Контактні матеріали

Електричним контактом називають поверхню зіткнення струмоведучих частин електротехнічних пристроїв, а також конструктивні пристосування, які забезпечують такий контакт. За принципом роботи контакти розділяють на нерухомі, розривні й ковзні.

До нерухомих контактів відносяться суцільнометалеві (зварені або паяні) затискні (болтові, гвинтові) з'єднання. Суцільнометалеві з'єднання повинні відрізнятися не тільки механічною міцністю, але й забезпечувати стабільний електричний контакт із малим перехідним опором.

Якість затискного контакту визначається в основному контактним тиском і здатністю матеріалу до пластичної деформації. У зв'язку із цим такі контактні поверхні доцільно

покривати м'якими коррозійно-стійкими металами (оловом, сріблом, кадмієм й ін.).

Розривні контакти забезпечують періодичне замикання й розмикання електричного ланцюга. Більше відповідальна їхня функція визначає й більш строгі вимоги до них: стійкість проти корозії, стійкість до зварювання й дії електричної ерозії, стійкість до дії стискаючих й ударних навантажень, високі провідність і теплофізичні властивості, гарна технологічність і здатність прироблятися один до одного.

Як контактні матеріали для слабкострумових розривних контактів крім чистих тугоплавких металів (вольфраму, молібдену) застосовуються благородні метали (платина, золото, срібло), а також різні сплави на їхній основі (золото-срібло, платина-рутеній, платина родій) металокерамічні композиції (наприклад, Ag--Cd).

Потужнострумові розривні контакти виготовляються, як правило, з металокерамічних матеріалів, які виходять методом порошкової металургії й містять у собі композиції на основі міді й срібла: срібло - осксид кадмію, срібло-оксид міді", мідь-графіт, срібло-нікель, срібло-графіт. Використовуються також і потрійні композиції: срібло нікель-графіт, срібло-вольфрам-нікель, нікель. Мідна й срібна фази в цих композиціях забезпечують високу електро - і теплопровідність контакту, а включення тугоплавкої фази надають контактам стійкість до механічного зношування, електричній ерозії й зварюваності.

Для виготовлення потужнострумових контактів, що працюють при підвищених напругах і контактних тисках, здатних пробити або зруйнувати механічним шляхом оксидну плівку на контактній поверхні, рекомендується використати тверду мідь. що значно здешевлює електротехнічний пристрій.

Ковзні контакти повинні додатково відрізнятися високою стійкістю до стираючих навантажень, які особливо великі при сухому терті, тобто коли обидва контакти виготовлені з одного матеріалу, а також при невдалому виборі пар. Найбільш високими якостями володіють контактні пари, складені з металевого й графітомісткого матеріалів. Крім низького коефіцієнта тертя графіт і матеріали на його основі відрізняються більшою напругою дугоутворення, тому зношування контактів від іскріння незначний. Крім того, на поверхні графіту не утворюються оксидні плівки й контакт має лінійну вольт-амперну характеристику.

Широке застосування для виготовлення ковзних контактів знайшли також провідникові бронзи й латуні, що відрізняються високою механічною міцністю, стійкістю до стираючих навантажень, пружністю, антифрикційними властивостями й стійкістю до атмосферної корозії (наприклад, ЛС59-1, ЛМЦ58-2, Бркд1 Брб2 і т.д.).

Для виготовлення колекторних пластин часто використовуються тверда мідь, а також мідь, легована сріблом, і інші матеріали.

Металокераміка знайшла досить широке застосування в електротехніці. Як ми вже відзначали вище, цей матеріал застосовується для виготовлення контактів круглої, прямокутної й складної форми методом порошкової металургії. Композиції отримуються шляхом трифазного спікання спресованих з порошків заготовок або шляхом просочення сріблом або міддю попередньо спресованих пористих каркасів з вольфраму або вольфрамонікелевого сплаву. Питомий електричний опір металокерамічних контактів повинен бути не більше 0, 07 мком·м при 20⁰С, відрізнятися високою стабільністю в часі й малій залежності від умов експлуатації.

Гарні магнітні властивості деяких металокерамічних композицій дозволили їх використати для виготовлення постійних магнітів методом пресування порошку, що складається зі здрібнених тонкодисперсних магнитотвердих сплавів, з наступним спіканням при високих температурах. У результаті такої технології вироби виходять досить точних розмірів і не вимагають подальшої обробки. Металокерамічні магніти мають високу механічну міцність, але знижені магнітні властивості в порівнянні з литими магнітами, що обумовлено в основному більшим вмістом (до 30 %) немагнітно зв'язувальної речовини.

Вітчизняна промисловість випускає одинадцять марок металокерамічних магнітів (МК1-МК11), у яких коерцитивна сила може бути 24-128 ка/м, залишкова індукція 0, 48- 1, 1 Тл, а запасена магнітна енергія не більше 3-16 кДж/м3. Економічна ефективність металокерамічних композицій, що володіють магнітними властивостями, істотно зростає при масовому автоматизованому виробництві магнітів невеликих розмірів і складної форми.

Електротехнічне вугілля відноситься до твердих неметалічних провідникових матеріалів, і сировиною для його виробництва можуть служити сажа, графіт, антрацит. Для одержання монолітного виробу використовуються зв'язувальна речовина (кам'яновугільна смола або рідке скло) і відпал при високих температурах (800-3000 °С). Режим відпалу визначає в основному форму, у якій вуглець буде перебувати у виробі. При високих температурах (2000-3000 С) відбувається перехід вуглецю у форму графиту, тому такий процес одержав назву графітування. Електротехнічне вугілля широко застосовується для виготовлення щіток електричних машин; електродів для прожекторів, дугових електричних печей й електролітичних ванн; анодів гальванічних елементів. Вугільні порошки, виготовлені з антрациту, використаються в мікрофонах для створення опору, значення якого змінюється залежно від прикладеного до нього тиску.

Використається вугілля також і при виготовленні недротяних высокоомних резисторів, різних розрядників для телефонних мереж, електровакуумних приладів.

Композиції на основі сажі й графіту використовуються для екранування жил силових кабелів, додаються до складу гумових сумішей для підвищення механічних характеристик гум, а також стійкості до світлового й теплового старіння, деяким агресивним середовищам.