Introdução
O rebite de contato prateado é um componente chave em aparelhos elétricos de baixa tensão e seu desempenho afeta diretamente a estabilidade e confiabilidade da operação de aparelhos elétricos. Entre os materiais de liga de contato elétrico, os materiais de liga de prata são os materiais de contato elétrico mais importantes, com a maior quantidade de metais preciosos. A fim de melhorar o desempenho dos contatos elétricos e atingir o objetivo de economizar prata, uma série de materiais de contato elétrico à base de prata foram desenvolvidos, incluindo AgCdO, AgSnO2, AgZnO, AgNi, AgW, AgC, etc. materiais de contato, os materiais de contato AgCdO são amplamente utilizados devido às suas muitas vantagens, como resistência ao arco, resistência à soldagem, resistência ao desgaste elétrico e mecânico, resistência à corrosão e resistência de contato baixa e estável. Eles podem ser usados em uma variedade de aparelhos elétricos de baixa tensão com correntes que variam de alguns amperes a vários milhares de amperes e são chamados de “contatos universais”. No entanto, uma vez que o Cd é tóxico e representa um perigo para o corpo humano durante o fabrico e utilização, o mercado da UE proibiu a utilização de materiais de contacto AgCdO desde Junho de 2006.
AgZnO ElétricaContato PrataO material é um dos materiais alternativos para AgCdO. É um material de contato elétrico ecologicamente correto desenvolvido no final dos anos 1960 e início dos anos 1970. O material de contato elétrico AgZnO tem características de resistência à queima, soldagem, desgaste elétrico, resistência de contato baixa e estável, resistência a grandes impactos de corrente, bom desempenho de ruptura, tempo de arco curto, resistência à corrosão elétrica e não toxicidade. Portanto, tem sido usado em disjuntores pneumáticos, disjuntores de vazamento, pequenos disjuntores, contatores, chaves seccionadoras, chaves de transferência e chaves de proteção. O método de pré-oxidação do pó de liga produz materiais de contato de óxido de zinco e prata ecologicamente corretos. É fácil de processar e possui excelentes propriedades elétricas. É um novo tipo de material de contato com amplas perspectivas de mercado.
Pós de liga AgZnO com diferentes teores de prata foram preparados pelo processo de pré-oxidação do pó de liga. Fios com as mesmas especificações de estado foram obtidos após prensagem isostática, sinterização, extrusão e trefilação. Foram comparadas as propriedades mecânicas e físicas, estruturas metalográficas, etc., e analisadas as diferenças nas estruturas metalográficas e nas propriedades mecânicas e físicas de fios com diferentes conteúdos. Foram testadas as propriedades elétricas dos rebites integrais feitos de arame e analisadas as propriedades elétricas dos materiais de contato AgZnO com diferentes teores, fornecendo referência para o desenvolvimento e aplicação de materiais de contato deste sistema.
1 Método experimental
O teste foi preparado utilizando placas de prata 99,99% e lingotes de Zn 99,99% do mesmo lote. As amostras foram preparadas pelo método de pré-oxidação do pó de liga e processadas em fios por meio da fabricação de pó de atomização, pré-oxidação do pó de liga, prensagem isostática, sinterização, extrusão, trefilação e outros processos. As propriedades mecânicas e físicas dos fios foram testadas e comparadas; os rebites foram feitos em uma integralContato Elétrico Prateadofabricante, e as especificações dos rebites eram: ponto dinâmico R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10 ponto estático F3×0.6(0.25)+1.5×0,6E, montado em relés, e a vida elétrica foi verificada sob AC 250 V/10 A.
A resistência das amostras foi testada pelo testador inteligente de grupo de baixa resistência de corrente TH2512B; a estrutura metalográfica dos materiais foi analisada em microscópio metalográfico L150; a dureza das amostras foi medida pelo testador de microdureza de vídeo DHV-1000Z; a resistência à tração das amostras foi medida por uma máquina eletrônica de ensaios universal; a morfologia microestrutural das amostras e a morfologia superficial das amostras dos rebites após o ensaio foram observadas por microscópio eletrônico de varredura (MEV); a vida elétrica foi verificada pelo sistema de teste de carga resistiva AC.
2 Resultados e análises
2.1 Análise da estrutura metalográfica
A Figura 1 mostra as estruturas metalográficas da seção transversal e das seções longitudinais dos fios acabados de AgZnO(8), AgZnO(10) e AgZnO(12) com diferentes teores de ZnO (a e b são AgZnO(8), c e d são AgZnO(10) e eef são AgZnO(12)). Em comparação, pode-se observar que o método de pré-oxidação do pó de liga pode preparar com sucesso AgZnO uniforme (8-12). O ZnO está disperso e distribuído uniformemente na matriz Ag, mas há muito pouca agregação de ZnO. Com o aumento do teor de ZnO, o número de partículas de ZnO por unidade de área aumenta, e o fenômeno de agregação de partículas dentro do material tende a aumentar, mas a distribuição geral do tecido ainda é relativamente uniforme.
2.2 Análise de propriedades mecânicas e físicas
A Figura 2 mostra a distribuição de probabilidade das propriedades mecânicas e físicas dos fios com diâmetro de 1,920 mm no estado recozido. A Figura 2 (a) mostra a probabilidade de distribuição de resistividade. Percebe-se que com o aumento do teor de ZnO, sua resistividade apresenta tendência de aumento significativo. A resistividade do óxido metálico de prataPontos de contato prateadoso material é controlado por parâmetros como composição do material, fração volumétrica de óxido, tamanho de partícula e sua distribuição na matriz Ag [10]. Com o aumento do teor de ZnO, a fração volumétrica de ZnO aumenta, o aumento das interfaces das partículas leva ao aumento do espalhamento de elétrons dentro do material e a resistência do corpo do material aumenta gradualmente; A Figura 2 (b) mostra a probabilidade de distribuição de dureza. Pode-se observar que com o aumento do teor de ZnO, a dureza apresenta uma tendência de aumento significativo. Isso ocorre porque o conteúdo de óxidos metálicos distribuídos na matriz Ag aumenta e o efeito de fortalecimento da dispersão das partículas é potencializado. Da mesma forma, o reforço da dispersão leva a uma tendência crescente significativa na resistência à tração, como mostrado na Figura 2 (c). Em resumo, com o aumento do teor de ZnO no material AgZnO, a resistividade, a dureza e a resistência à tração do material apresentam uma tendência crescente significativa.
2.3 Verificação da vida elétrica
Os rebites foram confeccionados com fio recozido de 1.920 mm de diâmetro, com especificações deContatos elétricos prateados: ponto dinâmico (R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10) e ponto estático (F3×{ {13}},6(0,25)+1,5×0,6E). Os rebites foram pós-processados e montados em relés para verificação da vida elétrica. As condições de teste são mostradas na Tabela 1. A Figura 3 mostra os dados de vida elétrica dos relés feitos de AgZnO(8), AgZnO(10) e AgZnO(12). Pode-se observar que nas condições de 250 V e 10 A, dentro do intervalo de confiança de 95%, a vida elétrica do material AgZnO(8) é a mais longa, com vida elétrica média de 202.029 vezes; a vida elétrica do material AgZnO(10) está entre AgZnO(8) e AgZnO(12), com vida elétrica média de 149.941 vezes; o número de vida elétrica avaliada do material AgZnO(12) é o menor, 98.665 vezes.
Uma comparação abrangente mostra que sob a condição de pequena corrente dentro de 20 A, todos os três materiais podem atender ao requisito de vida elétrica de 100,000 vezes, mas com o aumento do conteúdo de ZnO no material de contato AgZnO, seus contatos de prata para relé a vida elétrica mostra uma tendência decrescente.
2.4 Análise do aparecimento de contatos com falha
Durante o processo de fechamento e desconexão do contato, devido à influência da descarga do arco e do calor Joule, a superfície de contato sofre um processo parcial de fusão e solidificação, resultando na falha do contato em se desconectar normalmente, o que é chamado de soldagem de contato [10]. A Figura 4 mostra a aparência e os componentes do espectro de energia de contatos com falha sob condições de 250 V/10 A. As Figuras 4 (a, d, g) são fotos SEM da morfologia da aparência de contato de AgZnO (8), AgZnO (10) e AgZnO (12) no final de sua vida. As Figuras 4 (b, e, h) são as posições de falha correspondentes, e as Figuras 4 (c, f, i) são os dados dos componentes do espectro de energia da área de falha. Por comparação, pode-se observar que a posição de falha do contato AgZnO (8) está na borda do contato, que contém alto teor de Cu. No final da vida útil do contato, a camada de prata foi completamente consumida e a camada de cobre participa do contato, o que eventualmente leva à falha da soldagem do contato. A posição de falha do contato AgZnO (10) está próxima à borda do contato, que contém alto teor de Cu. A posição de falha do AgZnO (12) está localizada dentro da superfície de trabalho e a posição de ligação contém alto teor de Cu. À medida que o teor de ZnO no material de contato aumenta, a viscosidade da poça fundida aumenta, o que não favorece o fluxo. A posição de falha tende a se mover de fora da superfície de trabalho de contato para dentro.
A erosão do arco ocorre na superfície do contato durante o processo de fechamento e abertura, ou seja, a perda de material causada pela evaporação e respingo do material devido ao superaquecimento local do contato sob a ação do arco. A erosão do arco é essencialmente um processo metalúrgico físico, como aquecimento rápido, fusão, vaporização, fluxo e solidificação na superfície de contato, resultando em amolecimento, respingos, fluxo, rachaduras, etc. na superfície de contato [10-12]. A erosão do arco de contato é afetada principalmente pelos processos de fusão, vaporização e solidificação. No processo de fusão, a microárea da superfície de contato derrete e altera a estrutura original. Impulsionado pela força do arco e pela força mecânica, o metal fundido flui a uma determinada vazão, causando respingos e perda de material.
Como pode ser visto na Figura 4 (a, d, g), após o teste de AgZnO (8), a superfície de contato foi ablacionada relativamente plana e uniforme, com poucos poros, e houve muitos respingos ao redor da superfície de trabalho, que se acumulou em torno dos contatos. Como o número de testes foi maior, os respingos foram graves, resultando na perda completa da camada de prata na superfície de trabalho dos contatos de prata do relé, e a camada de cobre falhou após o contato. Após o teste AgZnO (10), havia poros óbvios na superfície de contato e havia menos respingos ao redor dos contatos; após o teste AgZnO (12), a superfície de trabalho de contato foi severamente rachada e a matriz de cobre derretida espirrou na superfície de trabalho, causando falha na soldagem. Comparando as Figuras 4 (a, d, g), pode-se observar que com o aumento do teor de ZnO, aumenta a tendência de fissuração da superfície de falha do contato, o que é causado pelo resfriamento e encolhimento do contato. Após a extinção do arco, a superfície de contato esfria rapidamente, a poça fundida da superfície solidifica e a fase líquida é transformada em fase sólida, e a superfície solidifica e encolhe. Estudos demonstraram que rachaduras e buracos formados na superfície dos contatos de óxido metálico de prata inevitavelmente farão com que a estrutura da área superficial se solte, o que por sua vez aumenta a quantidade de erosão do arco e a resistência de contato. Com o aumento do teor de ZnO, a tendência de fissuras e poros aumenta, a quantidade de erosão do arco aumenta, a resistência de contato aumenta, o aumento da temperatura é anormal e a estrutura interna solta leva à falha de contato.
A comparação abrangente mostra que com o aumento do teor de ZnO, quando o material de contato AgZnO (8-12) falha, a posição de contato se move de fora para dentro da superfície de trabalho, e a tendência de rachaduras e poros no contato superfície aumenta, resultando em uma diminuição na vida elétrica do contato.
3 conclusões
O método de pré-oxidação do pó de liga pode preparar com sucesso materiais de contato elétrico com um teor de ZnO de 8% a 12%. Com o aumento do teor de ZnO, a resistividade, a dureza e a resistência à tração tendem a aumentar, e a agregação de partículas de ZnO no interior do material tende a aumentar; sob a condição de pequena corrente dentro de 20 A, com o aumento do teor de ZnO, a vida elétrica tende a diminuir, e o desempenho de verificação da vida elétrica dos contatos de material AgZnO(8) é o melhor, podendo chegar a mais de 200,{{ 6}} vezes; com o aumento do teor de ZnO, sob a ação do arco, a fissuração superficial e a porosidade dos contatos elétricos de prata aumentam, e a vida elétrica tende a diminuir.
NossoContatos elétricos prateadossão produtos cuidadosamente elaborados de alta qualidade. Eles são feitos de prata de alta pureza e possuem excelente condutividade elétrica, o que permite uma transmissão suave de corrente e reduz bastante a perda de energia. O requintado processo de fabricação torna os contatos intimamente combinados com o material de base, firmes e confiáveis, capazes de suportar operações freqüentes de abertura e fechamento e não são facilmente deformados ou danificados. Em vários ambientes elétricos complexos, eles podem funcionar de forma estável, seja em condições de alta temperatura, alta umidade ou vibração, podendo garantir a operação segura e estável de equipamentos elétricos.
