RU2380781C1 - Material for electric contacts and method for manufacturing of electric contacts - Google Patents
Material for electric contacts and method for manufacturing of electric contacts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380781C1 RU2380781C1 RU2008139279/09A RU2008139279A RU2380781C1 RU 2380781 C1 RU2380781 C1 RU 2380781C1 RU 2008139279/09 A RU2008139279/09 A RU 2008139279/09A RU 2008139279 A RU2008139279 A RU 2008139279A RU 2380781 C1 RU2380781 C1 RU 2380781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contacts
- base
- graphite
- contact
- metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Contacts (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к электротехнике, преимущественно к материалам, служащим для изготовления электрических контактов низковольтной аппаратуры. Могут быть использованы в электромеханических реле, для устройств сигнализации, централизации и блокировки (устройства СЦБ) на железнодорожном транспорте, для которых необходимы высокая надежность и большой ресурс, более миллиона циклов замыкания и размыкания электрических контактов. Отличительной особенностью условий работы низковольтной аппаратуры является наличие при замыкании контактов ударных нагрузках и больших коммутирующих токов.The invention relates to electrical engineering, mainly to materials used for the manufacture of electrical contacts of low-voltage equipment. They can be used in electromechanical relays, for signaling, centralization and blocking devices (signaling devices) in railway transport, which require high reliability and a long service life, more than a million cycles of closing and opening of electrical contacts. A distinctive feature of the operating conditions of low-voltage equipment is the presence of shock loads and large switching currents when the contacts are closed.
Материалы, из которых изготавливают электрические контакты, должны обладать комплексом свойств. Так контактные поверхности материала, входящие в соприкосновение с ответными контактами, должны иметь высокое сопротивление окислению и электрической эрозии в состоянии замыкания и размыкания контактов, незначительную склонность к свариванию с ответными контактами, хорошей теплопроводностью и электропроводностью при высокой стабильности переходного сопротивления в замкнутом состоянии контактов.The materials from which electrical contacts are made must have a set of properties. So, the contact surfaces of the material that come into contact with the response contacts should have high oxidation and electrical erosion resistance in the state of contact closure and opening, a slight tendency to weld with response contacts, good thermal conductivity and electrical conductivity with high stability of the transition resistance in the closed state of the contacts.
Эти жесткие и противоречивые требования возможно удовлетворить только путем создания композиционных материалов. Так, высокие электротехнические и электроэрозионные свойства достигаются путем создания композиционных материалов на основе графита с добавлением в различных пропорциях меди, никеля, кобальта, алюминия, серебра. (Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справочник/Под ред. И.М.Федорченко. - Киев: Наукова думка, 1985, стр.442).These tough and contradictory requirements can only be satisfied by creating composite materials. So, high electrical and electrical discharge properties are achieved by creating composite materials based on graphite with the addition of copper, nickel, cobalt, aluminum, silver in various proportions. (Powder metallurgy. Materials, technology, properties, applications: Handbook / Ed. I.M. Fedorchenko. - Kiev: Naukova Dumka, 1985, p. 422).
Известен материал для изготовления электрических контактов, содержащий 3-10 мас.% графита и серебро остальное (П. РФ №2110100, опубл. 1998 г.).Known material for the manufacture of electrical contacts, containing 3-10 wt.% Graphite and silver the rest (P. RF No. 2110100, publ. 1998).
Известен также материал для электроконтактов, принятый за прототип, содержащий 38-44 мас.% остальное графит (ТУ 16-538.158-72.4).Also known material for electrical contacts, adopted for the prototype, containing 38-44 wt.% The rest of the graphite (TU 16-538.158-72.4).
Недостатком известных материалов является высокая склонность к свариванию, особенно в период приработки контактов, когда пятно контакта еще не сформировалось. В этот период также неустойчивы показания переходного сопротивления.A disadvantage of the known materials is a high tendency to weld, especially during the running-in period of the contacts, when the contact spot has not yet formed. During this period, the readings of the transition resistance are also unstable.
Задачей заявляемого изобретения является повышение ресурса работы электрических контактов.The task of the invention is to increase the service life of electrical contacts.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в устранении сваривания контактов, обеспечении стабильности показаний переходного сопротивления в период приработки контактов.The technical result achieved in the process of solving the problem lies in eliminating the welding of contacts, ensuring the stability of the readings of the transition resistance during the running-in period of the contacts.
Указанный технический результат достигается заявляемым материалом для изготовления контактов, содержащим графитовую основу и металлические добавки, при этом графическая основа выполнена с пористостью не более 20 об.%, а металлические добавки распределены в объеме графитовой основы дискретно и неравномерно по концентрации от максимальной в поверхностных слоях уменьшающейся до нуля в глубь основы.The specified technical result is achieved by the claimed material for the manufacture of contacts containing a graphite base and metal additives, while the graphic base is made with a porosity of not more than 20 vol.%, And metal additives are distributed in the volume of the graphite base discretely and unevenly in concentration from the maximum in the surface layers decreasing to zero deep into the basics.
С помощью заявляемого изобретения решается техническая задача получения материала, не склонного к свариванию контактов в процессе всего периода работы контактов, имеющего стабильные показаниями переходного сопротивления в период приработки контактов с одновременным повышением ресурса работы контактов.Using the claimed invention, the technical problem of obtaining a material that is not inclined to weld contacts during the entire period of operation of the contacts, having stable readings of the transition resistance during the running-in period of the contacts with a simultaneous increase in the service life of the contacts, is solved.
Для изготовления заявляемого материала предлагается способ, уровень техники которого известен из способа, в котором материалы для контактов изготавливают спеканием. Из спеченных заготовок изготавливают контакты нужных размеров и форм (стр.191-192. Г.А.Либенсон. Производство порошковых изделий. - М.: Металлургия. 1980.-240).For the manufacture of the inventive material, a method is proposed, the prior art of which is known from a method in which contact materials are made by sintering. Contacts are made from sintered billets of the required sizes and shapes (p. 191-192. G. A. Libenson. Production of powder products. - M.: Metallurgy. 1980.-240).
Недостаток известного способа заключается в сложности технологических способов спекания и невозможности получения материала с дискретным и неравномерным распределением по концентрации от поверхности в глубь основы.The disadvantage of this method lies in the complexity of technological methods of sintering and the inability to obtain a material with a discrete and uneven distribution of concentration from the surface into the depths of the base.
Этот недостаток устраняется заявляемым способом, состоящим в предварительном изготовлении заготовки контакта размерной обработкой из графита. Затем одним из физических или химических методов осаждения металлов вносят в основу металлические добавки, а после, в случае образования сплошного (не дискретного) слоя на поверхности, предназначенной для контактирования с ответным контактом, методом размерной обработки удаляют этот слой.This disadvantage is eliminated by the claimed method, which consists in the preliminary manufacture of the contact blank by dimensional processing from graphite. Then, using one of the physical or chemical methods of metal deposition, metal additives are introduced into the base, and then, in the case of the formation of a continuous (non-discrete) layer on the surface intended for contacting with the return contact, this layer is removed by the dimensional processing method.
Новым, не обнаруженным при анализе научно-технической и патентной литературы, в заявляемом изобретении является то, что материал для электрических контактов, содержащий в качестве основы графит, перед внесением металлических добавок серебра и/или иного металла, и/или их композиции имеет пористость не более 20 об.%. Металлические добавки, распределенные в объеме основы дискретно и неравномерно, имеют максимальную концентрацию в поверхностных слоях и уменьшаются от поверхности в глубь основы до нуля. А в способе его получения первоначально из графита, имеющего пористость не более 20 об.%, методом размерной обработки изготавливают заготовку контакта. Затем одним из физических или химических методов осаждения металлов вносят в основу металлические добавки. В случае образования сплошного слоя на поверхности, предназначенной для контактирования с ответным контактом, методом размерной обработки снимают сплошной слой.New, not found in the analysis of scientific, technical and patent literature, in the claimed invention is that the material for electrical contacts, containing graphite as a base, before the addition of metallic additives of silver and / or another metal, and / or their composition has a porosity not more than 20 vol.%. Metal additives distributed in the volume of the base discretely and unevenly have a maximum concentration in the surface layers and decrease from the surface deep into the base to zero. And in the method for producing it initially from graphite having a porosity of not more than 20 vol.%, A contact blank is made by the method of dimensional processing. Then, using one of the physical or chemical methods of metal deposition, metal additives are introduced into the base. In the case of the formation of a continuous layer on the surface intended for contacting with the reciprocal contact, a continuous layer is removed by the method of dimensional processing.
Предлагаемый материал для электрических контактов и способ его изготовления имеют изобретательский уровень, так как для специалиста ни материал, ни способ его изготовления явным образом не следуют из уровня техники. Детальное исследование механизмов износа при разрушении контактов по имеющимся публикациям (см. Мышкин Н.К и др. Электрические контакты. Издательский Дом «Интеллект») и исследования, проведенные авторами, позволили сформулировать требования к свойствам основы материала и его поверхности. Так, наличие пористости в поверхностном слое и основе материала, состоящего из графита, не способствует образованию объемов расплавленного металла в опорных точках контакта при его замыкании и размыкании, т.е. сваривание контактов в процессе всего периода работы контактов не происходит. Авторами установлено, что в композиционных материалах на основе графита максимальное содержание концентрации металлов и их соединений в поверхностном слое необходимо только в первоначальный период приработки контактов, это примерно десятая часть всего периода работы контактов. Поры, имеющиеся в материале основы, позволяет внести металлическую добавку дискретно и неравномерно по концентрации от максимальной на поверхности и уменьшающуюся до нуля в глубь основы.The proposed material for electrical contacts and the method of its manufacture have an inventive step, since for a specialist neither the material nor the method of its manufacture explicitly follow from the prior art. A detailed study of the wear mechanisms during contact failure according to available publications (see Myshkin N.K. et al. Electrical Contacts. Intellect Publishing House) and the studies conducted by the authors made it possible to formulate requirements for the properties of the base material and its surface. Thus, the presence of porosity in the surface layer and the base of a material consisting of graphite does not contribute to the formation of volumes of molten metal at the contact points of contact when it is closed and opened, i.e. welding of contacts during the entire period of operation of the contacts does not occur. The authors found that in composite materials based on graphite, the maximum concentration of metals and their compounds in the surface layer is necessary only in the initial period of running in of contacts, this is about a tenth of the entire period of work of contacts. The pores present in the base material allows the metal additive to be introduced discretely and unevenly in concentration from the maximum on the surface and decreasing to zero deep into the base.
Наличие повышенного содержания металлических добавок в поверхностном слое способствует быстрому образованию оптимального пятна контакта, а наличие пористости не способствует накоплению продуктов износа, к которым следует отнести образующиеся окислы внесенных металлов, и образованию непроводящего слоя приводящего к нарушению проводимости контактов.The presence of a high content of metal additives in the surface layer contributes to the rapid formation of an optimal contact spot, and the presence of porosity does not contribute to the accumulation of wear products, which include the formed oxides of the introduced metals, and the formation of a non-conductive layer leading to a violation of the conductivity of the contacts.
Установлено, что оптимальная пористость для графитовой основы должна находиться в пределах не более 20% объема. В случае если при внесении металлических добавок в основу на поверхности, предназначенной для контакта с ответным контактом, образуется сплошной слой, его следует убрать. Наличие сплошного слоя на поверхности приводит к свариванию контактов и резкому повышению переходного контактного сопротивления.It was established that the optimal porosity for a graphite base should be within no more than 20% of the volume. If, when metallic additives are added to the substrate, a continuous layer forms on the surface intended for contact with the return contact, it should be removed. The presence of a continuous layer on the surface leads to the welding of contacts and a sharp increase in the transition contact resistance.
Кроме этого, заявляемый материал для электрических контактов на основе графита и способ его изготовления обеспечивает достижение дополнительного результата, заключающегося в снижении себестоимости изготовления электрического контакта за счет существенного сокращения содержания дорогостоящего металла в случае его применения.In addition, the inventive material for electrical contacts based on graphite and the method of its manufacture provides an additional result, which consists in reducing the cost of manufacturing an electrical contact due to a significant reduction in the content of expensive metal in case of its use.
Для практической реализации заявляемого материала для электрических контактов и способа его изготовления использовали в качестве материала основы конструкционный графит марки МПГ-6, имеющий объемную пористость менее 18%, в качестве металлических добавок - серебро и медь и их композицию из сплава, содержащего 30 мас.%, серебра - остальное медь. Внесение металлических добавок в основу осуществляли ионно-плазменным методом. Размерную обработку производили точением и фрезерованием, снятие сплошного слоя с контактной поверхности шлифованием. Наличие сплошного поверхностного слоя на поверхности контролировали с помощью инструментального микроскопа.For the practical implementation of the inventive material for electrical contacts and the method of its manufacture, MPG-6 structural graphite was used as the base material, having a volume porosity of less than 18%, silver and copper and their alloy composition containing 30 wt.% As metal additives , silver - the rest is copper. The introduction of metal additives into the base was carried out by the ion-plasma method. Dimensional processing was carried out by turning and milling, removing a continuous layer from the contact surface by grinding. The presence of a continuous surface layer on the surface was monitored using an instrumental microscope.
Материал (прототипа) для электрических контактов на основе графита, содержащего 40 мас.% серебра, остальное - углерод, используется в настоящее время на производстве. Брали готовые изделия.The material (prototype) for electrical contacts based on graphite containing 40 wt.% Silver, the rest is carbon, is currently used in production. They took finished products.
ПРИМЕР 1. Из искусственного графита марки, например, МПГ-6, имеющего пористость 18%, изготавливали контакты, аналогичные прототипу, вносили в основу серебро ионно-плазменным методом, контактную поверхность дополнительно не обрабатывал, т.к. сплошного слоя на поверхности не было, контакт-детали монтировали на контактные пружины, устанавливали в реле типа НМШ1 и испытывали. Результаты испытания представлены в таблице.EXAMPLE 1. Of the synthetic graphite of the brand, for example, MPG-6, having a porosity of 18%, contacts similar to the prototype were made, silver was introduced into the base by the ion-plasma method, the contact surface was not further processed, because there was no continuous layer on the surface, contact parts were mounted on contact springs, installed in a relay of the NMSh1 type and tested. The test results are presented in the table.
ПРИМЕР 2. Аналогично примеру 1 готовили контакты, в основу вносили медь, контактную поверхность подвергали шлифованиюEXAMPLE 2. Analogously to example 1, the contacts were prepared, copper was added to the base, the contact surface was ground
ПРИМЕР 3. Аналогично примеру 1 готовили контакты, в основу вносили композицию металлов серебро-никель, контактную поверхность шлифованию не подвергали.EXAMPLE 3. Analogously to example 1, contacts were prepared, a silver-nickel metal composition was added to the base, and the contact surface was not ground.
Их таблицы видно, что предлагаемый материал для электрических контактов и способ изготовления электрических контактов позволяют практически в 2 раза снизить переходное электрическое сопротивление в начальный период приработки контактов, более чем в 2 раз повысить ресурс работы контактов, исключить свариваемость контактов в течение всего ресурса работы контактов, что позволит обеспечить значительный эффект.Their tables show that the proposed material for electrical contacts and the method of manufacturing electrical contacts can almost halve the transitional electrical resistance in the initial period of running-in of contacts, more than 2 times increase the service life of contacts, eliminate weldability of contacts throughout the entire life of the contacts, which will provide a significant effect.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139279/09A RU2380781C1 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Material for electric contacts and method for manufacturing of electric contacts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139279/09A RU2380781C1 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Material for electric contacts and method for manufacturing of electric contacts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2380781C1 true RU2380781C1 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=42122277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008139279/09A RU2380781C1 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Material for electric contacts and method for manufacturing of electric contacts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2380781C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451355C1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии" (НТЦ Информационные Технологии) | Contact point and method of its making |
RU190387U1 (en) * | 2019-02-25 | 2019-07-01 | Ханан Григорьевич Офенгейм | COMPOSITION ELECTRIC CONTACT |
RU198536U1 (en) * | 2019-11-01 | 2020-07-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инновационные Технологии На Железнодорожном Транспорте" (Ооо "Итжт") | LOW VOLTAGE SOLENOID RELAY CONTACT PART |
RU223847U1 (en) * | 2023-04-19 | 2024-03-05 | Акционерное Общество "Инновационный Научно-Технический Центр" (Ао "Интц") | ELECTRICAL CONTACT COMPOSITE ELECTROMAGNETIC RELAY |
-
2008
- 2008-10-03 RU RU2008139279/09A patent/RU2380781C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451355C1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии" (НТЦ Информационные Технологии) | Contact point and method of its making |
RU190387U1 (en) * | 2019-02-25 | 2019-07-01 | Ханан Григорьевич Офенгейм | COMPOSITION ELECTRIC CONTACT |
RU198536U1 (en) * | 2019-11-01 | 2020-07-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инновационные Технологии На Железнодорожном Транспорте" (Ооо "Итжт") | LOW VOLTAGE SOLENOID RELAY CONTACT PART |
RU2820331C1 (en) * | 2022-12-28 | 2024-06-03 | Акционерное Общество "Инновационный Научно-Технический Центр" (Ао "Интц") | Method of producing contacts for electromechanical relay based on graphite, contact made in this way, and electromechanical relay |
RU223847U1 (en) * | 2023-04-19 | 2024-03-05 | Акционерное Общество "Инновационный Научно-Технический Центр" (Ао "Интц") | ELECTRICAL CONTACT COMPOSITE ELECTROMAGNETIC RELAY |
RU225625U1 (en) * | 2024-02-15 | 2024-04-26 | Акционерное Общество "Инновационный Научно-Технический Центр" (Ао "Интц") | ELECTRICAL CONTACT COMPOSITE ELECTROMAGNETIC RELAY |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ćosović et al. | Comparison of properties of silver-metal oxide electrical contact materials | |
RU2380781C1 (en) | Material for electric contacts and method for manufacturing of electric contacts | |
Asnavandi et al. | Production of Cu–Sn–graphite–SiC composite coatings by electrodeposition | |
CN101345143A (en) | Cu/Ti3SiC2 electric contact material and preparation technique | |
CN105983687B (en) | A kind of material being used to prepare use for electric locomotive powder metallurgy brake block | |
CN101345141A (en) | Electrical contact material with Ti3SiC2 three-layer compound structure and preparation technique | |
Rao et al. | Surface alloying of D2 steel using EDM with WC/Co P/M electrodes made of Nano and Micron sized particles | |
CN105081375B (en) | A kind of matrix for numerical control machine for processing blade | |
Praveen Kumar et al. | Fabrication of a novel silver-based electrical contact composites and assessment of its mechanical and electrical properties | |
Elaiyarasan et al. | Microstructure study on electro discharge deposited magnesium alloy with semi sintered and sintered electrode | |
Wang et al. | Full density graphite/copper-alloy matrix composite fabricated via hot powder forging for pantograph slide | |
RU176664U1 (en) | COMPOSITE ELECTRIC CONTACT | |
JPH11269579A (en) | Silver-tungsten/wc base sintered type electric contact material and its production | |
CN1124353C (en) | Copper-tungsten carbide contact material | |
Wong et al. | Laser fabrication of W-reinforced Cu layers: II. Electrical wear behavior in air and synthetic acid rain | |
RU90931U1 (en) | COMPOSITION ELECTRICAL CONTACT | |
Gill et al. | Surface characteristics investigation of tool steel machined by powder metallurgy tool in EDA | |
Patel et al. | Effect of different currents and compositions of Cu, MoS2 and HBN on the coating thickness of mild steel substrate using electric discharge coating | |
RU2400852C1 (en) | Composite electric contact and method of its fabrication | |
CN107527754B (en) | Sintered electrical contact material | |
Amirjan et al. | Fabrication and properties of Cu-Al2O3 functionally graded nanocomposites prepared by spark plasma sintering: the effect of copper particle size and reinforcement content | |
Huang et al. | Study on microstructure and corrosion behavior of Ag-Cu-Zn-Ni alloys | |
RU81921U1 (en) | CONTACT DETAIL | |
Gavriliu et al. | A comparative study concerning the obtaining and using of some Ag-CdO, Ag-ZnO and Ag-SnO2 sintered electrical contact materials | |
RU2537622C1 (en) | Composition of charge for manufacture of oxide-metal inert anode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161004 |