Bagaimana komposisi bahan kontak listrik paduan mempengaruhi konduktivitas dan ketahanan aus?

Bahan kontak listrik paduan adalah komponen kunci yang sangat diperlukan dalam peralatan listrik modern dan banyak digunakan pada perangkat seperti sakelar, relay, dan pemutus sirkuit. Kinerja bahan -bahan ini secara langsung mempengaruhi efisiensi operasi dan masa pakai peralatan listrik. Di antara mereka, konduktivitas dan resistensi keausan adalah dua indikator inti untuk mengukur kinerja bahan kontak listrik paduan. Kedua karakteristik ini terutama ditentukan oleh komposisi material. Berikut ini akan membahas secara rinci efek dari berbagai elemen logam dan proporsinya pada konduktivitas dan ketahanan aus.

Perak (AG): Meningkatkan Konduktivitas dan Resistensi Korosi
Perak adalah salah satu logam dasar yang paling umum digunakan dalam bahan kontak listrik paduan karena konduktivitas listrik dan termal yang sangat tinggi. Perak juga memiliki ketahanan korosi yang baik dan dapat mempertahankan kinerja yang stabil di lingkungan yang lembab atau tercemar.

Efek pada konduktivitas: Perak memiliki konduktivitas listrik yang sangat tinggi (sekitar 63% IAC), sehingga paduan berbasis perak biasanya menunjukkan konduktivitas listrik yang sangat baik.

Efek pada ketahanan aus: Perak murni memiliki kekuatan mekanik yang rendah dan mudah dipakai karena gesekan. Untuk meningkatkan ketahanan ausnya, logam keras lainnya (seperti tungsten, nikel, tembaga, dll.) Biasanya ditambahkan untuk membentuk bahan komposit.
Tembaga (Cu): Konduktivitas yang lebih baik dan pengurangan biaya
Tembaga adalah logam yang relatif rendah dengan konduktivitas listrik yang sangat baik dan sering digunakan sebagai pengganti atau suplemen untuk perak.
Dampak pada konduktivitas: Konduktivitas listrik tembaga adalah yang kedua setelah perak (sekitar 59% IAC), yang secara signifikan dapat mengurangi biaya material sambil mempertahankan konduktivitas listrik yang tinggi.
Dampak pada ketahanan aus: Kekerasan tembaga dan ketahanan aus lebih baik daripada perak, tetapi masih tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan aplikasi beban tinggi saja. Oleh karena itu, tembaga sering digunakan dalam kombinasi dengan logam keras untuk lebih meningkatkan ketahanan aus.
Tungsten (W): Resistansi keausan yang ditingkatkan dan ketahanan suhu tinggi
Tungsten adalah titik melelting tinggi, logam berkekuatan tinggi yang sering digunakan untuk meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan suhu tinggi paduan.
Dampak pada konduktivitas: Tungsten memiliki konduktivitas listrik yang buruk, sehingga menambahkan tungsten ke paduan akan sedikit mengurangi konduktivitas keseluruhan. Namun, dengan mengoptimalkan rasio, hubungan antara konduktivitas dan resistensi keausan dapat diseimbangkan.
Dampak pada ketahanan aus: Kekerasan tinggi dan ketahanan ablasi Tungsten menjadikannya bahan penguat yang ideal. Sebagai contoh, pada paduan perak-tungsten (AG-W), partikel tungsten dapat secara efektif menahan erosi busur dan keausan mekanis.
Nikel (NI): Meningkatkan kekuatan dan resistensi oksidasi nikel adalah logam keras dengan ketahanan oksidasi yang baik dan ketahanan korosi, dan sering digunakan untuk meningkatkan kekuatan mekanik dan ketahanan aus paduan.
Efek pada konduktivitas: Nikel memiliki konduktivitas rendah, jadi menambahkan nikel ke paduan akan mengurangi konduktivitas secara keseluruhan. Tetapi dalam kisaran yang masuk akal, efek ini dapat dikontrol dengan mengoptimalkan rumus.
Efek pada ketahanan aus: Penambahan nikel secara signifikan meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus paduan, terutama dalam switching frekuensi tinggi atau lingkungan arus tinggi.
Tin (SN) dan timbal (PB): Meningkatkan kinerja pengelasan timah dan timah sering digunakan dalam bahan kontak tegangan rendah untuk meningkatkan kinerja pengelasan dan mengurangi resistensi kontak.
Efek pada konduktivitas: timah dan timah memiliki konduktivitas tinggi, yang membantu mempertahankan kinerja kontak yang baik.
Efek pada ketahanan aus: timah dan timbal memiliki kekerasan rendah dan resistensi keausan yang relatif buruk, sehingga biasanya hanya digunakan sebagai komponen tambahan.
Konduktivitas dan ketahanan aus bahan kontak listrik paduan adalah hasil dari efek gabungan dari beberapa elemen logam. Berikut adalah beberapa strategi optimasi umum:
Paduan berbasis perak (seperti AG-W, AG-CU, AG-NI):
Perak memberikan konduktivitas tinggi, tungsten, tembaga atau nikel meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan suhu tinggi.
Berlaku untuk lingkungan tegangan tinggi dan arus tinggi.
Paduan berbasis tembaga (seperti Cu-W, Cu-ni):
Tembaga mengurangi biaya dan mempertahankan konduktivitas yang baik, tungsten atau nikel meningkatkan resistensi keausan.
Berlaku untuk skenario aplikasi tegangan menengah dan rendah.
Bahan Komposit (seperti AG-W-C, Ag-Ni-CE):
Menggabungkan keunggulan beberapa elemen untuk mencapai keseimbangan konduktivitas terbaik, resistensi keausan dan resistensi ablasi.
Berlaku untuk bidang khusus dengan persyaratan kinerja tinggi.

Dengan tepat mengendalikan proporsi masing -masing komponen, bahan kontak listrik paduan yang memenuhi persyaratan aplikasi tertentu dapat dirancang. Di masa depan, dengan pengembangan teknologi material baru, para peneliti akan terus mengeksplorasi formula dan proses yang lebih efisien untuk mempromosikan pengembangan bahan kontak listrik menuju kinerja yang lebih tinggi.