Hur påverkar sammansättningen av elektriska kontaktmaterial för legering deras konduktivitet och slitstyrka?

Legeringselektriska kontaktmaterial är en oundgänglig nyckelkomponent i modern elektrisk utrustning och används ofta i enheter som switchar, reläer och brytare. Prestandan för dessa material påverkar direkt driftseffektiviteten och livslängden för elektrisk utrustning. Bland dem är konduktivitet och slitmotstånd två kärnindikatorer för att mäta prestandan för elektriska kontaktmaterial för legering. Dessa två egenskaper bestäms huvudsakligen av materialets sammansättning. Följande kommer att diskutera i detalj effekterna av olika metallelement och deras proportioner på konduktivitet och slitmotstånd.

Silver (AG): Förbättra konduktivitet och korrosionsmotstånd
Silver är en av de mest använda basmetallerna i legeringselektriska kontaktmaterial på grund av dess extremt höga elektriska och värmeledningsförmåga. Silver har också god korrosionsmotstånd och kan upprätthålla stabil prestanda i fuktiga eller förorenade miljöer.

Effekt på konduktivitet: Silver har en extremt hög elektrisk konduktivitet (cirka 63% IAC), så silverbaserade legeringar uppvisar vanligtvis utmärkt elektrisk konduktivitet.

Effekt på slitstyrka: Rent silver har låg mekanisk styrka och bärs lätt på grund av friktion. För att förbättra dess slitmotstånd läggs vanligtvis andra hårda metaller (som volfram, nickel, koppar, etc.) för att bilda ett sammansatt material.
Koppar (CU): Förbättrad konduktivitet och minskade kostnader
Koppar är en relativt billig metall med utmärkt elektrisk konduktivitet och används ofta som ersättare eller tillägg till silver.
Påverkan på konduktivitet: Kopparens elektriska ledningsförmåga är bara näst efter silver (cirka 59% IAC), vilket kan minska materialkostnaderna avsevärt samtidigt som hög elektrisk ledningsförmåga bibehålls.
Påverkan på slitmotstånd: Kopparens hårdhet och slitmotstånd är bättre än silver, men ändå otillräckliga för att tillgodose behoven hos högbelastningsapplikationer ensam. Därför används koppar ofta i kombination med hårda metaller för att ytterligare förbättra dess slitmotstånd.
Volfram (W): Förbättrad slitmotstånd och hög temperaturmotstånd
Volfram är en högmältpunkt, höghållfast metall som ofta används för att förbättra legeringarnas slitmotstånd och hög temperaturmotstånd.
Påverkan på konduktivitet: Volfram har dålig elektrisk konduktivitet, så att tillsätta volfram till legeringen kommer att minska den totala konduktiviteten något. Genom att optimera förhållandet kan dock förhållandet mellan konduktivitet och slitmotstånd balanseras.
Påverkan på slitmotstånd: Tungstens höga hårdhet och ablationsmotstånd gör det till ett idealiskt förstärkningsmaterial. Till exempel, i silver-volframlegeringar (Ag-W), kan volframpartiklar effektivt motstå bågerosion och mekaniskt slitage.
Nickel (Ni): Förbättra styrka och oxidationsmotstånd Nickel är en hård metall med god oxidationsmotstånd och korrosionsbeständighet och används ofta för att förbättra legeringarnas mekaniska styrka och slitstyrka.
Effekt på konduktivitet: Nickel har låg konduktivitet, så att lägga till nickel till legeringen kommer att minska den totala konduktiviteten. Men inom ett rimligt intervall kan denna effekt styras genom att optimera formeln.
Effekten på slitmotstånd: Tillsatsen av nickel förbättrar legeringens hårdhet och slitmotstånd, särskilt i högfrekventa växling eller högströmsmiljöer.
Tin (SN) och bly (PB): Förbättra svetsningsprestanda Tenn och bly används ofta i kontaktmaterial med låg spänningar för att förbättra svetsprestanda och minska kontaktmotståndet.
Effekt på konduktivitet: Tenn och bly har hög konduktivitet, vilket hjälper till att upprätthålla god kontaktprestanda.
Effekten på slitmotstånd: Tenn och bly har låg hårdhet och relativt dålig slitstyrka, så de används vanligtvis endast som hjälpkomponenter.
Konduktiviteten och slitmotståndet för elektriska kontaktmaterial för legering är resultatet av den kombinerade effekten av flera metallelement. Här är några vanliga optimeringsstrategier:
Silverbaserade legeringar (som Ag-W, Ag-Cu, Ag-NI):
Silver ger hög konduktivitet, volfram, koppar eller nickel förbättrar slitbeständighet och hög temperaturmotstånd.
Tillämplig på högspänning och högströmmiljöer.
Kopparbaserade legeringar (såsom Cu-W, Cu-ni):
Koppar minskar kostnaderna och upprätthåller god konduktivitet, volfram eller nickel förbättrar slitstyrkan.
Tillämpligt på scenarier för medelstora och lågspänningar.
Kompositmaterial (som AG-W-C, AG-NI-CE):
Att kombinera fördelarna med flera element för att uppnå den bästa balansen mellan konduktivitet, slitmotstånd och ablationsmotstånd.
Tillämpligt på specialområden med högprestanda.

Genom att exakt kontrollera andelen av varje komponent kan legeringslegeringsmaterial som uppfyller specifika applikationskrav utformas. I framtiden, med utvecklingen av ny materialteknologi, kommer forskare att fortsätta utforska effektivare formler och processer för att främja utvecklingen av elektriska kontaktmaterial mot högre prestanda.