RU2229752C1 - Laminated electric contact - Google Patents

Laminated electric contact Download PDF

Info

Publication number
RU2229752C1
RU2229752C1 RU2002123999/09A RU2002123999A RU2229752C1 RU 2229752 C1 RU2229752 C1 RU 2229752C1 RU 2002123999/09 A RU2002123999/09 A RU 2002123999/09A RU 2002123999 A RU2002123999 A RU 2002123999A RU 2229752 C1 RU2229752 C1 RU 2229752C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
contact
layer
protrusions
silver
semi
Prior art date
Application number
RU2002123999/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002123999A (en
Inventor
М.П. Афонин (RU)
М.П. Афонин
М.Н. Овчинникова (RU)
М.Н. Овчинникова
Original Assignee
Афонин Михаил Петрович
Овчинникова Марина Николаевна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Афонин Михаил Петрович, Овчинникова Марина Николаевна filed Critical Афонин Михаил Петрович
Priority to RU2002123999/09A priority Critical patent/RU2229752C1/en
Publication of RU2002123999A publication Critical patent/RU2002123999A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2229752C1 publication Critical patent/RU2229752C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

FIELD: low-voltage switching devices. SUBSTANCE: laminated electric contact has silver-containing effective layer and copper or copper alloy auxiliary layer; open surface of auxiliary layer is embossed in the form of semi-spheres. Embossed semi-sphere diameter ranges between 0.5 and 1.0 mm. There are three such embossed semi-spheres. Introduction of embossed semi-spheres makes it possible to attain high current density at contacting points and complete fusion of semi-sphere material. EFFECT: enhanced reliability of contact welding to contact holder. 1 cl, 3 dwg, 2 ex

Description

Слоистый электрический контакт относится к технике создания электрических контактов для низковольтной коммутационной аппаратуры.Layered electrical contact refers to the technique of creating electrical contacts for low-voltage switching equipment.

Известен слоистый электрический контакт с рабочим слоем из материала на основе серебра и технологическим слоем из меди или ее сплавов [1]. Технологический слой в контакте служит для обеспечения прочного соединения контактов с контактодержателями коммутационных аппаратов методом точечной сварки или пайки.Known layered electrical contact with the working layer of a material based on silver and a technological layer of copper or its alloys [1]. The technological layer in the contact serves to ensure a solid connection of contacts with contact holders of switching devices by spot welding or soldering.

В патенте не содержится указания на наличие рельефа на технологическом слое, а из описания следует, что контакты вырубаются из прокатанной полосы и имеют плоскую поверхность технологического слоя. Поскольку технологический слой выполнен из меди или ее сплавов, это затрудняет приваривание контактов к контактодержателям, так как при большой поверхности контактирования свариваемых деталей требуется большой ток, который разрушает серебросодержащий рабочий слой. При низких токах не обеспечивается прочность соединения деталей.The patent does not indicate the presence of a relief on the technological layer, but from the description it follows that the contacts are cut out of the rolled strip and have a flat surface of the technological layer. Since the technological layer is made of copper or its alloys, this makes it difficult to weld the contacts to the contact holders, since with a large contact surface of the parts to be welded, a large current is required, which destroys the silver-containing working layer. At low currents, the strength of the connection of parts is not ensured.

Контакты с плоским технологическим слоем можно паять, прокладывая между спаиваемыми деталями кусочки вырубленного из фольги припоя. Однако описываемый контакт содержит слои на основе серебра и меди, которые в соприкасании друг с другом плавятся при температуре 779°С [2], образуя эвтектический расплав и разрушая контакт. Это ускоряет и удорожает и без того более трудоемкую по сравнению со сваркой технологию пайки, так как требует применения специальных среднеплавких, обычно серебросодержащих припоев (например, ПСр40 по ГОСТ 19738) и флюсов.Contacts with a flat technological layer can be soldered by laying pieces of solder cut from foil between the soldered parts. However, the described contact contains layers based on silver and copper, which in contact with each other melt at a temperature of 779 ° C [2], forming a eutectic melt and destroying the contact. This speeds up and increases the cost of the brazing technology, which is already more laborious compared to welding, since it requires the use of special medium-melting, usually silver-containing solders (for example, PSr40 according to GOST 19738) and fluxes.

Таким образом, недостатком известного слоистого контакта является его непригодность для крепления к контактодержателям коммутационных аппаратов методом точечной сварки.Thus, the disadvantage of the known layered contact is its unsuitability for fastening to the contact holders of switching devices by spot welding.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является контакт, изготавливаемый из биметаллической ленты, рабочий слой которой выполнен из композиции серебра с оксидами неблагородных металлов, а на технологический слой нанесен рельеф в виде продольных выступов [3].Closest to the proposed invention is a contact made of a bimetallic tape, the working layer of which is made of a composition of silver with base metal oxides, and a relief is applied to the technological layer in the form of longitudinal protrusions [3].

Рельеф на технологическом слое уменьшает поверхность соприкосновения контакта с контактодержателем. Соответственно при неизменной величине тока в сварочном импульсе плотность тока, проходящего через выступы, возрастает, и плавление материалов технологического слоя и контактодержателя можно обеспечить при величине тока, гораздо меньшей, по сравнению с величиной тока, необходимой для приваривания контактодержателя к плоской (без рельефа) поверхности технологического слоя.The relief on the technological layer reduces the contact surface of the contact with the contact holder. Accordingly, with a constant current in the welding pulse, the density of the current passing through the protrusions increases, and the melting of the materials of the technological layer and the contact holder can be achieved at a current value that is much lower than the current required to weld the contact holder to a flat (without relief) surface technological layer.

Однако это решение эффективно лишь для технологических слоев из серебра или сплавов на его основе. Для контактов с технологическим слоем из меди или ее сплавов, которые существенно хуже соединяются сваркой с контактодержателями из недрагоценных металлов по причине более высокой температуры плавления и повышенного содержания окислов в зоне сварки, такое решение недостаточно. При значениях сварного тока, когда серебросодержащий материал рабочего слоя еще не разрушается, прочность сварного соединения получается недостаточно высокой.However, this solution is effective only for technological layers of silver or alloys based on it. For contacts with the technological layer of copper or its alloys, which are much worse connected by welding with contact holders made of base metal due to the higher melting temperature and high content of oxides in the welding zone, this solution is not enough. When the values of the weld current, when the silver-containing material of the working layer is not yet destroyed, the strength of the welded joint is not high enough.

Таким образом, недостатком слоистого контакта с рельефным технологическим слоем в виде продольных выступов является низкая прочность соединения с контактодержателем методом точечной сварки в случае, если материал технологического слоя выполнен из меди или ее сплавов.Thus, the disadvantage of layered contact with a relief technological layer in the form of longitudinal protrusions is the low strength of the connection with the contact holder by the spot welding method if the material of the technological layer is made of copper or its alloys.

При создании изобретения ставилась задача повышения прочности сварки контактодержателя и слоистого электрического контакта с технологическим слоем из меди или ее сплавов.When creating the invention, the task was to increase the strength of welding of the contact holder and layered electrical contact with the technological layer of copper or its alloys.

Получение этого технического эффекта достигается тем, что в слоистом электрическом контакте с серебросодержащим рабочим слоем и технологическим слоем из меди или сплава меди, открытая поверхность технологического слоя выполнена с рельефом в виде выступов в форме полусфер. Причем величина диаметра полусфер выступов рельефа находится в пределах (0,5-1,0) мм, а количество выступов рельефа не менее трех.Obtaining this technical effect is achieved by the fact that in a layered electrical contact with a silver-containing working layer and a technological layer of copper or a copper alloy, the open surface of the technological layer is made with a relief in the form of protrusions in the form of hemispheres. Moreover, the diameter of the hemispheres of the protrusions of the relief is in the range (0.5-1.0) mm, and the number of protrusions of the relief is at least three.

Ограничение размера выступов обусловлено, с одной стороны (минимальный диаметр), необходимостью предотвратить возникновение электрического разряда между плоской частью технологического слоя и контактодержателем, а с другой стороны (максимальный диаметр), необходимостью обеспечить полное расплавление материала в выступе для надежного соединения технологического слоя и контактодержателя.The limitation of the size of the protrusions is caused, on the one hand (minimum diameter), by the need to prevent the occurrence of an electric discharge between the flat part of the technological layer and the contact holder, and on the other hand (maximum diameter), by the need to ensure complete melting of the material in the protrusion for reliable connection of the technological layer and the contact holder.

Применение полусферических выступов позволяет достигнуть большой плотности тока по местам касания и расплавления материала выступов, вплоть до предельных значений тока в сварочном импульсе, при которых возможно разрушение серебросодержащего рабочего слоя.The use of hemispherical protrusions allows to achieve a high current density at the points of contact and melting of the material of the protrusions, up to the limiting values of the current in the welding pulse, at which the destruction of the silver-containing working layer is possible.

Количество выступов - не менее трех - обусловлено обеспечением устойчивости контакта при его установке на контактодержатель до начала сварки.The number of protrusions - at least three - is due to the stability of the contact when it is installed on the contact holder before welding.

Способ поясняется чертежамиThe method is illustrated by drawings.

Фигура 1 - слоистый электрический контакт с продольными рельефными выступами на открытой поверхности технологического слоя (прототип).Figure 1 - layered electrical contact with longitudinal relief projections on the open surface of the technological layer (prototype).

Фигура 2 - слоистый электрический контакт с полусферическими рельефными выступами на открытой поверхности технологического слоя.Figure 2 - layered electrical contact with hemispherical embossed protrusions on the open surface of the technological layer.

На фиг.1 слоистый электрический контакт состоит из рабочего слоя 1 и технологического слоя 2, имеющего продольные, на всю длину контакта, скругленные выступы 3.In Fig. 1, a layered electrical contact consists of a working layer 1 and a technological layer 2 having longitudinal, rounded protrusions 3 over the entire length of the contact.

На фиг.2 слоистый электрический контакт состоит из рабочего слоя 1 и технологического слоя 2, имеющего полусферические выступы 3 в количестве 3 (фиг.2а) и 5 (фиг.2б) штук.In Fig.2, a layered electrical contact consists of a working layer 1 and a technological layer 2 having hemispherical protrusions 3 in the amount of 3 (Fig.2a) and 5 (Fig.2b) pieces.

На этих фигурах: h - высота выступающего элемента рельефа; b - ширина продольного выступа; D - диаметр полусферического выступа.In these figures: h is the height of the protruding relief element; b is the width of the longitudinal protrusion; D is the diameter of the hemispherical protrusion.

Понятно, что даже наличие двух продольных выступов (минимальное количество для обеспечения устойчивости контакта) на фиг.1 приводит к большей площади касания между технологическим слоем контакта и контактодержателем, чем в случае полусферических выступов на фиг.2. Следовательно, применение полусферических выступов позволяет достигнуть большей плотности тока по местам касания и полного расплавления материала выступов, что обеспечит надежное приваривание контакта к контактодержателю.It is clear that even the presence of two longitudinal protrusions (the minimum amount to ensure contact stability) in FIG. 1 leads to a larger contact area between the contact technological layer and the contact holder than in the case of hemispherical protrusions in FIG. 2. Therefore, the use of hemispherical protrusions allows to achieve a higher current density at the points of contact and the complete melting of the material of the protrusions, which will ensure reliable welding of the contact to the contact holder.

Слоистый электрический контакт изготавливают следующим образом.Layered electrical contact is made as follows.

Методом соосаждения получают мелкодисперсную смесь серебро-оксид металла или методом механического смешивания смесь порошков серебра и никеля. Подготавливают порошки меди и смеси меди с другими элементами (например, никелем).A silver-metal oxide fine mixture is obtained by coprecipitation or a mixture of silver and nickel powders is obtained by mechanical mixing. Copper powders and copper mixtures with other elements (e.g. nickel) are prepared.

Из изготовленных порошков и порошковых смесей прессуют слоистую заготовку с рабочим слоем из композиции серебро-оксид металла и технологическим слоем из меди или ее композиции с другими элементами. Удельное давление прессования (2-5) т/см2. Затем слоистую заготовку спекают и прокатывают в полосу толщиной от 0,5 до 2 мм, являющейся обычной толщиной контактов. Затем из полосы вырубают цилиндрические заготовки контактов диаметром (3-6) мм или прямоугольные заготовки размером от 3х3 до 12х12 мм. После этого заготовки контактов подвергают калибровке в закрытых матрицах. Пуансон, давящий на заготовку контакта со стороны технологического слоя, имеет углубления, соответствующие обратному рельефу, который необходимо нанести на контакт.From the manufactured powders and powder mixtures, a layered preform is pressed with a working layer of a silver-metal oxide composition and a technological layer of copper or its composition with other elements. The specific pressing pressure (2-5) t / cm 2 . Then the laminated preform is sintered and rolled into a strip with a thickness of 0.5 to 2 mm, which is the usual thickness of the contacts. Then, cylindrical blanks of contacts with a diameter of (3-6) mm or rectangular blanks ranging in size from 3x3 to 12x12 mm are cut out of the strip. After that, the contact blanks are calibrated in closed matrices. The punch, pressing on the contact blank from the technological layer, has recesses corresponding to the inverse relief that must be applied to the contact.

Размеры полусферических выступов, формируемых этим способом на технологическом слое контакта, контролируют в инструментальном микроскопе и металлографически на поперечном сечении шлифов.The dimensions of the hemispherical protrusions formed by this method on the technological contact layer are controlled in an instrumental microscope and metallographically on a cross section of thin sections.

В качестве конкретных примеров изготовления слоистого электрического контакта с рельефом в виде полусфер на технологическом слое представлены контакты прямоугольной формы с размерами в плане 3,5×3,5 мм и толщиной 1,2 мм.As specific examples of the manufacture of a layered electrical contact with a hemispherical relief on the technological layer, rectangular contacts with dimensions of 3.5 × 3.5 mm and a thickness of 1.2 mm are presented.

Пример 1Example 1

Рабочий слой: серебро - 12,5 мас.% оксида кадмия.Working layer: silver - 12.5 wt.% Cadmium oxide.

Технологический слой - медь - 10 мас.% никеля.The technological layer is copper - 10 wt.% Nickel.

5 полусферических выступов диаметром 0,8±0,1 мм (высота выступа 0,4 мм).5 hemispherical protrusions with a diameter of 0.8 ± 0.1 mm (protrusion height 0.4 mm).

Пример 2Example 2

Рабочий слой - серебро - 8,0 мас.% оксида олова.The working layer is silver - 8.0 wt.% Tin oxide.

Технологический слой - медь - 10 мас.% никеля.The technological layer is copper - 10 wt.% Nickel.

3 полусферических выступа диаметром 1,0±0,1 мм (высота выступа 0,5 мм).3 hemispherical protrusions with a diameter of 1.0 ± 0.1 mm (protrusion height 0.5 mm).

Для оценки прочности сварного соединения на базе НПО “Благовест” (г. Истра) были произведены испытания десяти вариантов выполнения контактов, в том числе два варианта слоистого электрического контакта (с двумя и тремя рельефными продольными выступами на открытой поверхности технологического слоя), взятого за прототип. В качестве примеров контактов по заявляемому изобретению испытывались контакты с серебросодержащим рабочим слоем (серебро - оксид кадмия, серебро - оксид олова и серебро-никель) и технологическим слоем из меди или сплава меди с никелем. У технологического слоя открытая поверхность была выполнена с рельефом в виде трех или пяти полусферических выступов, имеющих различный диаметр (от 0,35 до 1,2 мм).To assess the strength of the welded joint on the basis of NPO Blagovest (Istra), ten contact options were tested, including two versions of layered electrical contact (with two and three longitudinal relief projections on the open surface of the technological layer), taken as a prototype . As examples of contacts according to the claimed invention, contacts were tested with a silver-containing working layer (silver - cadmium oxide, silver - tin oxide and silver-nickel) and a technological layer of copper or a copper alloy with nickel. At the technological layer, the open surface was made with a relief in the form of three or five hemispherical protrusions having different diameters (from 0.35 to 1.2 mm).

Оценку прочности соединения производили по показателю усилия среза на установке для испытаний на разрыв 1231 У10 по границе сварного соединения контакта с пластиной контактодержателя из латуни Л63 толщиной 0,5 мм. Приварку контактов к контактодержателям осуществляли на установке точечной сварки типа МТ-7.01 при силе тока в сварочном импульсе 4,5 кА и длительности сварочного импульса 50 мсек.The strength of the joint was evaluated according to the shear force in the installation for tensile testing 1231 U10 at the boundary of the welded joint of the contact with the contact holder plate made of brass L63 with a thickness of 0.5 mm. The welding of contacts to contact holders was carried out on a spot welding machine of the MT-7.01 type with a current strength in the welding pulse of 4.5 kA and a duration of the welding pulse of 50 ms.

Результаты испытаний показали, что усилие среза по границе сварного соединения контакта с пластиной контактодержателя для прототипа с тремя продольными полосами составляет 110 Н, а с двумя - 150 Н.The test results showed that the shear force at the boundary of the welded joint of the contact with the contact holder plate for the prototype with three longitudinal strips is 110 N, and with two - 150 N.

Усилие среза по границе сварного соединения контакта с пластиной контактодержателя для заявляемого изобретения, но при диаметре полусферических выступов менее 0,5 мм и более 1,0 мм составляет соответственно 80 и 170 Н.The shear force at the boundary of the welded joint of the contact with the contact holder plate for the claimed invention, but with a hemispherical protrusion diameter of less than 0.5 mm and more than 1.0 mm, respectively, is 80 and 170 N.

Усилие среза по границе сварного соединения контакта с пластиной контактодержателя для заявляемого изобретения при диаметре полусферических выступов от 0,5 мм до 1,0 мм и количестве этих выступов: 3 или более находится в пределах 290-460 Н.The shear force at the boundary of the welded joint of the contact with the contact holder plate for the claimed invention with a diameter of hemispherical protrusions from 0.5 mm to 1.0 mm and the number of these protrusions: 3 or more is in the range 290-460 N.

Таким образом, испытания подтвердили, что прочность сварного соединения у заявленного контакта существенно выше, чем у прототипа. Кроме того, показали, что заявленный диапазон диаметра полусферических выступов (0,5 мм-1,0 мм) играет существенную роль для прочности сварного соединения. Количество выступов (3 или 5) оказывает влияние только на удобство процесса приваривания.Thus, the tests confirmed that the strength of the welded joint at the claimed contact is significantly higher than that of the prototype. In addition, it was shown that the claimed diameter range of hemispherical protrusions (0.5 mm-1.0 mm) plays a significant role for the strength of the welded joint. The number of protrusions (3 or 5) affects only the convenience of the welding process.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ №2033653 C1, 20.04.1995.1. RF patent No. 2033653 C1, 04/20/1995.

2. Хансен М., Андерко К. Структура двойных сплавов. Справочник, т. 1, с. 31-34.2. Hansen M., Anderko K. The structure of double alloys. Handbook, t. 1, p. 31-34.

3. Патент РФ №2069023 C1, 10.11.1996.3. RF patent No. 2069023 C1, 11/10/1996.

Claims (1)

Слоистый электрический контакт с серебросодержащим рабочим слоем и технологическим слоем из меди или сплава меди с недрагоценным металлом, открытая поверхность которого выполнена с рельефом в виде выступов, отличающийся тем, что выступы рельефа имеют форму полусфер, величина диаметра которых находится в пределах 0,5÷1,0 мм, а количество выступов рельефа - не менее трех.Laminated electrical contact with a silver-containing working layer and a technological layer of copper or a copper alloy with a base metal, the open surface of which is made with a relief in the form of protrusions, characterized in that the protrusions of the relief have the shape of hemispheres, the diameter of which is in the range 0.5 ÷ 1 , 0 mm, and the number of relief ledges is at least three.
RU2002123999/09A 2002-09-11 2002-09-11 Laminated electric contact RU2229752C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123999/09A RU2229752C1 (en) 2002-09-11 2002-09-11 Laminated electric contact

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123999/09A RU2229752C1 (en) 2002-09-11 2002-09-11 Laminated electric contact

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002123999A RU2002123999A (en) 2004-03-20
RU2229752C1 true RU2229752C1 (en) 2004-05-27

Family

ID=32678879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123999/09A RU2229752C1 (en) 2002-09-11 2002-09-11 Laminated electric contact

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2229752C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002123999A (en) 2004-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4107758A (en) Fused oil filled capacitor
DE3716391C2 (en)
JPWO2009041246A1 (en) Contact member manufacturing method, contact member and switch
US4345130A (en) Electrical contact
US3489531A (en) Multilayer sintered contact body
US4488137A (en) Composite fuse links employing dissimilar fusible elements in a series
WO2014178155A1 (en) Rivet contact and method for producing same
DE602004006903T2 (en) Thermal fuse with power function
CN105874553B (en) Electrical fuse element, fuse, method, paster fuse and the patch circuit for producing fuse
US4681702A (en) Sintered, electrical contact material for low voltage power switching
JP2010251716A (en) Solid electrolytic capacitor, and method of manufacturing the same
US20080199716A1 (en) Multiple Component Electrical Contact
EP0155322A1 (en) Electrode of vacuum breaker
RU2229752C1 (en) Laminated electric contact
US4634824A (en) Miniaturized electric contact assembly for microswitch
KR0124483B1 (en) Process of making electrode
JP2001138069A (en) Welded body of different kinds of metal materials, arc contactor and contactor
KR102211658B1 (en) Tape-type contact material and its manufacturing method
JPH10162704A (en) Thermal fuse
EP3481576A1 (en) Use of an alloy as a brazing alloy for an electric switch braze joint, an electric switch braze joint, an electric switch and a method of producing an electric switch braze joint
US2221286A (en) Electric contact
US3225276A (en) Electrical capacitor with thermal fuse
US4777558A (en) Electronic device
US3288971A (en) Electrical contact element and subassembly
US3829648A (en) Make and break electrical contact