ترکیب مواد تماس الکتریکی آلیاژ چگونه بر هدایت آنها و مقاومت در برابر سایش تأثیر می گذارد؟

مواد تماس برق الکتریکی آلیاژ یک مؤلفه کلیدی ضروری در تجهیزات الکتریکی مدرن است و به طور گسترده در دستگاه هایی مانند سوئیچ ، رله و قطع کننده مدار استفاده می شود. عملکرد این مواد به طور مستقیم بر کارآیی عملیاتی و عمر خدمات تجهیزات برقی تأثیر می گذارد. در میان آنها ، هدایت و مقاومت در برابر سایش دو شاخص اصلی برای اندازه گیری عملکرد مواد تماس الکتریکی آلیاژ است. این دو ویژگی عمدتاً با ترکیب مواد تعیین می شود. در زیر به تفصیل در مورد اثرات عناصر مختلف فلزی و نسبت آنها بر هدایت و مقاومت در برابر سایش بحث خواهد شد.

نقره (Ag): هدایت و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشید
نقره یکی از متداول ترین فلزات پایه در مواد تماس الکتریکی آلیاژ به دلیل هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالا است. نقره همچنین از مقاومت در برابر خوردگی خوبی برخوردار است و می تواند عملکرد پایدار را در محیط های مرطوب یا آلوده حفظ کند.

تأثیر بر رسانایی: نقره دارای هدایت الکتریکی بسیار بالایی است (حدود 63 ٪ IAC) ، بنابراین آلیاژهای مبتنی بر نقره معمولاً هدایت الکتریکی عالی دارند.

تأثیر بر مقاومت در برابر سایش: نقره خالص از استحکام مکانیکی کم برخوردار است و به دلیل اصطکاک به راحتی پوشیده می شود. به منظور تقویت مقاومت در برابر سایش ، سایر فلزات سخت (مانند تنگستن ، نیکل ، مس و غیره) معمولاً برای تشکیل یک ماده کامپوزیت اضافه می شوند.
مس (CU): هدایت بهبود یافته و کاهش هزینه ها
مس یک فلز نسبتاً کم هزینه با هدایت الکتریکی عالی است و اغلب به عنوان جایگزین یا مکمل نقره مورد استفاده قرار می گیرد.
تأثیر بر رسانایی: هدایت الکتریکی مس فقط در دوم نقره (حدود 59 ٪ IAC) است که می تواند ضمن حفظ هدایت الکتریکی بالا ، هزینه های مواد را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
تأثیر بر مقاومت در برابر سایش: سختی مس و مقاومت در برابر سایش بهتر از نقره است ، اما هنوز هم برای پاسخگویی به نیازهای برنامه های پر بار به تنهایی کافی نیست. بنابراین ، مس اغلب در ترکیب با فلزات سخت برای تقویت بیشتر مقاومت در برابر سایش آن استفاده می شود.
تنگستن (W): مقاومت در برابر سایش تقویت شده و مقاومت در برابر دمای بالا
تنگستن یک نقطه ذوب بالا و با استحکام بالا است که اغلب برای بهبود مقاومت سایش و مقاومت در برابر دمای بالا آلیاژها استفاده می شود.
تأثیر بر هدایت: تنگستن دارای هدایت الکتریکی ضعیفی است ، بنابراین اضافه کردن تنگستن به آلیاژ باعث کاهش هدایت کلی می شود. با این حال ، با بهینه سازی نسبت ، رابطه بین هدایت و مقاومت در برابر سایش می تواند متعادل باشد.
تأثیر بر مقاومت در برابر سایش: سختی زیاد تنگستن و مقاومت در برابر فرسایش ، آن را به یک ماده تقویت کننده ایده آل تبدیل می کند. به عنوان مثال ، در آلیاژهای نقره ای تونگستن (AG-W) ، ذرات تنگستن می توانند به طور موثری در برابر فرسایش قوس و سایش مکانیکی مقاومت کنند.
نیکل (NI): بهبود قدرت و مقاومت اکسیداسیون نیکل یک فلز سخت با مقاومت اکسیداسیون خوب و مقاومت در برابر خوردگی است و اغلب برای بهبود استحکام مکانیکی و مقاومت سایش آلیاژها استفاده می شود.
تأثیر بر هدایت: نیکل دارای هدایت کم است ، بنابراین اضافه کردن نیکل به آلیاژ باعث کاهش هدایت کلی می شود. اما در یک محدوده معقول ، این اثر را می توان با بهینه سازی فرمول کنترل کرد.
تأثیر بر مقاومت در برابر سایش: افزودن نیکل به طور قابل توجهی سختی و مقاومت سایش آلیاژ را به ویژه در سوئیچینگ با فرکانس بالا یا محیط های با جریان بالا بهبود می بخشد.
قلع (SN) و سرب (PB): بهبود عملکرد جوشکاری قلع و سرب اغلب در مواد تماس با ولتاژ کم برای بهبود عملکرد جوش و کاهش مقاومت در برابر تماس استفاده می شود.
تأثیر بر هدایت: قلع و سرب دارای رسانایی بالایی هستند که به حفظ عملکرد تماس خوب کمک می کند.
تأثیر بر مقاومت در برابر سایش: قلع و سرب از سختی کم و مقاومت در برابر سایش نسبتاً ضعیف برخوردار است ، بنابراین معمولاً فقط به عنوان اجزای کمکی مورد استفاده قرار می گیرند.
مقاومت و مقاومت در برابر سایش مواد تماس با الکتریکی آلیاژ نتیجه اثر ترکیبی از عناصر فلزی متعدد است. در اینجا برخی از استراتژی های بهینه سازی مشترک:
آلیاژهای مبتنی بر نقره (مانند Ag-W ، Ag-Cu ، Ag-Ni):
نقره هدایت بالایی را فراهم می کند ، تنگستن ، مس یا نیکل مقاومت سایش و مقاومت در برابر دمای بالا را تقویت می کند.
قابل استفاده در ولتاژ بالا و محیطهای جریان بالا.
آلیاژهای مبتنی بر مس (مانند Cu-W ، cu-ni):
مس هزینه ها را کاهش می دهد و هدایت خوب را حفظ می کند ، تنگستن یا نیکل مقاومت سایش را بهبود می بخشد.
سناریوهای کاربرد ولتاژ متوسط ​​و پایین قابل اجرا است.
مواد کامپوزیت (مانند Ag-W-C ، Ag-Ni-CE):
ترکیب مزایای عناصر متعدد برای دستیابی به بهترین تعادل هدایت ، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر فرسایش.
قابل استفاده در زمینه های ویژه با نیازهای عملکرد بالا.

با کنترل دقیق نسبت هر مؤلفه ، مواد تماس با الکتریکی آلیاژ که نیازهای کاربردی خاص را برآورده می کنند می توانند طراحی شوند. در آینده ، با توسعه فناوری جدید مواد ، محققان به بررسی فرمول ها و فرآیندهای کارآمدتر برای ترویج توسعه مواد تماس الکتریکی به سمت عملکرد بالاتر ادامه خواهند داد. $ $ $