RU32637U1

RU32637U1 - Жидкометаллический композиционный контакт

Info

Publication number: RU32637U1
Application number: RU2003111681/20U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иосифович Смирнов (UA) Смирнов Юрий Иосифович (UA); Юрий Иосифович Смирнов; Валерий Владимирович Скороход (UA) Скороход Валерий Владимирович (UA); Валерий Владимирович Скороход
Original assignee: Юрий Иосифович Смирнов
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2003-09-20

Description

Жидкометаллический композиционный контакт

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, а именно - к электроаппаратостроению, в частности, к конструкциям жидкометаллических композиционных контактов, которые применяются в коммутационных аппаратах силовых электросетей, в частности в конструкциях вакуумных коммутационных аппаратов.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является Жидкометаллический композиционный контакт, который содержит пористый каркас из тугоплавкого материала, изготовленный из проволоки тугоплавкого материала диаметром D, в виде ткани организованной структуры, который пропитан легкоплавким металлом или сплавом /А.с. СССР № 1325590, МПК 4 НОШ 29/00, Опубл. 23.07.1987 г. Бюл. № 27/.

Недостаток описанного устройства состоит в недостаточный пропитке его пористого каркаса легкоплавким металлом или сплавом, что приводит к увеличению переходного сопротивления контактной группы из упомянутых контактов из-за ограниченности и неравномерности объема легкоплавкого материала в зоне контактирования поверхностей контактов.

В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такого жидкометаллического композиционного контакта, который бы позволил увеличить степень пропитки пористого каркаса легкоплавким металлом или сплавом за счет повышения использования капиллярного эффекта и применение пор оптимального сечения.

Поставленная задача решается в предлагаемой полезной модели, которая, как и известный Жидкометаллический композиционный контакт, содержит пористый каркас, изготовленный из проволоки тугоплавкого материала диаметром D в виде ткани организованной структуры, который пропитан легкоплавким металлом или сплавом, а, в соответствии с предложением, линейный размер h пор каркаса определен

МПК7Н01Н29/00

выражением h (2...5)D, при D 10...70 мкм.

Литературные сведения о краевых углах смачивания в тугонлавких металлов вольфрама (W), молибдена (Мо), рения (Re) расплавами индия (In), галлия (Ga), олова (Sn) и их сплавами ограничены. Авторами проведены исследования относительно определения характеристик смачивания тугоплавких металлов W, Мо, Re упомянутыми расплавами в среде гелия (Не), гидридного водорода (Н) и в вакууме. Исследования производили на «Установке для определения поверхностных свойств и плотности расплавов с полуавтоматической подачей образцов в зону нагрева В Сб. Методы исследований и свойства границ раздела контактирующих фаз. - Киев: Наукова думка. - 1977. - С.33-40. Упомянутая установка позволяет регистрировать (фотографировать) изменения профиля капли расплава, который лежит на плоскости, в процессе его нагревания или изотермической вьщержки.

Изучение полученных экспериментально новых данных по смачиванию и использование известных соотношений, в частности, таких, как:

Wa От + Ор - Орт, COS0 (CTT - Орт)/ Op , СГрт - От- OpCos9

позволили, определить работу адгезии Wa и межфазное натяжение ст на границе «твердая фаза - жидкий расплав при температурах до 1 . Так, для вольфрама От 2800 ± 290 мДж/м. Для рения От 2200 ± 300 мДж/м. В водороде порог смачиваемости сдвинут в направлении более низких температур, поэтому пропитывание пористых каркасов расплавами металлов In, Ga, Sn в этих условиях происходит при более низких температурах.

Капиллярные характеристики в значительной степени определяют работоспособность коммутационных электрических аппаратов. Капиллярные свойства пропитанного жидкостью каркаса задаются характеристиками каркаса и характеристиками жидкости (ffp, ff). Каркас можно рассматривать, как нерегулярную структуру с открытой пористостью, что хорошо описывается зависимостью р f(v), где р - капиллярное давление Лапласа (Н/м ), v - относительный объем жидкой фазы (объем жидкой фазы в единице объема материала). Величина/ определяется кривизной менисков жидкости в порах соответственно уравнению Лапласа:

(fp - поверхностное натяжение жидкой фазы на границе с газом. Значение р определяется, исходя из условий работы контактов.

Если ускорение контакта а (м/сек), то минимально допустимое р (Н/м) задается выражением: р ciph,

где р - плотность жидкости (кг/м), h - линейный размер пор (м). Упомянутый линейный размер пор h измеряют в направления ускорения. Радиусы определяются капиллярным давлением/ в каркасе (р - ). В результате экспериментов был найден оптимальный линейный размер h пор каркаса жидкометаллического композиционного контакта. Он определяется выражением h (2...5)D, где D - диаметр провода, из которого изготовлен каркас. Кроме того определено, что оптимальным является диаметр проволоки D 10...70 мкм. При этом радиус кривизны мениска, определен выражением г (0,48...0,51)/i что составляет приблизительно 10...35 мкм при значении угла смачивание в близкого к нулю. Благодаря использованию для изготовления каркаса металлической ткани с линейным размером пор h, который определен выражением h (2...5)D, а D 10...70 мкм, удалось создать оптимальные условия для ее пропитки расплавами индия (In), галлия (Ga), олова (Sn) и их сплавами, которые используют с этой целью. Авторами экспериментально установлено, что при А 5D и при D 70 мкм пропитка каркаса легкоплавким металлом или сплавом существенно уменьшается из-за уменьшения капиллярного давления, а использование h 2D мкм технологически и экономически не обосновано, поскольку, учитывая высокую хрупкость тугоплавких металлов, это приводит к увеличению брака, а также к увеличению времени на выполнение операции пропитки, но при этом существенно не влияет на качество каркаса.

Предлагаемая конструкция показана на схематическом чертеже.

Жидкометаллический композиционный контакт, содержит пористый каркас 1, изготовленный в виде ткани организованной структуры типа «эластик из провода тугоплавкого материала. Пористый каркас 1 пропитан легкоплавким металлом или сплавом 2. Линейный размер Л пор каркаса 1 определен выражением h (2...5)D, а D 10...70 мкм. Каркас 1 после прессования имеет форму упругого цилиндра, один торец которого предназначен для соединения с токоподводом, а второй - для контактирования со вторым тождественным ему контактом (на чертеже не показан).

Предлагаемый контакт работает так.

Часть контакта закрепляют в контактодержателе (на чертеже не ноказан). Вторая часть контакта является контактирующей и в наре с тождественным контактом обеспечивает пропуск и коммутацию электрического тока, сохраняя при этом все преимущества жидкометаллического композиционного контакта. Это, во-первых, сплошность прилегания контактирующих поверхностей контактов, за счет увеличения пропитанности пористого каркаса 1 легкоплавким металлом или сплавом 2 путем повышения капиллярного эффекта и применение пор оптимального сечения.

По довфенности, патентный повфенный

// / Т.В.Марченко

Д

Claims

Жидкометаллический композиционный контакт, который содержит пористый каркас, изготовленный из проволоки тугоплавкого материала диаметром D в виде ткани организованной структуры, который пропитан легкоплавким металлом или сплавом, отличающийся тем, что линейный размер h каркаса определен выражением h=(2…5)D, a D=10…70 мкм.