Результат интеллектуальной деятельности: МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОРЦОВОГО КОНТАКТА ВАКУУМНОГО ДУГОГАСИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении контактов вакуумных электрических аппаратов низкого напряжения.

Известно применение компактного молибдена для изготовления тугоплавкой основы торцового контакта вакуумного дугогасительного устройства [1]. При этом для повышения коммутационной износостойкости и снижения тока среза на контактирующей поверхности тугоплавкой основы проточены осевое углубление и концентрическая канавка, которые заполнены легкоплавким сплавом, содержащим 95% сурьмы + 5% олова. Установлено, что коммутационная износостойкость максимальна, когда отношение площади, приходящейся на легкоплавкий сплав, к общей площади контакта заключено в пределах 0,10-0,35, а глубина канавок не более 2 мм.

Недостатком такого решения является использование дорогостоящего компактного молибдена для изготовления тугоплавкой основы контакта и наличие повышенного отхода этого материала в виде стружки при механической обработке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является материал, представляющий собой композицию молибдена с медью, легированную никелем, известную в технике как сплав МД15НП [2].

Недостатком известной композиции, принятой за прототип, является возможность насыщения сурьмы растворяющейся в ней медью, входящей в состав тугоплавкой основы торцового контакта, при заполнении углублений на его контактирующей поверхности расплавленным сплавом сурьма-олово, что приводит при охлаждении к образованию твердой фазы химического соединения меди и сурьмы и, как следствие, к снижению коммутационной износостойкости контакта.

Целью заявляемого изобретения является уменьшение зоны взаимодействия меди с сурьмой в процессе заполнения углублений тугоплавкой основы торцового контакта легкоплавким сплавом сурьма-олово и улучшения свойств контакта.

Указанная цель достигается тем, что в сплаве, содержащем никель, медь и молибден, указанные ингредиенты выбраны в соотношении, мас.%:
Никель - 2,9-3,5
Медь - 11,0-13,5
Молибден - Остальное
Это позволяет за счет увеличения содержания легирующего элемента (никеля) и уменьшения содержания меди снизить зону взаимодействия сурьмы с медью тугоплавкой основы контакта.

Пример. Методом порошковой металлургии изготавливают сплав с одновременным формированием углублений на контактирующей поверхности контакта. В смесителе типа "пьяная бочка" производят смешивание порошков, состав которых определен соотношением: 89,5% молибдена + 8% меди +2,5% никеля. Полученную смесь прессуют при давлении 500 МПа с применением стальных пресс-форм и гидравлических прессов типа П483 и ДБ2434. Прессовки основы контактов помещают в водородную печь типа ЛМ4799. Скорость нагрева деталей задают 300^oС/ч. Спекание производят при температуре (1270+20)^oС с выдержкой при этой температуре в течение (2,0-2,5) часов. Точка росы водорода не хуже минус 60^oС. Охлаждение спеченных заготовок до температуры 900^oС сначала производят со скоростью 250^oС/ч, а затем - вместе с печью. Пористость спеченных заготовок имеет пределы 4-7%.

Из порошка меди и никеля на ручном прессе прессуют таблетки для пропитки спеченных заготовок. Смесь задают соотношением: 88% меди + 12% никеля. Вес таблетки рассчитывают исходя из полученной пористости спеченной заготовки. Таблетки укладывают на заготовки и помещают в водородную печь типа ЛМ4799. Режим пропитки такой же, как и спекания заготовки. Таким способом получают тугоплавкую основу контакта из заявляемого материала. Затем детали поступают на механическую обработку, пайку с медным токоподводом и заполнение углублений тугоплавкой основы легкоплавким сплавом сурьма-олово.

В таблице приведены экспериментальные данные результатов измерения массовой доли ингредиентов, плотности, удельного электрического сопротивления и твердости у сплава МД15НП и заявляемого материала. Сравнительные испытания проводились по стандартным методикам. Зона взаимодействия сурьмы с медью оценивалась на шлифах контактов с помощью микроструктурного микроскопа типа ММР-4 при увеличении 100-крат.

Из таблицы следует, что благодаря повышенному содержанию никеля и снижению содержания меди в заявляемом материале значения удельного электрического сопротивления и твердости увеличились по сравнению с прототипом. Однако экспериментально установлено, что у контактов, содержащих заявляемый материал с удельным электрическим сопротивлением (1,0-1,05)•10^-7 Ом•м, величина переходного сопротивления не превышает предел, установленный требованиями технической документации на вакуумное дугогаситеьное устройство.

С другой стороны, заявляемый материал в отличие от прототипа позволяет снизить зону взаимодействия сурьмы с медью тугоплавкой основы контакта с 0,4-1,1 до 0,1-0,3 мм, а следовательно, повысить его коммутационную износостойкость.

Источники информации
1. Суровцев И.Я. Исследования и разработка вакуумных дугогасительных камер для низковольтных аппаратов. Автореферат диссертации ... канд. техн. наук. - Харьков, 1978, с. 27-30.

2. Технические условия 11-78ЯСО. 021.145. Заготовки из сплава МД15НПТУ.