Из чего делают контакты

Материалы, используемые для изготовления электрических контактов

От материала контакта в сильной степени зависят его срок службы и надежность работы.

Требования, предъявляемые к материалам контактных соединений:

2. Стойкость против коррозии.

3. Стойкость против образования пленок с высоким r.

4. Малая твердость материала, для уменьшения силы нажатия.

5. Высокая твердость для уменьшения механического износа при частых включениях и отключениях.

7. Высокая дугостойкость (температура плавления).

8. Высокое значение тока и напряжения, необходимые для дугообразования.

9. Простота обработки и низкая стоимость.

Перечисленные требования противоречивы, и почти невозможно найти материал, который удовлетворял бы всем этим требованиям.

Для контактных соединений применяются следующие материалы:

Медь. Удовлетворяет почти всем перечисленным выше требованиям, за исключением коррозионной стойкости. Оксиды меди имеют низкую проводимость. Медь — самый распространенный контактный материал, используется как для разборных, так и для коммутирующих контактов. В разборных соединениях применяют антикоррозионные покрытия рабочих поверхностей.

В коммутирующих контактах медь применяется при нажатиях свыше 3 Н для всех режимов работы, кроме продолжительного. Для продолжительного режима медь не рекомендуется, но если она применена, то следует принять меры по борьбе с окислением рабочих поверхностей. Медь может использоваться и для дугогасительных контактов. При малых контактных нажатиях (Р < 3 Н) применение медных контактов не рекомендуется.

Серебро. Очень хороший контактный материал, удовлетворяющий всем требованиям, за исключением дугостойкости при значительных токах. При малых токах обладает хорошей износостойкостью. Оксиды серебра имеют почти такую же проводимость, как и чистое серебро. Серебро используется для главных контактов в аппаратах на большие токи, для всех контактов продолжительного режима работы. В контактах на малые токи при малых нажатиях (контакты реле, контакты вспомогательных цепей).

Серебро обычно применяется в виде накладок — вся деталь выполняется из меди или другого материала, на который приваривается (припаивается) серебряная накладка, образующая рабочую поверхность.

Алюминий. По сравнению с медью обладает значительно меньшими проводимостью и механической прочностью. Образует плохо проводящую твердую оксидную пленку, что существенно ограничивает его применение. Может использоваться в разборных контактных соединениях (шинопроводы, монтажные провода). Для этого контактные рабочие поверхности серебрятся, меднятся или армируются медью.

Следует, однако, иметь в виду невысокую механическую прочность алюминия, вследствие чего соединения могут со временем ослабнуть и контакт нарушится (не следует завышать контактное нажатие). Для коммутирующих контактов алюминий непригоден.

Платина, золото, молибден. Применяются для коммутирующих контактов на очень малые токи при малых нажатиях. Платина и золото не образуют оксидных пленок. Контакты из этих металлов имеют малое переходное сопротивление.

Вольфрам и сплавы из вольфрама. При большой твердости и высокой температуре плавления обладают высокой электрической износостойкостью. Вольфрам и сплавы вольфрам — молибден, вольфрам — платина, и другие применяются при малых токах для контактов с большой частотой размыкания. При средних и больших токах они используются в качестве дугогасительных контактов на отключаемые токи до 100 кА и более.

Температуры плавления различных проводниковых материалов

Металлокерамика — механическая смесь двух практически не сплавляющихся металлов, получаемая методом спекания смеси их порошков или пропиткой одного расплавом другого. При этом один из металлов имеет хорошую проводимость, а другой обладает большой механической прочностью, является тугоплавким и дугостойким. Металлокерамика, таким образом, сочетает высокую дугостойкость с относительно хорошей проводимостью.

Наиболее распространенными композициями металлокерамики являются: серебро — вольфрам, серебро — молибден, серебро — никель, серебро оксид кадмия, серебро — графит, серебро — графит — никель, медь — вольфрам, медь — молибден и др. Применяется металлокерамика для дугогасительных контактов (композиции с серебром в основном для переменного тока) на средние и большие отключаемые токи, а также для главных контактов на номинальные токи до 600 А.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Контактные материалы

Контакты делятся на: разрывные (подразделяются на слабо нагруженные и высоко нагруженные), скользящие и неподвижные. Для всех видов контактов основным требованием является низкое переходное сопротивление электрическому току.
Разрывные контакты — периодически замыкают и размыкают электрические цепи, поэтому они работают в наиболее тяжёлых условиях. В процессе работы этих контактов возникает искра и электрическая дуга, что приводит к их коррозии (окислению) и эрозионному износу. При этом повышается контактное сопротивление, происходит нагрев контактов и их сваривание (залипание). Из-за коррозии и эрозии металл контакта плавится, испаряется, в паре контактов появляется кратер и игла.Сопротивление электроэрозионному изнашиванию увеличивается с ростом температуры плавления, твёрдости и прочности.
Слабонагруженные разрывные контакты изготавливаются из благородных металлов и сплавов: золота, серебра, платины, палладия. Эти материалы обладают низким переходным сопротивлением и повышенной стойкостью к окислению. Электроэрозионной стойкостью они не обладают.Основным металлом для производства таких контактов является серебро, как самое дешёвое из благородных металлов, легко обрабатывается давлением и обладает высокой электропроводностью, но под воздействием электрической дуги оно окисляется и подвергается электроэрозионному износу. Окисление не ведёт к значительному росту переходного сопротивления, так как оксид серебра электропроводен, а при нагревании легко восстанавливается. В связи с этим чистое серебро используется в слабонагруженных контактах с небольшой частотой переключений.
Для слабонагруженных контактов широко применяются сплавы серебра с медью — они дешевле, обладают большей твёрдостью (поэтому более устойчивы к электроизносу), но медь снижает стойкость сплава против окисления.
Высоко нагруженные разрывные контакты изготавливают из вольфрама, молибдена и их сплавов. Эти металлы и их сплавы благодаря высокой температуре плавления хорошо сопротивляются элекфоэррозионному изнашиванию. Вольфрам и молибден легко окисляются, их оксиды легко испаряются, поэтому их используют в среде инертных газов или в вакууме. Вольфрамовые контакты используют и на воздухе, так как он обладает достаточно высокой проводимостью, не свариваются, а его оксиды при работе разрушаются. Сплавы вольфрама и молибдена (40 — 50 % Мо) обладают высокой устойчивостью к эрозионному изнашиванию, но из-за образования твёрдых растворов у них понижена проводимость и велико переходное электрическое сопротивление. Для мощных контактов исиользуюг спечённые композиции из порошков вольфрама и серебра или меди. Также методом спекания получают пористый вольфрам, который затем в вакууме пропитывают жидким серебром или медью. В настоящее время используются серебряно-медные контакты, полученные методом внутреннего окисления. Сплав серебра и меди (СОМ-10, 10%Си) подвергают длительному окислению (50 ч., 700°С) на воздухе. Медь окисляется и получается композиция — серебряная матрица с равномерно распределённым мелкодисперсным оксидом меди. Оксид меди повышает стойкость контакта к свариваемости электроэрозионному изнашиванию. Поэтому этот материал можно использовать и в тяжело нагруженных контактах и в скользящих контактах.
Скользящие контакты должны отвечать тем же требованиям, что и разрывные, но главным из них является высокое сопротивление свариванию. Для этого кроме окисленных серебряно-медных сплавов применяют композиции из порошков медь-графит (МГЗ, МГ5), серебро-графит (СГ3, СГ5)
Неподвижные контакты — должны иметь низкое переходное электрическое сопротивление, которое должно быть стабильным при небольших контактных усилиях. Для этого используют коррозионностойкие материалы, не образующих оксидных плёнок на контактной поверхности — медь, латунь, цинк.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать решениe заданий по всем разделам материаловедения. Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.

Контакты реле. Материалы контактов электромагнитных реле

Контакты реле. Материалы контактов электромагнитных реле

Контакты реле. Материалы контактов электромагнитных реле

Предисловие

Любое электромагнитное реле, как правило, состоит из трех основных частей (органов):
— воспринимающая часть (система) – это та часть реле, которая воспринимает управляющее воздействие (сигнал) и преобразует его в воздействие на промежуточный орган. В простейшем электромеханическом реле воспринимающей системой является катушка с обмоткой, надетая на ферромагнитный магнитопровод;
— промежуточный орган (передающая часть) – эта часть реле, которая при достижении управляющим воздействием заданной величины передает это воздействие исполнительному органу. В электромагнитных реле промежуточным органом, как правило, является якорь и связанные с ним толкатели;
— исполнительный орган – часть реле, осуществляющая, как правило, скачкообразное изменение управляемой величины. Исполнительным органом являются контакты реле.
В данной статье речь идет именно об исполнительном органе электромагнитных реле, а именно об электрических контактах. Если быть более конкретным, то в статье в краткой форме рассмотрены материалы, из которых изготавливаются контакты реле, которые непосредственно соприкасаются друг с другом. В статье не описаны материалы, из которых изготовляются контактные пружины, это отдельная большая тема, и о них я напишу в другой статье.
О параметрах (сопротивление, коммутируемые токи и т.д.), износе контактов, форме, конструкции и размерах контактов электромагнитных реле, а также о других частях электрических реле мы также поговорим в других статьях.

Введение

Электрические контакты, применяемые в электрических аппаратах, к которым относится реле, различаются между собой по принципу действия и конструкции и в соответствии с этим могут быть разделены на три основные группы:
— неподвижные;
— разрывные контакты;
— скользящие контакты.
Наибольшую группу представляют собой разрывные контакты, применяемые в электрических реле, контакторах, переключателях, включателях и других электрических аппаратах. В замкнутом, неподвижном состоянии разрывные и скользящие контакты, очевидно, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к неподвижным контактам.
Характер износа разрывных контактов существенно зависит от величины коммутируемых мощностей, тока и напряжения.
По величине коммутируемой мощности разрывные контакты разделяются на маломощные (слаботочные), средненагруженные и высоконагруженные (сильноточные).
К электрическим разрывным контактам предъявляются следующие основные требования: очень малое и постоянное по величине переходное сопротивление, малая эрозия и коррозия, большая износоустойчивость, малая склонность к иглообразованию и привариванию, высокая электро- и теплопроводность, высокая температура плавления, отсутствие искажений при работе (отсутствие дребезжания контактов), большая надежность и большой срок службы.

Таблица 1. Характеристики материалов, применяемых для изготовления контактов реле

Наименование
материала Марка Плотность γ, г/см 3 Температура плавления
θ,° С

Удельное электрическое сопротивление при 20° С ρ, ом*мм 2 /м

Удельная теплопроводность
λ, вт/см*град

Предел прочности при растяжении
σ_пч, кг/мм 2

Для контактов реле, работающих при небольших токах, меньше тока возникновения дуги (слаботочные контакты), применяются драгоценные металлы: серебро, платина, палладий, золото и сплавы на их основе.
Для контактов электрических реле, работающих при токах, превышающих ток возникновения дуги, наиболее подходящими являются твердые и тугоплавкие металлы и их сплавы типа твердых растворов: вольфрам, рений, молибден, платина-иридий, палладий-серебро и тому подобные материалы.
При больших токах металлы и их сплавы оказываются недостаточно износоустойчивыми, они быстро окисляются, оплавляются, имеют большой износ вследствие испарения и разбрызгивания и обладают способностью свариваться. В таких случаях обычно используются двухфазные системы, так называемые композиции.
Характеристики некоторых контактных материалов даны в таблице 1.
Далее рассмотрим конкретные материалы, используемые для изготовления контактов реле, их особенности, достоинства и недостатки.

Контакты реле из серебра и сплавов на его основе.

Благодаря низкому контактному сопротивлению, высокой электропроводности и теплопроводности, хорошим технологическим свойствам и невысокой стоимости серебряные контакты получили наибольшее распространение почти во всех типах электрических реле.
Драгоценный металл серебро для контактов реле в основном применяется нескольких марок:
— технически чистое серебро 99,9% (Ср99,99 или Ср999);
— серебряно-медный сплав 92,2-92,8% серебра – 6,98-7,69% меди (СрМ92.5);
— серебряно-медный сплав 89,7-90,3% серебра – 9,48-10,19% меди (СрМ90 или СрМ900);
— серебряно-палладиево-магниевый сплав 77,65-81,9% серебра – 18-22% палладия – 0,1-0,35% магния (СрПдМг20-0,3);
Контакты из сплава СрМ900 встречаются, например, у таких реле как РЭН-18, РЭН-19, РЭН-20, РКС-3, МКУ-48, РА-1, РА-2, РАД-4П и других.
Сплав СрПдМг20-0,3 пришел на смену более дорогому сплаву ПлИ-10 и стал применяться в реле РЭС-8, РЭС-9, РЭС-10, РПС-34, РПС-36, РКМП, РЭА-11, РПС-58, РЭС-90 и других.
Под действием электрических разрядов серебро окисляется (темнеет), но окислы серебра электропроводны и легко диссоциируют (растворяются) при невысокой температуре приблизительно 150-200° С.
Поэтому окисление почти не сказывается на величине (устойчивости) сопротивления серебряных контактов реле за исключением случаев с очень малым контактным давлением.
В присутствии кислорода и влаги серебро взаимодействует с сероводородом, следы которого всегда имеются в воздухе, образуя черно-серую пленку сернистого серебра, обладающего очень большим сопротивлением. Эта пленка может достигать достаточно большой толщины, чтобы нарушить проводимость контакта реле. Поэтому серебряные контакты не рекомендуется применять при малых контактных давлениях (менее 5 Г) и напряжении коммутации меньше 7-10 В.
Содержащие серу материалы (например, вулканизированная резина, эбонит и т. п.) не следует помещать вблизи серебряных контактов. Сухой сернистый газ не действует на серебро.
Недостатком серебра является его свариваемость при коммутации больших токов (> 20 А).
Примесь меди увеличивает твердость и понижает эрозию серебра, но при образовании дуги сплавы серебра с медью сильно окисляются, и контактное сопротивление при малых давлениях становится неустойчивым.
Контакты реле, изготовленные из сплава серебра с кадмием, предназначены для средних нагрузок. Применение сплавов серебра с кадмием для контактов малой мощности несколько уменьшает иглообразование, но не дает никаких преимуществ в отношении эрозии и сваривания.
Пружинно-контактные сплавы на основе серебра:
— серебряно-магниево-никелевый сплав 99% серебра – 0,15-0,32% магния – 0,1-0,25% никеля (СрМгН-99 — тройной сплав);
— золото-серебряно-магниево-никелевый сплав 1,5-2,0% золота – 98% серебра – 0,15-0,32% магния – 0,10-0,25% никеля (ЗлСрМгН-2-97 — четверной сплав);
— серебряно-магниево-никелево-циркониевый сплав 99% серебра – 0,15-0,32% магния – 0,1-0,25% никеля – 0,03 — 0,3 цирконий (СрМгНЦр-99 — четверной сплав).
Такие пружинно-контактные сплавы обладают хорошими пружинными и контактными свойствами. Эти сплавы применялись для изготовления контактов миниатюрных и сверхминиатюрных электромагнитных реле, например, таких как РЭК-21, РЭК-23, РЭС-47, РЭС-49, РЭС-53, РЭС-54, РЭС-59, РЭС-60, РЭС-79, РЭС-80, РЭН-34, РПС-42, РПС-43, РПС-45, РПС-46, РПА-14 и других реле.

Фотография 1. Контактная система реле РЭС-47, выполненная с применением пружинно-контактного сплава СрМгН-99

Пружинно-контактные сплавы используются для коммутации широкого диапазона токов и напряжений, обладают повышенной износостойкостью и обеспечивают более стабильное сопротивление цепи и контактов.
Применение пружинно-контактных сплавов позволяет отойти от традиционной конструкции контактов реле, состоящих, как правило, из контактной пружины с вклепанными или приваренными контактами.
Вместо этого изготавливается одна деталь, совмещающая в себе функции контакта и пружины. При этом уменьшаются габариты контактных систем и повышается их устойчивость к внешним механическим воздействиям.
Контактные пружины, изготовленные из этих сплавов, приобретают максимальные упругие свойства после термообработки на воздухе при температуре 700-730° С (внутреннего окисления). При температуре окисления ниже 650° С сплавы склонны к хрупкому разрушению. Повышение пластичности сплава (отпуск) достигается нагревом при 800° С в течение 10 минут.
При длительном нахождении на воздухе пружины из этих сплавов становятся хрупкими, поэтому их следует применять в герметичных реле, заполненных инертным газом.
Твердость внутриокисленных сплавов сохраняется при температурах до 400° С, в то время, когда твердость негартованных материалов резко падает уже при температуре 200° С. Релаксационная стойкость внутриокисленных сплавов при 200° С в течение 100 часов выше, чем у бериллиевой бронзы, применяемой для изготовления контактных пружин обычных электромагнитных реле.
Сплавы, содержащие золото (ЗлСрМгН-2-97) и цирконий (СрМгНЦр-99), имеют меньшую релаксацию напряжений, больший предел прочности и меньшую склонность к хрупкому разрушению, но сплав, содержащий цирконий, непригоден для коммутации малых напряжений и токов и отличается повышенным распылением при нагрузке 0,3 ампера 250 вольт.
Сплавы на основе серебра, магния и никеля (СрМгН-99) не имеют склонности к иглообразованию, поверхность контактов реле из этих сплавов изнашивается равномерно, и поэтому они позволяют коммутировать сравнительно большие токи (1,2 А и 30 В) при очень малых расстояниях между контактами (0,05-0,15 мм).
Удельное сопротивление этих сплавов в два раза меньше, чем у бериллиевой бронзы, поэтому пружины из сплава СрМгН-99 допускают в 1,4 раза больший предельный ток.

Из чего делают контакты

Металлические контактные материалы

Металлы, обладая высокой тепло- и элект­ропроводностью, наилучшим образом отвечают требованиям для эффективной передачи тока через контакт с наименьшими потерями. В общем случае твердые метал­лические проводники могут быть разделены на две группы:

— технически чистые металлы, прежде всего, широко при­меняемые в электрических контактах медь и алюминий, иног­да включающие небольшие добавки других металлов для улуч­шения механических свойств;

— сплавы со специфическими свойствами, например, по­вышенной износостойкостью и низким трением, среди которых наиболее часто используются бронзы, латуни и некоторые алюминиевые сплавы.

Медь, алюминий и их сплавы в основном используются для сильноточных электрических контактов, а благородные ме­таллы и их сплавы — для слаботочных, при этом благородные металлы используются преимущественно в виде покрытий. Физические свойства основных металлов приведены здесь.

Медь. Мягкий, ковкий и плас­тичный металл с высокой электропроводностью, легко поддающийся сварке и пайке.

Основным недостатком меди, как контактного материала, является ее склонность к формированию плохо проводящих ок­сидных и сульфидных пленок на поверхности при воздействии атмосферы. Это обуславливает ее непригодность для слаботочных контактов. Но медь широко применяется в сильноточных аппаратах, работающих при напряжениях, дос­таточных для электрического пробоя пленки (свыше 100 В), или в условиях механического разрушения пленок при зна­чительной контактной нагрузке.

Основные сплавы меди, на­ходящих применение в электрических контактах приведены ниже.

Cu — Ag . Добавление 0,03—0,1 % серебра в медь увеличи­вает прочность на сдвиг и сопротивление размягчению при повышенных температурах без существенного уменьшения электрической проводимости. Этот сплав обычно использу­ется для изготовления коллекторов электрических машин.

Cu — Cd . Сплав обладает высокой способностью к холодному деформированию, горячему фор­мованию, пайке твердыми и мягкими припоями, стойкостью к свариванию дугой. Используется в электрических цепях самолетов.

Cu — Cd — Sn . Общее количество Cd и Sn может достигать 2 %. Применяется в телефонных линиях, в качестве щеток электрических двигателей, деталей переключателей.

Си—С r . Концентрация С r может быть в пределах 0,15—0,9 %. Этот сплав сохраняет высокую механическую прочность при повышенных температурах. Об­ласть применения — электродные материалы для сварочных машин, контакты мощных электрических двигателей, пере­ключатели, прерыватели тока, токонесущие ползуны и оси.

Си—Те. Добавка теллура в количестве 0,3—0,7 % обеспе­чивает хорошую обрабатываемость, сопротивление коррозии, способность к пайке. Типичная область использования — разъемы и переключатели.

Cu — Zr . Сплав содержит 0,1—0,2 % циркония, обладает низ­кой склонностью к охрупчиванию, ползучести при повышенных температуре и механических напряжениях. Используется в кон­тактах переключателей и прерывателей цепей устройств, эксп­луатирующихся в условиях высоких температур и вибраций, ком­мутаторах, силовых преобразователях и выпрямителях.

Бронзы. Эта группа объединяет сплавы Cu — Sn с содержа­нием олова от 5 до 15 %. Для электрических контактов преимущественно применяют бронзы с невысоким содержанием олова и других элементов.

Типичные области применения бронз — контактные пру­жины, мембраны, соединители, лицевые платы, контакт-детали электрических машин, троллейные провода, контакт­ные ножи и т. п. В частности, для изготовления скользящих контактов электрических аппаратов широко применяется кадмиевая или бериллиевая бронза, имеющая высокую из­носостойкость, коррозионную устойчивость и достаточную электропроводность. Фосфористая бронза используется для ползунков переключателей.

Латуни. Вследствие низкой электропроводности обычно латуни используют для изготовле­ния электротехнических изделий, где важна способность ма­териала к формообразованию — винтовые цоколи ламп, штеп­сельные розетки, патроны, точечные неподвижные контакты, пружинящие контакты, стержни короткозамкнутых роторов асинхронных электродвигателей и т. п.

Алюминий. Мягкий, пластичный металл с относительно высокой тепло- и электропроводностью, широко применяется в электротехнике.

Прочная пленка окисла А1₂0₃ быстро покрывает поверх­ность алюминия уже при комнатной температуре, обеспечивая высокую устойчивость против коррозии в атмосферных усло­виях. На скорость коррозии алюминия не оказывают заметного влияния находящиеся в воздухе сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы. В контакте с большинством металлов и сплавов, являющихся благородными по электрохимическому ряду потенциалов, алюминий служит анодом и, следовательно, коррозия в его электролитах будет прогрессировать.

Механические свойства алюминия повышают его леги­рованием. К сплавам, наиболее часто используемым для элек­тротехнических целей, относятся Al — Mg и Al — Mg — Si , со­держащие также Fe или Со.

Алюминий и его сплавы применяют в воздушных линиях передач, кабелях, обмотках электрических машин и шинах. Алюминиевая фольга используется в обкладках конденсаторов и ин­тегральных схемах, где тонкие пленки алюминия формируют проводящие дорожки внутренних соединений.

Серебро. Наиболее широко используемый материал для разрывных контактов, работающих при токах от 1 до 600 А и контактных нагрузках более 15 г. Имеет наибольшую электро- и теплопроводность среди всех металлов. Благодаря высо­кой пластичности из него могут быть изготовлены многие изделия электротехнического назначения. Широко исполь­зуется для получения покрытий на контактных частях со­единителей.

Главные недостатки серебра — низкие точки плавления и кипения, механическая прочность, возможность контакт­ной сварка, склонность к формированию сульфидных пле­нок (потускнению). Другая проблема — диффузия атомов серебра через некоторые электроизоляционные материалы, под влиянием приложенных электрических по­лей, что может вызывать повреждение изоляции. Также серебро относится к наиболее дефицитным металлам.

Для защиты серебра от сульфидизации эффективны до­бавки палладия. Оптимальное содержание палладия в спла­вах Ag — Pd , предназначенных для слаботочных контактов, около 30 %. Однако, удельное сопротивление у таких сплавов почти на порядок выше, чем у чистого серебра.

Сплавы Ag — Cu наименее стойки к действию коррозион­ных компонентов окружающей среды, поскольку медь также легко коррозирует в этих условиях. Сплавы со значительным содержа­нием меди не желательно применять в контактах, работаю­щих в условиях искрения и низких давлений. Вместе с тем, для легирования серебра медь является луч­шим элементом с точки зрения увеличения прочности и из­носостойкости.

Сплавы Ag — Ni . Малые количества добавки никеля (0,2—3%) в серебре улучшают износостойкость и уменьша­ют вероятность сварки и потускнения.

Сплавы Ag — Cd . Добавка кадмия снижает электрическую проводимость, температуру плавления и стойкость к окислению, но улучшает сопротивление потускнению. Сплавы се­ребра с 1—10 % кадмия эффективны для относительно высо­коскоростных скользящих контактов, а также пружинных, пальчиковых и других контактов благодаря их твердости, низкой скорости переноса, износостойкости и стабильному контактному сопротивлению при малых контактных нагруз­ках. Однако наблюдается общая тенденция к сокращению использования кадмия в промышленности вследствие вызы­ваемого им загрязнения окружающей среды.

Сплав Ag — Li — La . Наиболее ценные качества серебра, такие как хорошая обрабатываемость, химическая стойкость, приемлемая стоимость сохраняются при его сплавлении с литием и танталом. В скользящих контактах такие сплавы обеспечивают лучшие характеристи­ки по сравнению с AgCd — более низкое контактное сопро­тивление, большую стойкость к истиранию и искрению. Из­вестно успешное использование сплавов Ag — Li — La в легко нагруженных релейных контактах, где они показали низкое и стабильное контактное сопротивление в сравнении с тра­диционными сплавами серебра.

Сплавы Ag — Pt . Добавки платины, палладия или золота в серебро уменьшают его электрическую проводимость, но повышают прочность, стойкость к изнашиванию и потуск­нению, снижают перенос металла.

Платина имеет исключительную стойкость к потускнению, окислению и коррозии, следовательно, очень устойчивое сопротивление контакт­ного перехода. Применяется в контактах, работающих при то­ках до 2 А и небольших нажатиях, для которых надежность является наиболее важной характеристикой. Минимальный ток формирования дуги для платины (0,9 А) является самым вы­соким среди других благородных металлов (0,35—0,45 А).

Сплавы Pt — Ir обладают малой склонностью к дугообразованию и более стойки к электроэрозии, чем чистая плати­на. Сплавы Pt — Ru тверже, чем платино-иридиевые сплавы и менее склонны к свариванию, чем платина. Сплавы Pt — Ni стойки к контактному свариванию. По сравнению с плати­ной, сплавы Pt — Ro тверже и имеют более низкую летучесть при повышенной температуре. Сплавление платины с воль­фрамом и молибденом ( Pt — Wo и Pt — Mo сплавы) повышает точку плавления и твердость материала.

Палладий дешевле платины, но имеет более низкую стой­кость к коррозии, окислению и потускнению. Он начинает тускнеть при 350°С, но при 900°С сформированная пленка разлагается. Палладий и его сплавы пред­ставляют интерес как дешевый заменитель золота в разъемах, выключателях и печатных платах. Однако, в атмосфере, со­держащей следы органических соединений, палладиевые кон­такты при фреттинге имеют тенденцию формировать непро­водящие пленки фрикционных полимеров.

Хорошими контактными свойствами обладают Pd — Ir сплавы, причем их стоимость намного ниже стоимости платино-иридиевых сплавов. Сульфидные пленки не формиру­ются на поверхностях Pd — Ag сплавов с содержанием палла­дия свыше 50 %. Сплавы Pd — Cu с содержанием меди 15 или 40 % обычно используются в качестве контактных материа­лов в телекоммуникациях и автомобильной технике благода­ря их низкой склонности к переносу.

Золото — самый мягкий благородный металл, стоек к окислению и потускнению, но подвержен механическому износу, переносу металла и свариванию. Широко использу­ется в компьютерах и устройствах передачи данных, где ра­бочие токи не превышают 0,5 А.

Чистое золото склонно к задиру и сильному адгезионно­му износу. Добавки других благородных или неблагородных металлов (Со, Ni , С u , Sb , Cd , In ) повышают твердость и сни­жают износ. Электрические контакты из золотых сплавов стойки к воздействию серосодержащих и других агрессив­ных соединений ( H ₂ S , S 0₂, N 0₂, 0₂, СО, Н₂0).

Вследствие чувствительности к электрической эрозии, чистое золото используется преимущественно в прецизион­ных контактах, работающих при малых нагрузках и низких напряжениях. Сплавы золота имеют более высокую твердость и эрозионную стойкость. Au — Ag сплавы с содержанием зо­лота более 50 % не имеют склонности к формированию сульфидных пленок. Также используютсясплавы Au — Pt — Ni . Среди тройных сплавов золота, хорошо известен твердый нетускнеющий сплав А u — Ag — Pt . Сплавы Au — Ag — Си и Аи — Ag — Ni имеют повышенную твердость. Также используются твердые тугоплавкие сплавы Au — Pd — Ni .

Родий является очень стойким к потускнению и очень твердым контактным материалом. Однако, вследствие труд­ностей при переработке в изделия, используется исключи­тельно для покрытий в легко нагруженных контактах, где надежность имеет определяющее значение.

Вольфрам — очень тяжелый, твердый, износостойкий металл с высокой температурой плавления и кипения, стой­кий к свариванию и переносу материала. Один из важней­ших материалов электровакуумной техники — в вакууме или инертном газе может работать при температуре более 2000 0 С. Его основные недостатки — низкая сопротивляемость кор­розии и окислению, высокое удельное электрическое сопро­тивление и трудная обрабатываемость. Поэтому, контактные элементы из вольфрама получают преимущественно метода­ми порошковой металлургии.

К достоинствам вольфрама как контактного материала относятся способность противостоять действию дуги и сва­риванию вследствие большой тугоплавкости, малая подвер­женность электрической эрозии. Наиболее эффективен при использовании в контактах с величиной тока 1—5 А и доста­точно высоких нажатиях.

Никель относится к одним из наиболее распространен­ных элементов в земной коре. Высокая стойкость к окисле­нию и коррозии сплавов, относительно низкое электричес­кое сопротивление и коэффициент термического расшире­ния, высокая механическая прочность никеля и его сплавов обусловили их широкое применение для электротехничес­ких целей, например, в электровакуумной технике. В част­ности, сплавы никеля с низким коэффициентом термичес­кого расширения используются в электронных лампах, где надежность вакуумно-плотных спаев металл—стекло имеет первостепенное значение. Ни­кель магнитен и его используют в качестве компонента ряда магнитных и проводниковых сплавов. Сплав никеля и желе­за Инвар ( Fe — 36 % Ni ) с низким термическим расширением широко применяется в электронной индустрии для печат­ных плат.

Молибден является аналогом вольфрама, уступая ему в твердости, температуре плавления и чувствительности к ат­мосферной коррозии, но превосходя с точки зрения легкос­ти механической обработки. В кислородсодержащей среде на его поверхности формируются оксидные пленки, нарушаю­щие проводимость контакта, вследствие чего контакты из молибдена не надежны при работе на воздухе.

Контакты из молибдена и его сплавов с вольфрамом, имеющих повышенную твердость, используются для работы в вакууме и инертных газах.

Другая группа материалов для контактов – композиционные контактные материалы.

Мышкин Н.К., Кончиц В.В., Браунович М. Электрические контакты. – Издательский дом «Интеллект», 2008. – 560 с.