порошковый электроконтактный материал на основе меди

Формула изобретения

Порошковый злектроконтактный материал на основе меди, включающий антизадирную присадку, содержащую графит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит металлооксидную добавку в виде оксида алюминия, а антизадирная присадка дополнительно содержит вспученный графит и оксид кремния при следующем соотношении компонентов в материале, мас.

Вспученный графит 0,05 2,0

Оксид алюминия 0,5 2,0

Оксид кремния 0,1 2,0

Графит 0,5 5,0

Медь Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам порошковых материалов на основе меди с антизадирной присадкой и металлооксидной добавкой для использования в качестве электроконтактных материалов контакты для слаботочных, средне- и тяжелонагруженных низковольтных электрокоммутирующих аппаратов и приборов (разрывные электроконтакты), скользящие электроконтакты.

Известен порошковый материал для скользящих электроконтактов на основе серебра, содержащий в качестве антизадирной присадки 0,5-10,0 мас. дисульфида молибдена, а в качестве добавок 0,5-10,0 мас. никеля и 0,5-2,0 мас. оксида кадмия /А.С. 395469 (СССР). Металлокерамический электроконтактный материал на основе серебра. Опубл.Б.И. 1973, N 35/. Недостатком материала является высокая стоимость и большой износ при электроэррозии (потеря массы при дугообразовании свыше 18 г/млн. циклов).

Известен порошковый материал на основе меди для скользящих электроконтактов /Пат. 9969 (Япония). Смесь порошков на основе меди для антифрикционных слоев. Опубл.09.05.69/ состава, мас.

графит 1 4

сульфиды 1 10

никель 2 6

свинец 2 10

медь до 100

Графит и сульфиды введены в материал как антизадирные присадки. Недостатком этого материала является сложный состав и высокая стоимость его, а также невысокая износостойкость при работе.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности признаков, т.е. прототипом, является серийный порошковый материал для разрывных электроконтактов МГ-3 /Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. М. Металлургия, 1982. 256 с./, имеющий состав, мас.

графит 3

медь 97

Недостатками этого материала являются низкая твердость 20 25 НВ и большой электроэррозионный износ (потеря массы свыше 55 г/млн. циклов).

Изобретательской задачей являлась разработка порошкового электроконтактного материала, обладающего повышенной твердостью и высоким сопротивлением износу.

Поставленная задача достигается путем создания порошкового электроконтактного материала на основе меди, включающего антизадирную присадку и металлооксидную добавку, причем в качестве антизадирной присадки он содержит вспученный графит и графит, а в качестве металлооксидной добавки оксид алюминия, оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.

вспученный графит 0 2,0

оксид алюминия 0,5 2,0

оксид кремния 0 2,0

графит 0 5,0

медь до 100

Использование именно заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить достигаемый технический результат, а именно повысить твердость в 3,0 4,0 раза, сопротивление износу в 3,0 3,8 раза, снизить стоимость материала в 1,5 2,2 раза.

Вспученный графит (ТУ 21-25-85) графит с малым насыпным весом (0,01-0,016 г/см³ находят применение в качестве адсорбента в медицинской технике, пищевой промышленности, а также в радиотехнической промышленности /А.с. 1609744 (СССР). Электролит для получения вспученного графита. Опубл. 1990, Б. И. N 44/. Вспученный графит в производстве порошковых электроконтактных материалов не использовался. Применение его при создании порошкового электроконтактного материала позволило резко уменьшить электроэррозионный износ.

Оксид алюминия марки КО (ТУ 11-86) с насыпной плотностью 0,7-0,9 мкм находит применение при изготовлении огнеупорных и химически стойких материалов, как основа абразивного инструмента, катализаторов и адсорбентов /Энциклопедия неорганических материалов. В 2-х том. том 2. -- Киев, 1977, с. 105-107/. Не обнаружено применение оксида алюминия в производстве порошковых электроконтактных материалов. Применение оксида алюминия при создании такого материала позволило резко повысить твердость и снизить стоимость материала.

Пример 1. 0,5 г (0,5 мас.) вспученного графита (ТУ 21-25-85), 0,5 г (0,5 мас. ) оксида алюминия марки КО (ТУ 11-86) и 99 г (99 мас.) медного порошка ИМС (ГОСТ 4960-75) смешивали в конусном смесителе, из шихты прессовали под давлением 400 МПа образцы и спекали их в среде водорода в течение 1,5 ч при температуре 1030^oС.

Пример 2. 1,25 г (1,25 мас.) вспученного графита, 1,25 г (1,25 мас.) оксида алюминия и 97,5 г (97,5 мас.) медного порошка смешивали в смесителе, из шихты прессовали образцы и спекали их в среде водорода при тех же условиях, что и в примере 1.

Пример 3. 2 г (2 мас.) вспученного графита, 2 г (2 мас.) оксида алюминия и 96 г (96 мас.) медного порошка смешивали в смесителе, из шихты прессовали образцы и спекали в среде водорода при тех же условиях, что и в примере 1.

Химический состав порошковых электроконтактных материалов по примерам 1-3 и прототипа приведены в табл. 1.

Полученные образцы были испытаны на твердость по Бринеллю (ГОСТ 9012-59) на приборе ТР 5006 (ГОСТ 23677-79) и на электроэррозионный износ на стенде СПКВ.

Поверхность контактов:

подвижный сфера

неподвижный плоский

Параметры контактов системы:

раствор контактов 1,0 мм

провал контактов 2,0 мм

начальное контактное нажатие 10,0 Н

конечное контактное нажатие 14,0 Н

сила возвратной пружины 6,0 Н

сила отрыва отключающего электромагнита 30,0 Н

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Из таблицы 2 видно, что при использовании совокупности заявляемых существенных признаков достигается следующий технический результат: повышается твердость в 3-4 раза, снижается износ в 3-3,8 раза во всем диапазоне составов порошкового материала.

Эти преимущества позволяют порошковому электроконтактному материалу значительно повысить надежность и долговечность узлов и машин в целом, сократить количество разборок и сборок электроконтактных узлов, заменить серебросодержащие контакты. Стоимость такого материала в 1,5-2,2 раза ниже прототипа и более чем в 80 раз ниже серебросодержащих электроконтактных материалов, на замену которых они разработаны.

Использование в составе порошкового электроконтактного материала вспученного графита и оксида алюминия позволяет снизить стоимость материала, отказаться от электроконтактных материалов на основе серебра при сохранении высоких эксплуатационных свойств.