Анализ на технологията за производство на сребърни контакти: Системи от материали, производствени процеси и тенденции в електрическите приложения

Сребърните контакти са ключови проводими и прекъсващи компоненти в електрически ключове, релета, контактори, прекъсвачи и друго оборудване. Те са отговорни главно за предаването на ток, механичния контакт и функциите за устойчивост на дъга. Тъй като разпределителната уредба трябва често да извършва действия за включване, изключване и превключване на товара по време на работа, контактният материал не само трябва да има отлични проводими свойства, но също така трябва да бъде устойчив на дъгова аблация, заваряване, износване и дългосрочна{2}}стабилна работа.

 

Контактните материали в ранното електрическо оборудване използват главно материали от чисто сребро, като се възползват от отличната електрическа проводимост, топлопроводимост и ниско контактно съпротивление на среброто за постигане на стабилно предаване на ток. Например контактите Pure Silver с висока-чистота все още имат определена стойност за приложение при сценарии с ниско-натоварване, висока-надеждност на връзката.

 

Въпреки това, тъй като електрическото оборудване се развива в посока на високо напрежение, висок ток и високо{0}}честотно превключване, материалите от чисто сребро постепенно изложиха проблеми като недостатъчна устойчивост на износване, ниска твърдост и ограничена устойчивост на дъга. Поради това новите електрически контактни материали на базата на сребро-, базирани на сребро и образувани чрез добавяне на метални оксиди, легиращи елементи или подсилващи фази, постепенно се превърнаха в основния поток в индустрията.

 

Понастоящем контактните материали на базата на сребро- включват основно серия сребърен оксид (AgMeO), серия сребърен никел (AgNi), серия сребърен въглерод (AgC), серия сребърен волфрам (AgW/AgWC) и много{1}}елементни материали от сребърна сплав. Тези материали оптимизират пропорционалното съотношение между сребърната матрица и усилващите компоненти, така че контактите да имат както висока електрическа проводимост, така и по-голяма устойчивост на електрическо натоварване.

 

 

 

Разработването на глобални сребро-базирани електрически контактни материали премина през процес от прилагането на чисти сребърни материали до разработването на материали от сребърни сплави до разработването на екологични материали от сребърен метален оксид.

 

В началото на 20-ти век, с развитието на енергийните системи и оборудването за индустриална автоматизация, контактите от чисто сребро бяха широко използвани в електрически продукти с ниско{1}}напрежение. Тъй като среброто има добра електрическа проводимост и стабилни контактни характеристики, то може да отговори на изискванията за работа на оборудването при условия на по-нисък ток.

 

С развитието на променливотокови контактори, силови релета и промишлено контролно оборудване, контактите трябва да издържат на по-високи токови удари и чести прекъсвания, така че постепенно се използват материали като сребърен никел и сребърен кадмиев оксид. Сред тях материалът от сребърен кадмиев оксид се е превърнал във важен материал в областта на електрическите уреди с ниско-напрежение за дълго време в миналото поради добрата си устойчивост на заваряване и устойчивост на дъга.

 

Въпреки това, поради риска от замърсяване на околната среда, причинено от кадмий, тъй като разпоредбите за опазване на околната среда и изискванията за екологично производство продължават да се увеличават, контактните материали на базата на-сребро-без кадмий се превърнаха в центъра на изследванията и разработките. Екологичните материали като сребърно-калаен оксид (AgSnO₂) и сребърно-цинков оксид (AgZnO) постепенно изместиха традиционните кадмий-съдържащи материали и се използват широко в съвременното електрическо оборудване.

 

През последните години, с разработването на нови енергийни превозни средства, интелигентни мрежи, системи за съхранение на енергия и високо{0}}индустриално контролно оборудване, контактните материали бяха допълнително подобрени към висока надеждност, дълъг живот и ниски загуби.

 

 

Контактните-материали на базата на сребро обикновено използват сребро като проводящо тяло и подобряват механичните и електрически свойства чрез добавяне на различни усилващи фази.

 

Сребърно-никеловият материал (AgNi) има добра електрическа проводимост и устойчивост на дъга и е подходящ за превключващо оборудване със среден-натоварване, като релета и контактори. Сред тях, контактите от сребърна сплав подобряват твърдостта и устойчивостта на износване на сребърните материали чрез легиране за увеличаване на експлоатационния живот на контактите.

 

Материалът от сребърен калаен оксид (AgSnO₂) е един от най-широко използваните екологично чисти контактни материали в момента. Частиците от калаен оксид могат да подобрят устойчивостта на материала при заваряване и да намалят загубата на материал от контактите по време на прекъсване на силен-ток. Материалът се използва широко в AC контактори, силови релета и прекъсвачи за ниско{3}}напрежение.

 

Сребърният въглероден материал (AgC) има добра устойчивост на дъга и е подходящ за приложения, които изискват често превключване и дълъг механичен живот, като оборудване за железопътна сигнализация и индустриални системи за управление.

 

Сребърен волфрамов материал (AgW/AgWC) има висока твърдост и устойчивост на висока температура и е подходящ за използване в комутационно оборудване с изисквания за висок ток и висока устойчивост на износване.

 

В допълнение, нитове от сребърна сплав и сребърни плътни контактни нитове, произведени чрез занитване, могат да подобрят ефективността на контактния монтаж и да отговорят на нуждите от автоматизирано сглобяване.

 

 

 

Производството на сребърен контакт включва много аспекти, като подготовка на материала, обработка на формоване, топлинна обработка, композитна обработка и повърхностна обработка. Технологията на подготовка на материала пряко определя организационната структура и крайното изпълнение на контактите.

 

Понастоящем контактните-материали на основата на сребро се произвеждат главно чрез технология на прахова металургия и технология за вътрешно окисляване на сплави.

 

Технологията на праховата металургия е един от важните методи за съвременното контактно производство на сребро. Този процес включва смесване, пресоване и синтероване на сребърен прах и подсилващи материали и след това екструдиране, изтегляне и други процеси за формиране на крайния материал. Този метод може да постигне равномерно разпределение на подсилващата фаза в сребърната матрица и да подобри консистенцията на материала.

 

За материалите AgSnO₂ през последните години бяха разработени методи за химическо утаяване, методи за реакционен синтез, високо{0}}енергийни методи за смилане с топка и технологии за разпръскване на прах. Тези процеси могат да рафинират оксидните частици, да увеличат плътността на материала и да подобрят обработваемостта.

 

Технологията за реактивен синтез генерира усилващи фази чрез-in situ реакции, позволявайки директно образуване на оксидни частици вътре в сребърната матрица, което спомага за подобряване на здравината на свързване на интерфейса и намаляване на вътрешните дефекти на материала.

 

В етапа на формоване и обработка контактите обикновено трябва да преминат през процеси като щамповане, студено зареждане, машинна обработка и занитване, за да формират размер и форма, които отговарят на електрическите структурни изисквания. Например, плътните сребърни контакти обикновено изискват строг контрол на толерансите на размерите и точността на равнината, за да осигурят дългосрочен-стабилен контакт.

 

 

Като основен компонент на електрическите връзки, сребърните контакти трябва да отговарят на различни изисквания за ефективност.

 

Първият е електрическата проводимост. Контактите трябва да носят непрекъснат ток по време на работа, така че материалът трябва да поддържа ниско съпротивление, за да намали загубата на енергия и повишаването на температурата.

 

Второто е устойчивост на дъга. По време на процеса на изключване на превключвателя ще възникне дъга между контактите и високата-температурна среда може да причини топене на материала. Следователно материалът трябва да има добра устойчивост на аблация.

 

Третият е способността да устои на заваряване. В случай на силен токов удар, контактната повърхност може да се стопи поради местна висока температура. Ако материалът има недостатъчна устойчивост на заваряване, това ще повлияе на нормалната работа на оборудването.

 

В допълнение, механичният живот също е важен показател. Често експлоатираното оборудване изисква контакти с висока устойчивост на износване, за да се осигури дългосрочна-надеждна работа.

 

Сребърните контактни точки в съвременните електрически системи не само трябва да отговарят на традиционните изисквания за проводимост, но също така трябва да се адаптират към стабилна работа при висока честота, високо натоварване и сложни среди

 

 

Сребърните контакти се използват широко в промишлено управление, енергийни системи, нови енергийни превозни средства, железопътен транспорт, домакински уреди и интелигентно оборудване.

В областта на електрическите-уреди с ниско напрежение сребърните контакти се използват главно в контактори за променлив ток, прекъсвачи, релета и комутационни апарати за постигане на управление и защита на веригата.

 

В областта на новите енергийни превозни средства, релетата за високо{0}}напрежение и системите за управление на батериите изискват контактни материали с високо надеждни възможности за прекъсване. Тъй като платформата за напрежение на новите енергийни превозни средства продължава да се подобрява, изискванията за устойчивост на високо напрежение, контрол на дъгата и продължителност на живота на сребърните електрически контакти продължават да се увеличават.

 

В системите за съхранение на енергия контактите трябва да издържат на силния ток, причинен от батерии с голям-капацитет, така че свойствата на материала пряко влияят върху безопасността на системата.

 

В оборудването за индустриална автоматизация електрическите превключватели трябва да работят с висока скорост за дълго време, което поставя по-високи изисквания към механичната надеждност и стабилност на Solid контактите.

 

В допълнение, електронните контакти в прецизното електронно оборудване също трябва да имат ниско контактно съпротивление и стабилна производителност на връзката, за да осигурят надеждно предаване на сигнала.
 

 

 

Бъдещата посока на развитие на индустрията за сребърни контакти ще се съсредоточи главно върху три аспекта: иновация на материалите, интелигентно производство и опазване на околната среда.

 

Първо, екологичните материали ще продължат да се развиват. Със засилването на глобалните екологични разпоредби контактните материали на базата на{-сребро-без кадмий допълнително ще заменят традиционните материали,-съдържащи кадмий. Сребърен калаен оксид, сребърен цинков оксид и нови композитни сребърни материали ще станат основните изследователски направления.

 

Второ, ще продължат да се популяризират-високоефективни композитни материали. Чрез нанотехнологии, оптимизиране на праховата металургия и усъвършенствани процеси на синтероване, устойчивостта на износване, стабилността на дъгата и експлоатационният живот на контактните материали могат да бъдат допълнително подобрени.

 

Трето, производственият процес ще се развива в интелигентна посока. Автоматизираното производствено оборудване, технологията за онлайн инспекция и цифровите системи за управление на качеството ще подобрят последователността на продукта и ще намалят производствените грешки.

 

С бързото развитие на нови енергийни превозни средства, интелигентни мрежи, промишлена автоматизация и оборудване за съхранение на енергия, пазарното търсене на високонадеждни електрически свързващи компоненти продължава да расте. В бъдеще компаниите за производство на сребърни контакти ще трябва непрекъснато да подобряват своите възможности за изследване и развитие на материали, способности за контрол на процесите и широкомащабни-производствени възможности, за да отговорят на нуждите на по-сложни електрически приложения.

 

 

В момента производството на сребърни контакти все още е изправено пред някои технически предизвикателства. Например, възможностите за научноизследователска и развойна дейност на материали от висок-клас-сребро са недостатъчни, някои ключови процеси разчитат на натрупан опит и нивото на контрол на консистенцията на продуктите все още трябва да бъде подобрено.

 

За приложения с висока-надеждност контактите не само трябва да отговарят на основните изисквания за проводимост, но също така трябва да поддържат стабилна работа на контакта за дълъг период от време. Следователно подобряването на способността за контрол на микроструктурата на материала, оптимизирането на параметрите на производствения процес и укрепването на проверката на надеждността се превърнаха във важни насоки за развитие на индустрията.

 

в бъдеще,сребърен контактпроизводството ще обърне повече внимание на съвместния дизайн между материалите, процесите и изискванията за приложение, като използва усъвършенствана производствена технология за насърчаване на развитието на продукти в посока на висока производителност, висока надеждност и зелена защита на околната среда и ще осигури по-стабилни решения за свързване на енергийно оборудване, нови енергийни системи и интелигентни производствени полета.