) in combination with a thixotropic additive and a highly dispersed metal powder (copper or nickel) significantly expands the temperature range of the lubricant as a whole, increases its operational properties, and the absence of an organic binder in the lubricant (for example, high molecular weight organic soap , as in the prototype) increases its shelf life.

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). As a thixotropic additive can be used, for example, Aerosil 200 and 300 (silicon dioxide), grade C alumina, aluminum silicate and others (see D. Kardashov and A. Petrova. Polymer adhesives. Creation and use. M ., publishing house "Chemistry", 1983, p. 119 Thixotropic additives. Appendix 1 to the application materials).

Использование антиоксидантов, например Фенозан 23 или Диафен НН, в составе стабилизирующих добавок, препятствует окислению масла, содержащегося в смазке. The use of antioxidants, such as Phenosan 23 or Diafen NN, as part of stabilizing additives, prevents the oxidation of the oil contained in the lubricant.

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. Another component, which is also part of stabilizing additives, is an inhibitor that protects the metal of contact compounds from corrosion and the metal filler is a highly dispersed powder of copper or nickel.

Эти свойства стабилизирующих добавок существенно влияют как на качество смазки, повышая ее эксплуатационные свойства, так и на работоспособность контактных соединений. These properties of stabilizing additives significantly affect both the quality of the lubricant, increasing its operational properties, and the performance of contact joints.

Кроме того, благодаря выбранной композиции смазка приобретает консервирующие свойства. In addition, due to the selected composition, the lubricant acquires preservative properties.

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.Electrically conductive lubricant in the first stage is obtained by mixing all components, except for metal powder. Mixing is carried out in the mixer for 18 minutes at room temperature. The resulting mixture was kept in a heat chamber at t = 30 ^o - 40 ^o C for 10 minutes After that, a metal powder is added to the mixture and all components are mixed again in the mixer for 18 minutes at a temperature not lower than 18 ^o C.

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). The ratio of components indicated in the inventive conductive lubricant is optimal, since the objective of the invention is not achieved with ratios that go beyond the specified limits: there is no optimum fluidity and its performance deteriorates (the initial electrical resistance of the contact joints increases, the resistance increases over time and the temperature of the contacts).

Пределы содержания всех компонентов в составе смазки установлены экспериментально. The limits of the content of all components in the composition of the lubricant are established experimentally.

Результаты испытаний различных составов электропроводящей смазки сведены в таблицу и частично отображены на графиках. В таблице также представлен сопоставительный анализ заявляемой смазки с прототипом. The test results of various compositions of conductive lubricants are summarized in the table and partially displayed on the graphs. The table also presents a comparative analysis of the inventive lubricant with the prototype.

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.In FIG. 1 shows the dependence of the initial electrical contact resistance on the content of metal powder (for example, copper powder);
In FIG. 2 - dependence of the growth of electrical contact resistance on the content of copper powder;
In FIG. 3 - dependence of the initial electrical contact resistance on the content of copper powder with a fixed content of thixotropic additives (for example, silicon dioxide);
In FIG. 4 - dependence of the growth of electrical contact resistance on the content of copper powder at a fixed content of silicon dioxide;
In FIG. 5 - dependence of the initial electrical contact resistance on the content of silicon dioxide;
In FIG. 6 - dependence of the growth of electrical contact resistance on the content of silicon dioxide.

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.The analysis of the table and graphs confirms the optimality of the selected composition, and also shows the advantages of the claimed lubricant compared with the prototype: the temperature of the contact compounds during the flow of the rated current is 64 ^o C and 76 ^o C, respectively, the increase in electrical resistance when the contact compounds are heated to t ^o = 150 ^o C for 38 hours, respectively, 1.25 and 2.12 times.

Опытная партия смазки испытана в распределительных устройствах трансформаторных подстанций ОАО "ЛЕНЭНЕРГО", в ошиновках электролизеров Волховского алюминиевого завода и на других энергетических объектах. An experimental batch of lubricant was tested in switchgears of transformer substations of JSC "LENENERGO", in the busbars of electrolyzers of the Volkhov aluminum plant and at other power facilities.

Claims

1. An electrically conductive lubricant, mainly for high-current contact compounds, containing oil, an additive and a metal powder, characterized in that it contains one of three oils - silicone, polyester or mineral, as an additive contains an inorganic thixotropic additive, as a metal powder - a finely dispersed powder copper or nickel and additionally contains stabilizing additives in the following components, wt.%:
Fine powder of copper or nickel - 25 - 75
Inorganic thixotropic additive - 2 - 10
Stabilizing Additives - Up to 2
Oil (Silicone, or Polyester, or Mineral) - Else
2. The lubricant according to claim 1, characterized in that it contains antioxidants and / or corrosion inhibitors as stabilizing additives.