Kuinka seoksen sähköisten kosketusmateriaalien koostumus vaikuttaa niiden johtavuuteen ja kulutuskestävyyteen?

Kevytmetalli sähkö koskettimateriaalit ovat välttämätön avainkomponentti nykyaikaisissa sähkölaitteissa, ja niitä käytetään laajasti laitteissa, kuten kytkimissä, releissä ja katkaisijoissa. Näiden materiaalien suorituskyky vaikuttaa suoraan sähkölaitteiden toiminnan tehokkuuteen ja käyttöikäyn. Niiden joukossa johtavuus ja kulumiskestävyys ovat kaksi ydinindikaattoria kevytmetallipostikoskettimien suorituskyvyn mittaamiseksi. Nämä kaksi ominaisuutta määritetään pääasiassa materiaalin koostumuksella. Seuraava keskustellaan yksityiskohtaisesti eri metallielementtien ja niiden mittasuhteiden vaikutuksista johtavuuteen ja kulumiskestävyyteen.

Hopea (AG): Paranna johtavuutta ja korroosionkestävyyttä
Hopea on yksi yleisimmin käytetyistä pohjametalleista seoksen sähköisissä kosketusmateriaaleissa sen erittäin korkean ja lämmönjohtavuuden vuoksi. Hopealla on myös hyvä korroosionkestävyys ja se voi ylläpitää vakaata suorituskykyä kosteassa tai saastuneessa ympäristössä.

Vaikutus johtavuuteen: Hopealla on erittäin korkea sähkönjohtavuus (noin 63% IAC), joten hopeapohjaisilla seoksilla on yleensä erinomainen sähkönjohtavuus.

Vaikutus kulumiskestävyyteen: Puhtaalla hopealla on alhainen mekaaninen lujuus ja se on helposti käytetty kitkan vuoksi. Kulutuskestävyyden parantamiseksi muita kovaa metalleja (kuten volframi, nikkeli, kupari jne.) Lisätään yleensä komposiittimateriaalin muodostamiseksi.
Kupari (Cu): Parantunut johtavuus ja alennetut kustannukset
Kupari on suhteellisen edullinen metalli, jolla on erinomainen sähkönjohtavuus, ja sitä käytetään usein hopean korvikkeena tai täydentäen.
Vaikutus johtavuuteen: Copperin sähkönjohtavuus on toiseksi vain hopealle (noin 59% IAC: lle), mikä voi merkittävästi vähentää materiaalikustannuksia säilyttäen samalla korkean sähkönjohtavuuden.
Vaikutus kulumiskestävyyteen: Copperin kovuus ja kulumiskestävyys ovat parempia kuin hopea, mutta silti riittämätön vastaamaan pelkästään korkean kuormitussovellusten tarpeita. Siksi kuparia käytetään usein yhdessä hardmetallien kanssa sen kulumiskestävyyden parantamiseksi edelleen.
Volframi (W): Parantunut kulutuskestävyys ja korkea lämpötilankestävyys
Volframi on korkea sulamispiste, erittäin luja metalli, jota käytetään usein seosten kulutuskestävyyden ja korkean lämpötilan vastuskyvyn parantamiseksi.
Vaikutus johtavuuteen: Volframilla on huono sähkönjohtavuus, joten volframin lisääminen seokseen vähentää hiukan johtavuutta. Suhteen optimoimalla johtavuuden ja kulutuskestävyyden välinen suhde voi kuitenkin olla tasapainossa.
Vaikutus kulutuskestävyyteen: Volframin korkea kovuus ja ablaatiokestävyys tekevät siitä ihanteellisen vahvistusmateriaalin. Esimerkiksi hopea-tungstenissa (AG-W) seoksissa volframihiukkaset voivat tehokkaasti vastustaa kaaren eroosiota ja mekaanista kulumista.
Nikkeli (NI): Paranna lujuus- ja hapettumiskestävyyden nikkeli on kova metalli, jolla on hyvä hapettumiskestävyys ja korroosionkestävyys, ja sitä käytetään usein seosten mekaanisen lujuuden ja kulutuskestävyyden parantamiseksi.
Vaikutus johtavuuteen: Nikkelillä on alhainen johtavuus, joten nikkelin lisääminen seokseen vähentää kokonaisjohtavuutta. Mutta kohtuullisella alueella tätä vaikutusta voidaan hallita optimoimalla kaava.
Vaikutus kulumiskestävyyteen: Nikkelin lisääminen parantaa merkittävästi seoksen kovuutta ja kulumiskestävyyttä, etenkin korkeataajuisissa kytkimissä tai korkeavirtaympäristöissä.
Tina (SN) ja lyijy (PB): Hitsauksen suorituskyvyn parantaminen TIN ja lyijy käytetään usein pienijännitteisissä kosketusmateriaaleissa hitsauksen suorituskyvyn parantamiseksi ja kosketuskestävyyden vähentämiseksi.
Vaikutus johtavuuteen: Tinalla ja lyijyllä on korkea johtavuus, mikä auttaa ylläpitämään hyvää kontakti suorituskykyä.
Vaikutus kulumiskestävyyteen: Tinalla ja lyijyllä on alhainen kovuus ja suhteellisen huono kulutuskestävyys, joten niitä käytetään yleensä vain apukomponentteina.
Seosten sähkökoskettimien johtavuus ja kulumisvastus ovat seurausta useiden metallielementtien yhdistelmävaikutuksesta. Tässä on joitain yleisiä optimointistrategioita:
Hopeapohjaiset seokset (kuten AG-W, Ag-Cu, Ag-NI):
Hopea tarjoaa korkean johtavuuden, volframi, kupari tai nikkeli parantaa kulumiskestävyyttä ja korkeaa lämpötilankestävyyttä.
Sovelletaan korkeajännitteeseen ja suureen virran ympäristöön.
Kuparipohjaiset seokset (kuten Cu-W, cu-ni):
Kupari vähentää kustannuksia ja ylläpitää hyvää johtavuutta, volframi tai nikkeli parantaa kulumiskestävyyttä.
Sovellettavissa keskipitkän ja pienjännitehokituksen skenaarioihin.
Komposiittimateriaalit (kuten AG-W-C, AG-NI-CE):
Yhdistämällä useiden elementtien edut parhaan johtavuuden, kulutuskestävyyden ja ablaatiokestävyyden saavuttamiseksi.
Sovellettavissa erityisiin kenttiin, joilla on korkeat suorituskykyvaatimukset.

Ohjaamalla tarkasti kunkin komponentin osuutta, voidaan suunnitella kevytmetalli sähkö koskettimateriaalit, jotka täyttävät erityiset sovellusvaatimukset. Tulevaisuudessa uuden materiaalitekniikan kehittämisen myötä tutkijat jatkavat tehokkaampien kaavojen ja prosessien tutkimista sähköisten kosketusmateriaalien kehittämisen edistämiseksi kohti korkeampaa suorituskykyä. $