滑环电接触材料的发展现状
电接触材料是电接触装置的基础,它是滑环的核心组件和关键材料,由于电接触材料承担接通、断开电路和负载流量的任务,因此电接触材料性能直接决定了滑环的可靠性、稳定性、精度和使用寿命。电接触装置工作的过程中,受力、电弧、电场、磁场、热等多种因素的耦合作用,影响因素很多,因此对电接触材料有较高的要求。理想的电接触材料满足以下几个性能要求:
1、物理性能:要求具有较低的电阻率、高的导热率、熔点,并且热稳定性好、温升小、电子溢出功大,起弧电压高。
2、机械性能:在室温及高温下强度高,材料的塑性、硬度和韧性要适当,要具有高的耐磨性和合适的弹性模数。
3、电接触性能:接触电阻是接触材料最基本的性能参数,要求接触电阻低且稳定。材料耐电弧侵蚀,熔焊和金属转移的倾向小。
4、化学性能:要求电接触材料对不同介质有较好的耐腐蚀性能,在空气中不易被氧化、碳化、硫化及形成不易导电的化合物,即使形成氧化物,也较易挥发。要求耐化学腐蚀和气体溶解的倾向小。
5、加工性能:易焊接,易加工,而且要具有较高的性价比。
由上述要求可以看出,一种材料具有以上这些要求几乎是不可能的,因此选用的材料尽量使其综合性能较好。
现在国内外对电接触材料进行比较深入的研究已经有较长的时间,其中以美国、日本、德国等国家的材料制造最为先进,现在对于电接触材料主要采用贵金属材料,因为贵金属电接触材料能满足上述性能的要求,尤其是在轻接触载荷和小电流下更能显示出其优越性。现阶段应用的电接触材料一般不会是单一的贵金属,主要是它们的合金及复合材料,目前广泛应用的贵金属电接触材料主要是银、金、铂、钯合金。下面讨论这几种合金的优缺点。
1)银基电接触材料
银基电接触材料是最重要的一种贵金属电接触材料,其价格低廉,使用量最大。银具有极好的导电性、导热性和抗氧化能力,而且其加工性能较好。但是银合金强度和硬度较低、耐磨性差,而且易硫化。添加适当元素可以克服银的这些缺点,银合金可制成接触电阻稳定的导电环,用于条件要求不是很高的场合。
2)金基电接触材料
金的化学稳定性、导电性和导热性都很好,接触材料的接触电阻低而且稳定。金的缺点是弹性较差,而且屈服点低,易发生熔焊。常加入银、铜、铂、钯等元素做成合金来提高金的电接触性能,金基电接触材料常用作接触载荷低和小电流下的精密电接触材料。
3)铂基电接触材料
铂基电接触材料具有耐磨损、耐腐蚀、电接触性能可靠、寿命长等优点,其缺点是价格昂贵,而且易产生“褐粉”。把铂做成合金可以提高铂的硬度、抗电弧侵蚀和熔焊等性能,常用的有铂铱、铂钨等合金,铂基电接触材料常使用与条件苛刻的弱电接触。
4)钯基电接触材料
钯的价格低廉、化学稳定性较好,抗腐蚀性和耐磨性较强,有良好的抗硫化性能。钯基电接触材料主要用作弱点接触和小功率滑动电接触。
九江汉唐光电传输技术有限公司研制的精密导电滑环中的导电环采用62铜+特殊的电镀工艺,电镀超硬金(硬度HV400)和电镀厚金钴(硬度HV200),耐磨损、接触电阻小、表面光洁度可达Ra0.02。而导电刷丝采用贵金属金合金材料。我司对导电滑环摩擦副进行了充分的研究。现在我们研制出12种导电环与导电刷丝的摩擦副技术用于:高速滑环,长寿命、强腐蚀环境、高温环境、大数据传。
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