Analiza strukturnih principov in vrednosti uporabe električnih kontaktnih kovic

Postopki izdelave električnih kontaktov iz srebrove zlitine so raznoliki, predvsem vključujejo sintranje s prašno metalurgijo, notranjo oksidacijo, galvanizacijo, valjanje kompozitov in hladno obdelavo. Za bimetalne kontaktne zakovice je običajen postopek valjanje z oblogo + izsekavanje + hladno zlaganje: najprej se srebrni trak natakne na bakreno jedro, nato se metalurško zlepi skozi več prehodov valjanja, čemur sledi izsekavanje v diske in na koncu hladno zlaganje v obliko zakovice. Ta metoda zagotavlja visoko medfazno vezno trdnost in je-brez poroznosti, zaradi česar je primerna za množično proizvodnjo električnih kontaktov. Za zahtevne aplikacije, kot so kontakti z drsnimi obroči ali drsni električni kontakti, je mogoče uporabiti lasersko oblogo ali plazemsko brizganje za izdelavo gostega funkcionalnega sloja iz srebrove zlitine na bakrenem substratu, da prenese dvojne izzive neprekinjenega trenja in električnega obloka.

V praktičnih aplikacijah mora načrtovanje srebrnih kontaktnih kovic s srebrno plastjo celovito upoštevati vrsto obremenitve, delovno frekvenco, okoljske pogoje in stroškovne omejitve. Na primer, pri stikalih za razsvetljavo v gospodinjstvu lahko fiksni srebrni kontakti uporabljajo tanko bakreno -prevlečeno strukturo z debelino 0,2–0,3 mm, ki zadostuje za več deset tisoč operacij. Vendar pri kontaktorjih za krmiljenje industrijskih motorjev srebrne kontaktne kovice zahtevajo debelejšo plast AgSnO₂ (več kot ali enako 0,5 mm), da prenesejo udarne tokove, ki nastanejo zaradi pogostih ciklov zagona-zaustavitve. Pri vzmetnih električnih kontaktih je treba upoštevati tudi modul elastičnosti materiala in trdnost ob utrujanju, da se prepreči oslabitev kontaktnega tlaka zaradi dolgotrajnega-stiskanja.

Treba je omeniti, da se "kompozit" ne nanaša samo na materialne kompozite, temveč tudi na funkcionalne kompozite. Na primer, nekateri bimetalni zakovicni kontakti vključujejo mikro-obločne utore ali rešetkaste strukture na srebrni delovni površini, ki vodijo hitro raztezanje in ugasnitev obloka; medtem ko so robovi kontaktnih točk posneti, da zmanjšajo koncentracijo električnega polja in zadušijo delno razelektritev. Vse te podrobnosti temeljijo na globokem razumevanju fizičnih procesov električnega stika.

Kljub pomembnim prednostim srebrno prevlečenih električnih kontaktov je njihova izbira še vedno potrebna znanstvena ocena. Mala in srednja-podjetja pogosto napačno uporabljajo kontakte iz čistega srebra v scenarijih visoke-obremenitve zaradi nezadostnega razumevanja materialnih sistemov, kar vodi do zgodnjih napak pri varjenju; ali pa lahko izberejo slabše kompozitne materiale, da zmanjšajo stroške, kar povzroči slabo povezavo med vmesniki in močno povečanje kontaktne odpornosti. Zato je določitev izbirnih kriterijev na podlagi delovnih pogojev ključnega pomena: električni srebrni kontakti so prednostni za nizko{4}}nadzor signala; Bimetalni srebrni kontakti so primerni za srednje-do-releje z visoko obremenitvijo; in difuzijsko-ojačani kompozitni kontakti so priporočljivi za težka industrijska okolja.

V prihodnosti se bodo z naraščajočim povpraševanjem po visoko{0}}napetostnih enosmernih stikalih iz novih virov energije, pametnih omrežij in električnih vozil Schneiderjevi pomožni kontakti razvili v smeri višje toplotne prevodnosti, močnejše obločne odpornosti in -prijaznosti do okolja brez kadmija. Nove tehnologije, kot so nanokompoziti, funkcionalno razvrščeni materiali (FGM) in aditivna proizvodnja, bodo prav tako prinesle nove preboje v zmogljivosti za bimetalne elektronske kontakte.

Če povzamemo, vzmetni električni kontakti predstavljajo preskok od "enotne zmogljivosti" do "integracije sistema" v materialih električnih kontaktov. Njihova osrednja vrednost je doseganje sinergijske optimizacije več ciljev, kot so prevodnost, odpornost proti obrabi, odpornost na električni oblok in odpornost proti koroziji, po razumni ceni, kar zagotavlja trdno podporo za zelo zanesljivo delovanje sodobne električne opreme.