Οι διαφορές απόδοσης μεταξύ των κραμάτων αργύρου και των κραμάτων χαλκού

Οι επαφές επαφών είναι βασικά λειτουργικά εξαρτήματα για τη σύνδεση και την αποσύνδεση κυκλωμάτων. Το σύστημα υλικών τους καθορίζει άμεσα τη συνολική απόδοση του εξοπλισμού όσον αφορά τη σταθερότητα της αγωγιμότητας, τη θερμική διαχείριση, τη διάβρωση τόξου και τη μηχανική ζωή. Στα τρέχοντα συστήματα ηλεκτρικής μηχανικής και διανομής ισχύος, τα κύρια υλικά επαφής περιλαμβάνουν κυρίως κράματα-με βάση το ασήμι και τα κράματα με βάση τον χαλκό-. Η διαφορά στα μονοπάτια απόδοσής τους αντικατοπτρίζει ουσιαστικά μια τεχνική ανταλλαγή- μεταξύ "προσανατολισμού υψηλής αξιοπιστίας" και "προσανατολισμού προς το κόστος-απόδοσης". Αυτή η διαφορά ισχύει επίσης για διάφορες δομικές μορφές ηλεκτρικών επαφών, συμπεριλαμβανομένων των σύνθετων επαφών και των διμεταλλικών επαφών πολλαπλών-στρώσεων (Ag/Cu).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Από την άποψη της αγωγιμότητας, τα κράματα αργύρου διαθέτουν εξαιρετικά υψηλή αγωγιμότητα, με ένα πρότυπο αγωγιμότητας που πλησιάζει ή αγγίζει το 100% IACS. Ακόμη και μετά την κράμα, διατηρούν χαμηλό επίπεδο αντίστασης επαφής, καταστέλλοντας έτσι αποτελεσματικά την άνοδο της θερμοκρασίας υπό συνθήκες υψηλού ρεύματος ή{2}}μετάβασης υψηλής συχνότητας. Ενώ τα κράματα χαλκού έχουν αγωγιμότητα κοντά στο ασήμι στην καθαρή τους κατάσταση, η αγωγιμότητά τους μειώνεται σημαντικά σε πρακτικές εφαρμογές λόγω της κράματος και της οξείδωσης. Επομένως, σε απαιτητικά σενάρια, προτιμώνται συνήθως οι ασημένιες ηλεκτρικές επαφές ή οι λύσεις επαφών ευγενών μετάλλων που βασίζονται σε συστήματα πολύτιμων μετάλλων.

 

Όσον αφορά την αντοχή στη διάβρωση, τα ασημένια υλικά παρουσιάζουν σημαντικό πλεονέκτημα. Το στρώμα οξειδίου που σχηματίζεται από το ασήμι σε περιβάλλοντα αέρα ή υγρασίας διατηρεί έναν ορισμένο βαθμό αγωγιμότητας, διασφαλίζοντας τη σταθερότητα της διεπαφής επαφής. Ο χαλκός, ωστόσο, σχηματίζει εύκολα ένα κακώς αγώγιμο στρώμα οξειδίου του χαλκού σε παρόμοια περιβάλλοντα, οδηγώντας σε αυξημένη αντίσταση επαφής και επιδείνωση της παραγωγής θερμότητας. Επομένως, σε ατμόσφαιρες με υψηλή-υγρασία, πολύ μολυσμένες ή διαβρωτικές ατμόσφαιρες, τα συστήματα με βάση το άργυρο ή τα υλικά όπως τα ευγενή πολύτιμα μέταλλα-είναι πιο κατάλληλα για μηχανολογικές εφαρμογές, ενώ τα υλικά με βάση τον χαλκό- συνήθως απαιτούν επιμετάλλωση ή επεξεργασία επιφάνειας για να καθυστερήσουν την αστοχία.

 

Η ικανότητα κατά της συγκόλλησης-είναι βασικός δείκτης της αξιοπιστίας των υλικών επαφής σε περιβάλλοντα τόξου. Τα κράματα αργύρου, με την ενσωμάτωση στοιχείων όπως οξείδια νικελίου και κασσιτέρου, μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά τη δομική σταθερότητα σε υψηλές{{2} θερμοκρασίες και να μειώσουν τον κίνδυνο τετηγμένης πρόσφυσης, κάτι που αποτελεί βασικό λόγο για την ευρεία χρήση τους στον έλεγχο κινητήρα και στον εξοπλισμό μεταγωγής υψηλού{{3} φορτίου. Οι τυπικές δομές περιλαμβάνουν τα διμεταλλικά πριτσίνια επαφής και τις διμεταλλικές ασημένιες επαφές, επιτυγχάνοντας μια ισορροπία μεταξύ αγωγιμότητας και απόδοσης κατά της συγκόλλησης- μέσω σύνθετων δομών. Αντίθετα, τα υλικά χαλκού μαλακώνουν πιο εύκολα σε υψηλές θερμοκρασίες και το στρώμα οξειδίου επιδεινώνει τη διάβρωση τόξου, αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα συγκόλλησης με σύντηξη.

 

Όσον αφορά την αντοχή στη φθορά και τη μηχανική αντοχή, τα κράματα χαλκού συνήθως παρουσιάζουν υψηλότερη σκληρότητα και αντοχή στην παραμόρφωση, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές με υψηλή μηχανική καταπόνηση ή συχνή λειτουργία. Τα κράματα αργύρου, από την άλλη πλευρά, ενισχύουν τη σκληρότητα της επιφάνειας μέσω ενίσχυσης διασποράς ή σύνθετου σχεδιασμού. Για παράδειγμα, οι σύνθετες δομές επαφής που σχηματίζονται χρησιμοποιώντας τη διαδικασία Cold Headed Bimetal Contacts μπορούν να βελτιώσουν την αντοχή στη φθορά διατηρώντας παράλληλα την αγωγιμότητα. Σε συστήματα συρόμενων ή περιστρεφόμενων ηλεκτρικών επαφών, όπως οι συρόμενες ηλεκτρικές επαφές και οι επαφές δακτυλίου ολίσθησης, η αντοχή στη φθορά και η σταθερότητα της αγωγιμότητας του υλικού πρέπει να λαμβάνεται υπόψη πλήρως.

 

Από την άποψη του κόστους, το ασήμι, ως τυπικό πολύτιμο μέταλλο, είναι σημαντικά πιο ακριβό από τον χαλκό. Ως εκ τούτου, οι επαφές από κράμα αργύρου χρησιμοποιούνται κυρίως σε βιομηχανικούς τομείς με υψηλές απαιτήσεις αξιοπιστίας. Τα υλικά με βάση-χάλκινο, λόγω του πλεονεκτήματος κόστους τους, εξακολουθούν να έχουν μια ευρεία αγορά σε εφαρμογές χαμηλού-ρεύματος και χαμηλής-συχνότητας, όπως βασικά ηλεκτρικά εξαρτήματα επαφής ή ηλεκτρικά δομικά στοιχεία χαλκού σε συστήματα ελαφρού-φορτίου. Σε ορισμένα σχέδια, χρησιμοποιούνται επίσης δομές χαλκού με επίστρωση ασημί-για την επίτευξη ισορροπίας μεταξύ κόστους και απόδοσης.

 

Σε συγκεκριμένη επιλογή εφαρμογών, τα συστήματα επαφών{0}}με βάση το ασήμι, όπως τα διμεταλλικά πριτσίνια επαφής ή τα διμεταλλικά πριτσίνια για ρελέ, προτιμώνται συνήθως για περιβάλλοντα υψηλού ρεύματος, υψηλής συχνότητας και σκληρών περιβαλλόντων για να διασφαλιστεί-μακροπρόθεσμη λειτουργική σταθερότητα. Σε σενάρια χαμηλού-φορτίου ή κόστους{4}}με ευαισθησία, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτικές επαφές με βάση-χάλκινο-ή απλούστερες δομές Switch Silver Contact. Για εξοπλισμό ακριβείας ή εφαρμογές υψηλών προδιαγραφών, χρησιμοποιούνται Ηλεκτρικές Επαφές Ακριβείας και σύνθετα σχέδια πολλαπλών-υλικών για την ικανοποίηση υψηλότερων επιπέδων απαιτήσεων ηλεκτρικής απόδοσης.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Συνοπτικά, η διαφορά μεταξύ αργύρου και κραμάτων χαλκού στις εφαρμογές επαφής επαφών είναι ουσιαστικά μια συστηματική ανταλλαγή- μεταξύ των φυσικών ιδιοτήτων του υλικού και του κόστους μηχανικής. Καθώς ο ηλεκτρικός εξοπλισμός εξελίσσεται προς υψηλότερη πυκνότητα ισχύος και υψηλότερη αξιοπιστία, οι σύνθετες επαφές βασίζονται σε συστήματα πολύτιμων μετάλλων, όπως π.χ.Διμεταλλικές Ηλεκτρονικές Επαφέςκαι οι επαφές διμεταλλικών πριτσινιών πολλαπλών{0}}στρωμάτων, γίνονται η κύρια τεχνολογία. Ταυτόχρονα, η αλυσίδα εφοδιασμού υλικών γίνεται σταδιακά πιο εξειδικευμένη, βασιζόμενη σε προμηθευτές πολύτιμων μετάλλων με σταθερές δυνατότητες ποιοτικού ελέγχου για την παροχή λύσεων υψηλής συνέπειας υλικών.