спеченный электроконтактный материал на основе меди
Классы МПК: | C22C9/00 Сплавы на основе меди H01H1/02 отличающиеся по материалу |
Автор(ы): | Гордеев Ю.И., Зеер Г.М., Букаемский А.А., Теремов С.Г., Акимов Ю.Д. |
Патентообладатель(и): | Красноярский государственный технический университет, Государственное научное учреждение "Научно- исследовательский физико-технический институт" Красноярского государственного университета |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-12-05 публикация патента:
20.07.2003 |
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным материалам на основе меди для электрических контактов, используемых в низковольтных электрических аппаратах, коммутирующих цепи постоянного и переменного тока до 100 А. Предложен спеченный электроконтактный материал на основе меди, содержащей ультрадисперсный порошок оксида цинка дисперсностью не более 0,006 мкм и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: ультрадисперсный порошок оксида цинка - 1-5; алюминий - 0,001-0,005; медь - остальное. Техническим результатом изобретения является снижение коммутационного износа при длительном включении при сохранении необходимого уровня механических и эксплуатационных свойств. 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Спеченный электроконтактный материал на основе меди, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ультрадисперсный порошок оксида цинка дисперсностью не более 0,006 мкм и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Ультрадисперсный порошок оксида цинка - 1-5
Алюминий - 0,001-0,005
Медь - Остальноещ
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным материалам на основе меди для электрических контактов, используемых в низковольтных электрических аппаратах, коммутирующих цепи постоянного и переменного тока до 100 А. Известен электроконтактный спеченный материал на основе меди с легирующими добавками карбида титана, ниобия, компонента из группы, содержащей кадмий, цинк, олово, оксиды цинка, кадмия, олово, кобальт, графит (патент России 2009562, МПК С 22 С 9/00, H 01 H 1/02) имеющий состав, мас.%:Карбид титана - 7,0-13,0
Ниобий - 1,5-5,0
Оксид ниобия - 2,5-7,5
Компонент из группы, содержащей кадмий, цинк, олово, оксиды цинка, кадмия, олово, кобальт, графит - 0,5-3,0
Медь - Остальное
Спеченный электроконтактный материал данного состава имеет высокую прочность и твердость благодаря карбиду титана и оксида ниобия, но повышенную хрупкость, низкую теплопроводность и повышенное электросопротивление. Наиболее близким аналогом по эксплуатационным свойствам и технической сущности является спеченный электроконтактный материал на основе меди [патент РФ 2073736, кл. С 22 С 9/00, Н 01 Н 1/02, бюл. 5, 1997 г.], имеющий состав, мас.%:
Кадмий - 0,5-1,5
Частицы алмаза дисперсностью менее 2 мкм - 0,5-3,0
Медь - Остальное
Однако известный спеченный электроконтактный материал имеет повышенный коммутационный износ и при длительном включении на контактодержателях наблюдается превышение температуры свыше 100oС (допустимое значение 90oС). В основу изобретения положена задача снижения коммутационного износа при длительном включении при сохранении необходимого уровня остальных механических и эксплуатационных свойств. Поставленная задача решается тем, что в спеченный электроконтактный материал на основе меди согласно изобретению вводят ультрадисперсный порошок оксида цинка дисперсностью не более 0,006 мкм и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ультрадисперсный порошок оксида цинка - 1-5
Алюминий - 0,001-0,005
Медь - Остальное
Наличие оксидацинка (1-5 мас.%) и алюминия (0,001-0,005 мас.%) в составе спеченного электроконтактного материала позволяет понизить коммутационный износ при длительном включении. То, что порошок оксида цинка находится в ультрадисперсном состоянии и имеет высокую удельную поверхность, позволяет снизить массовую концентрацию дугогасящего компонента при сохранении прочностных и дугогасяших свойств контактов. Введение УДП ZnO менее 1 мас.% приводит к повышенному коммутационному износу, а более 5 мас.% - росту электросопротивления. Пример. Для получения спеченного электроконтактного материала были приготовлены три смеси компонентов, массовый состав которых приведен в табл.1. Спеченный электроконтактный материал изготавливался по следующей технологической схеме. Для изготовления электроконтактного спеченного материала использовали порошки следующего гранулометрического состава: средний размер частиц меди 100 мкм; алюминия - 70 мкм; ультрадисперсного оксида цинка - не более 0,006 мкм. Вначале готовилась лигатура из порошков меди, алюминия и оксида цинка, так как ультрадисперсные порошки имеют склонность к образованию прочных агломератов. Для исключения склонности ультрадисперсных порошков к образованию прочных агломератов и возможности образования плохо проводящего электрический ток и снижающего теплообмен оксидного каркаса, а также для более равномерного распределения их в металлической матрице, оксид цинка добавляли в исходную шихту в виде смеси с порошками меди и алюминия. Оптимальное содержание лигатуры медь-алюминий по отношению к основному матричному материалу - меди составило 4 мас.% (в соотношении 4/96). Соотношение меди и алюминия выбрано как 94/6, так как при нагреве до 600oС порошковой смеси данного состава появляется экзотермический эффект с образованием алюминиевой бронзы. Экзотермическая реакция в системе медь-алюминий, протекающая при температуре ниже температуры спекания основного материала (меди), формирует в процессе нагрева лигатуры медь-алюминий тонкую прослойку алюминиевой бронзы, в которой распределяются ультрадисперсные частицы оксида цинка. Далее следует приготовление шихты (из порошков матричного материала - меди и лигатуры из порошков меди, алюминия и УДП оксида цинка) в шаровой мельнице с пластификатором (в качестве пластификатора использован 4%-ный водный раствор поливинилового спирта), гранулирование, прессование в жесткой матрице при удельном давлении прессования
![спеченный электроконтактный материал на основе меди, патент № 2208654](/images/patents/262/2208043/8804.gif)
![спеченный электроконтактный материал на основе меди, патент № 2208654](/images/patents/262/2208001/177.gif)
![спеченный электроконтактный материал на основе меди, патент № 2208654](/images/patents/262/2208174/981.gif)
![спеченный электроконтактный материал на основе меди, патент № 2208654](/images/patents/262/2208002/8226.gif)
Класс C22C9/00 Сплавы на основе меди
Класс H01H1/02 отличающиеся по материалу