Сплавы серебра в реле

Контакты реле. Материалы контактов электромагнитных реле

Контакты реле. Материалы контактов электромагнитных реле

Контакты реле. Материалы контактов электромагнитных реле

Предисловие

Любое электромагнитное реле, как правило, состоит из трех основных частей (органов):
— воспринимающая часть (система) – это та часть реле, которая воспринимает управляющее воздействие (сигнал) и преобразует его в воздействие на промежуточный орган. В простейшем электромеханическом реле воспринимающей системой является катушка с обмоткой, надетая на ферромагнитный магнитопровод;
— промежуточный орган (передающая часть) – эта часть реле, которая при достижении управляющим воздействием заданной величины передает это воздействие исполнительному органу. В электромагнитных реле промежуточным органом, как правило, является якорь и связанные с ним толкатели;
— исполнительный орган – часть реле, осуществляющая, как правило, скачкообразное изменение управляемой величины. Исполнительным органом являются контакты реле.
В данной статье речь идет именно об исполнительном органе электромагнитных реле, а именно об электрических контактах. Если быть более конкретным, то в статье в краткой форме рассмотрены материалы, из которых изготавливаются контакты реле, которые непосредственно соприкасаются друг с другом. В статье не описаны материалы, из которых изготовляются контактные пружины, это отдельная большая тема, и о них я напишу в другой статье.
О параметрах (сопротивление, коммутируемые токи и т.д.), износе контактов, форме, конструкции и размерах контактов электромагнитных реле, а также о других частях электрических реле мы также поговорим в других статьях.

Электрические контакты, применяемые в электрических аппаратах, к которым относится реле, различаются между собой по принципу действия и конструкции и в соответствии с этим могут быть разделены на три основные группы:
— неподвижные;
— разрывные контакты;
— скользящие контакты.
Наибольшую группу представляют собой разрывные контакты, применяемые в электрических реле, контакторах, переключателях, включателях и других электрических аппаратах. В замкнутом, неподвижном состоянии разрывные и скользящие контакты, очевидно, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к неподвижным контактам.
Характер износа разрывных контактов существенно зависит от величины коммутируемых мощностей, тока и напряжения.
По величине коммутируемой мощности разрывные контакты разделяются на маломощные (слаботочные), средненагруженные и высоконагруженные (сильноточные).
К электрическим разрывным контактам предъявляются следующие основные требования: очень малое и постоянное по величине переходное сопротивление, малая эрозия и коррозия, большая износоустойчивость, малая склонность к иглообразованию и привариванию, высокая электро- и теплопроводность, высокая температура плавления, отсутствие искажений при работе (отсутствие дребезжания контактов), большая надежность и большой срок службы.

Таблица 1. Характеристики материалов, применяемых для изготовления контактов реле

Удельное электрическое сопротивление при 20° С ρ, ом*мм 2 /м

Предел прочности при растяжении
σ_пч, кг/мм 2

Наименование материала	Марка	Плотность γ, г/см 3	Температура плавления θ,° С	Твердость по Бринеллю нВ, кг/мм 2
Серебро	Ср999	10,5	961	0,0159	4,16	17-37	22-35
Серебро-медь	СрМ900	10,35	778	0,020	3,45	27-58	62
Платина	Пл99,8	21,45	1773	0,106	0,70	20-36	40-90
Платина-иридий	ПлИ-10	21,54	1780	0,245	0,40	39-69	110-180
Платина-иридий	ПлИ-20	21,63	1815	0,3	0,17	60-100	170-250
Платина-иридий	ПлИ-25	21,7	1840	0,33	0,3	—	220
Платина-родий	ПлР-10	20,0	1825	0,19	—	33	80
Платина-осмий	ПлО-7	21,7	1820	0,40	—	—	250
Палладий	Пд99,8	12,6	1554	0,107	0,71	20-37	40-100
Палладий-иридий	ПдИ-10	12,74	1580	0,27	—	35-60	100-175
Палладий-серебро	ПдСр-40	11,46	1335	0,40	0,27	39-72	120-175
Палладий-медь	ПдМ-40	10,4	1200	0,35	—	63	130-220
Золото	Зл999	19,3	1063	0,022	3,1	14-26	20-70
Золото-никель	ЗлН-5	18,3	1000	0,123	—	30-70	100-170
Золото-платина	ЗлПл-7	19,49	1080	0,102	—	20-60	40-120
Вольфрам	Вч	19,3	3400	0,056	1,7	130-280	250-400
Рений	—	21,0	3170	0,205	0,71	115-240	250-600
Молибден	Мч	10,2	2620	0,052	1,46	70-200	140-300
Иридий	И99,7	22,4	2454	0,055	0,59	23	170-275
Рутений	Ру99,7	12,2	2450	0,082	—	—	220-360
Осмий	—	22,6	2700	0,095	—	—	250-440
Родий	Рд99,7	12,41	1966	0,049	0,88	40-100	115-390
Никель	Н1	8,9	1452	0,08	0,83	40-50	68-78

Для контактов реле, работающих при небольших токах, меньше тока возникновения дуги (слаботочные контакты), применяются драгоценные металлы: серебро, платина, палладий, золото и сплавы на их основе.
Для контактов электрических реле, работающих при токах, превышающих ток возникновения дуги, наиболее подходящими являются твердые и тугоплавкие металлы и их сплавы типа твердых растворов: вольфрам, рений, молибден, платина-иридий, палладий-серебро и тому подобные материалы.
При больших токах металлы и их сплавы оказываются недостаточно износоустойчивыми, они быстро окисляются, оплавляются, имеют большой износ вследствие испарения и разбрызгивания и обладают способностью свариваться. В таких случаях обычно используются двухфазные системы, так называемые композиции.
Характеристики некоторых контактных материалов даны в таблице 1.
Далее рассмотрим конкретные материалы, используемые для изготовления контактов реле, их особенности, достоинства и недостатки.

Контакты реле из серебра и сплавов на его основе.

Благодаря низкому контактному сопротивлению, высокой электропроводности и теплопроводности, хорошим технологическим свойствам и невысокой стоимости серебряные контакты получили наибольшее распространение почти во всех типах электрических реле.
Драгоценный металл серебро для контактов реле в основном применяется нескольких марок:
— технически чистое серебро 99,9% (Ср99,99 или Ср999);
— серебряно-медный сплав 92,2-92,8% серебра – 6,98-7,69% меди (СрМ92.5);
— серебряно-медный сплав 89,7-90,3% серебра – 9,48-10,19% меди (СрМ90 или СрМ900);
— серебряно-палладиево-магниевый сплав 77,65-81,9% серебра – 18-22% палладия – 0,1-0,35% магния (СрПдМг20-0,3);
Контакты из сплава СрМ900 встречаются, например, у таких реле как РЭН-18, РЭН-19, РЭН-20, РКС-3, МКУ-48, РА-1, РА-2, РАД-4П и других.
Сплав СрПдМг20-0,3 пришел на смену более дорогому сплаву ПлИ-10 и стал применяться в реле РЭС-8, РЭС-9, РЭС-10, РПС-34, РПС-36, РКМП, РЭА-11, РПС-58, РЭС-90 и других.
Под действием электрических разрядов серебро окисляется (темнеет), но окислы серебра электропроводны и легко диссоциируют (растворяются) при невысокой температуре приблизительно 150-200° С.
Поэтому окисление почти не сказывается на величине (устойчивости) сопротивления серебряных контактов реле за исключением случаев с очень малым контактным давлением.
В присутствии кислорода и влаги серебро взаимодействует с сероводородом, следы которого всегда имеются в воздухе, образуя черно-серую пленку сернистого серебра, обладающего очень большим сопротивлением. Эта пленка может достигать достаточно большой толщины, чтобы нарушить проводимость контакта реле. Поэтому серебряные контакты не рекомендуется применять при малых контактных давлениях (менее 5 Г) и напряжении коммутации меньше 7-10 В.
Содержащие серу материалы (например, вулканизированная резина, эбонит и т. п.) не следует помещать вблизи серебряных контактов. Сухой сернистый газ не действует на серебро.
Недостатком серебра является его свариваемость при коммутации больших токов (> 20 А).
Примесь меди увеличивает твердость и понижает эрозию серебра, но при образовании дуги сплавы серебра с медью сильно окисляются, и контактное сопротивление при малых давлениях становится неустойчивым.
Контакты реле, изготовленные из сплава серебра с кадмием, предназначены для средних нагрузок. Применение сплавов серебра с кадмием для контактов малой мощности несколько уменьшает иглообразование, но не дает никаких преимуществ в отношении эрозии и сваривания.
Пружинно-контактные сплавы на основе серебра:
— серебряно-магниево-никелевый сплав 99% серебра – 0,15-0,32% магния – 0,1-0,25% никеля (СрМгН-99 — тройной сплав);
— золото-серебряно-магниево-никелевый сплав 1,5-2,0% золота – 98% серебра – 0,15-0,32% магния – 0,10-0,25% никеля (ЗлСрМгН-2-97 — четверной сплав);
— серебряно-магниево-никелево-циркониевый сплав 99% серебра – 0,15-0,32% магния – 0,1-0,25% никеля – 0,03 — 0,3 цирконий (СрМгНЦр-99 — четверной сплав).
Такие пружинно-контактные сплавы обладают хорошими пружинными и контактными свойствами. Эти сплавы применялись для изготовления контактов миниатюрных и сверхминиатюрных электромагнитных реле, например, таких как РЭК-21, РЭК-23, РЭС-47, РЭС-49, РЭС-53, РЭС-54, РЭС-59, РЭС-60, РЭС-79, РЭС-80, РЭН-34, РПС-42, РПС-43, РПС-45, РПС-46, РПА-14 и других реле.

Фотография 1. Контактная система реле РЭС-47, выполненная с применением пружинно-контактного сплава СрМгН-99

Пружинно-контактные сплавы используются для коммутации широкого диапазона токов и напряжений, обладают повышенной износостойкостью и обеспечивают более стабильное сопротивление цепи и контактов.
Применение пружинно-контактных сплавов позволяет отойти от традиционной конструкции контактов реле, состоящих, как правило, из контактной пружины с вклепанными или приваренными контактами.
Вместо этого изготавливается одна деталь, совмещающая в себе функции контакта и пружины. При этом уменьшаются габариты контактных систем и повышается их устойчивость к внешним механическим воздействиям.
Контактные пружины, изготовленные из этих сплавов, приобретают максимальные упругие свойства после термообработки на воздухе при температуре 700-730° С (внутреннего окисления). При температуре окисления ниже 650° С сплавы склонны к хрупкому разрушению. Повышение пластичности сплава (отпуск) достигается нагревом при 800° С в течение 10 минут.
При длительном нахождении на воздухе пружины из этих сплавов становятся хрупкими, поэтому их следует применять в герметичных реле, заполненных инертным газом.
Твердость внутриокисленных сплавов сохраняется при температурах до 400° С, в то время, когда твердость негартованных материалов резко падает уже при температуре 200° С. Релаксационная стойкость внутриокисленных сплавов при 200° С в течение 100 часов выше, чем у бериллиевой бронзы, применяемой для изготовления контактных пружин обычных электромагнитных реле.
Сплавы, содержащие золото (ЗлСрМгН-2-97) и цирконий (СрМгНЦр-99), имеют меньшую релаксацию напряжений, больший предел прочности и меньшую склонность к хрупкому разрушению, но сплав, содержащий цирконий, непригоден для коммутации малых напряжений и токов и отличается повышенным распылением при нагрузке 0,3 ампера 250 вольт.
Сплавы на основе серебра, магния и никеля (СрМгН-99) не имеют склонности к иглообразованию, поверхность контактов реле из этих сплавов изнашивается равномерно, и поэтому они позволяют коммутировать сравнительно большие токи (1,2 А и 30 В) при очень малых расстояниях между контактами (0,05-0,15 мм).
Удельное сопротивление этих сплавов в два раза меньше, чем у бериллиевой бронзы, поэтому пружины из сплава СрМгН-99 допускают в 1,4 раза больший предельный ток.

Источник

Сплавы серебра для контактов

2.3. Металлы и сплавы для электрических контактов

Различают три основные группы этих проводниковых мате­ри­­алов: для токоведущих и упругих элементов контактных устройств; для изготовления слаботочных контактов; для сильноточных контактов.

Проводниковые материалы для токоведущих и упругих элеме­н­тов контактных устройств. Для изготовления контактов-деталей (штырей и гнезд) при­бо­рных разъемов и упругих элементов пе­ре­­ключателей и якор­ных реле используют латуни и бронзы.

Латуни – это сплавы системы Cu-Zn с содержанием 10. 40% ци­­нка. Цинк кристаллизуется в ГПУ решетку и характеризуется ог­ра­ниченной растворимостью в меди. Практическое применение на­­шли сплавы Л85 и Л80, содержашие 15 и 20% Zn, со­от­ве­т­ст­вен­­­­но. Удельное сопротивление латуней r =(0,05. 0,06) × 10 -6 Ом × м, что в 3 раза превышает сопротивление чистой меди. Латунь хо­ро­­­шо обрабатывается дав­ле­нием, паяется и сваривается. Об­ла­да­­­ет сравнительно невысокими упругими свойствами, которые, выше чем у чистой меди.

Бронзы характеризуются более высокими упругими свой­ст­ва­ми, чем ла­­туни. К бронзам относятся сплавы системы Cu-Sn (3. 6% Sn). Находят также применение алю­ми­ни­­е­­вые бронзы Cu-Al (около 5% Al), а также кремнистые бронзы Cu-Si (1. 3% Si). Оло­во, алюминий, кремний, так же, как и цинк, об­­­ладают огра­ни­чен­ной растворимостью в меди. Для улучше­ния ха­­­рактеристик бронз в них, кроме перечисленных элементов, до­ба­­­вляют в не­боль­шом количестве фосфор, цинк, никель, ма­р­га­нец, железо.

Сплавы бронзы в технической документации обозначаются бу­к­ва­ми Бр с указанием дополнительных легирующих элементов и их ко­нцентрации. При этом пользуются следующими условными обоз­на­чениями легирующих элементов: О-олово, А-алюминий, К-кре­м­ний, Ф-фосфор, Ц-цинк, Н-никель, Мц-марганец, Ж-железо, Б-бе­риллий, Т-титан.

Широкое практическое применение нашли бро­нзы марок БрОЦ4-3 (содержит 4% Sn и 3% Zn), БрА7 (7% Al), БрКМц3-1 (3% Si и 1% Mn), БрБ2 (2% Be) – бериллиевая бронза. После тер­мо­обработки изделия из бронзы имеют в 1,25. 1,5 раза более вы­сокий модуль упругости, чем латуни. Однако удельное элек­т­ри­ческое сопротивление лент, пру­жин, токоведущих деталей из бро­нзы выше, чем у латуни при­мерно в 2 раза и составляет (0,09. 0,27) × 10 -6 Ом × м.

Для изготовления нетоковедущих элементов контактных уст­ройств используют прецизионные (т. е. точные) пружинные сплавы и ста­­­ли на основе железа марок 36НХТЮ (36% Ni, остальное Fe, Cr, Ti, Al), 40КНХМВ (40% Co, остальное Fe, Ni, Cr, Mo, W) и др. От­ме­­­тим, что в отличие от обозначений бронз в обозначениях марок спла­вов на основе железа ис­по­ль­зу­­ется несколько иная система ко­ди­­­рования легирующих эле­ме­н­тов, входящих в состав сплава, в час­т­­ности, Х-хром, Ю-алюминий, К-кобальт, М-молибден, В-воль­ф­рам.

Материалы для изготовления слаботочных контактов. Ла­ту­н­ные и бронзовые контакты в процессе эксплуатации до­во­­­ль­но бы­стро покрываются изолирующими пористыми плен­ка­ми оки­с­лов, прорастающими вглубь сплава, а также суль­фид­ны­ми (сер­ни­стыми) пленками, возникающими вслед­­ствие хи­ми­чес­ко­го ре­а­ги­рования материала контакта-детали с серой, всегда при­сут­ст­ву­ющей в атмосфере промышленных предприятий и го­родов. По­­явление плохо прово­дящих электрический ток пленок ведет к зна­­­чительному воз­растанию переходного со­про­тивления в месте кон­­та­к­ти­ро­вания контактов-деталей. По­э­тому контакты из ла­ту­ни и брон­зы малопригодны для со­е­ди­не­ния и коммутации эле­к­три­­­ческих цепей, в которых протекают не­большие токи (менее 0,5 А) при малых напряжениях (8. 25 В) на разомкнутых кон­та­к­тах. Электрические контакты, пред­на­зна­ченные для ком­му­тации ма­лых токов (коммутируемый ток око­ло 10 -8 . 10 -6 А) на­зывают «сухи­ми» контактами.

Для снижения переходного сопротивления латунные и бро­н­­­зо­вые контакты-детали покрывают тонким слоем специаль­ного ко­н­­тактного металла с высокой температурой плавления, устой­чи­­­вого к влиянию окисления. Слой защитного металлического по­­­крытия наносится на поверхность контакта-детали обычно пу­­тем электрохимического осаждения. Толщина покрытия со­с­та­­вляет 1. 10 мкм. Для улучшения адгезии (прилипания) на по­ве­р­хность латунного контакта предварительно эле­к­тро­хи­ми­че­с­ким способом наносится слой чистой меди толщиной 1. 2 мкм. Ме­­ханические свойства (например, износостойкость) эле­к­тро­ли­ти­­ческих покрытий гораздо выше, чем объемных материалов.

В при­­борных разъ­емах для покрытий обычно используются зо­ло­то, серебро, палладий, сплав серебро-палладий.

Наиболее широкое применение получили контактные по­к­ры­­­тия из серебра (Ag). Используется серебро марок Ср999. 999,9. Се­­ребро является полублагородным металлом. Это мягкий ма­­те­ри­ал белого цвета, кристаллизующийся в ГЦК ре­шетку. Те­м­пе­ра­­тура плавления серебра равна 960,5 о С, удельное эле­к­т­ро­­со­п­ро­тивление составляет 0,016 × 10 -6 Ом × м, плотность 10,5 × 10 3 кг/м 3 . Не­до­стат­ком серебра является склонность к образованию те­м­ных пле­нок сульфида Ag₂S в результате взаимодействия с вла­­жным се­ро­во­дородом. Добавление палладия в количестве 20% (сплав СрПд-20) повышает коррозионную стойкость сере­б­ра.

Золото (Au) применяют для покрытий при очень высоких тре­­­­­бо­­ва­ниях к надежности электрического контакта. Исполь­зу­е­т­ся зо­­лото марок Зл999. 999,9. Золото пластичный металл жел­­­то­го цвета, кристаллизуется в ГЦК решетку. Температура пла­­в­ле­ния золота равна 1063 о С, удельное электросопротивление равно 0,022 × 10 -6 Ом × м, плот­ность 19,3 × 10 3 кг/м 3 . Для увеличения тве­р­до­с­ти и износостойкости золотого покрытия применяются сплавы си­­­с­темы золото-серебро, например ЗлСр600-400 (60% Au, 40% Ag), а также сплавы системы золото-никель ЗлН95-5 (95% Au, 5% Ni). Применяется также золотое покрытие с зернами графита, что не только повышает износостойкость покрытия, но и снижа­ет ко­э­­ффициент трения при соединении или разъединении контактов-деталей разъема.

Палладий (Pd) не относится к благородным металлам, но об­ла­­дает хорошими электрическими свойствами и в 4. 5 раз де­ше­в­ле, чем золото. В качестве контактного покрытия используется па­­л­ладий марок Пд99,7. 99,8. Палладий кристаллизуется в ГЦК ре­­­шетку, температура плавления равна 1554 о С, удельное элек­т­ро­­со­п­ро­тив­ление составляет 0,1 × 10 -6 Ом × м, а плотность 12,2 × 10 3 кг/м 3 . Недостатком палладиевого покрытия яв­ляется склонность к образованию на его поверхности изо­ли­ру­ющих органических пленок при взаимодействии с ор­га­ни­чес­ки­ми соединениями.

Для изготовления покрытий разрывных электрических кон­та­­ктов коммутационных устройств (переключателей и реле) чи­с­тые металлы обычно не применяются, что связано с тре­бо­ва­ни­я­ми к повышенной износостойкости контактных материалов. Ко­н­­та­к­ты переключателей и реле должны иметь высокую твер­до­сть, сла­бую эрозию (разрушение поверхности) при ком­му­та­ции эле­ктри­чес­ких цепей с током. В данном случае широкое при­ме­­не­ние на­хо­дят сплавы систем Ag-Au, Ag-Cd, Ag-Pt, Ag-Pd-Cu, Au-Ag, Au-Ag-Mg-Ni.

В чистом виде для покрытия разрывных контактов ис­по­ль­зу­­­ет­ся лишь платина (Pt). Платина – это пластичный металл бе­ло­­го цве­та, кристаллизующийся в ГЦК решетку. Температура пла­в­ле­­ния платины составляет 1773 о С, удельное эле­к­т­ро­со­про­ти­в­ле­ние достигает 0,105 × 10 -6 Ом × м, плотность равна 21,4 × 10 3 кг/м 3 . На воз­ду­хе платина не окисляется и не образует сер­нис­тых пле­нок. Твер­дость платины почти в два раза выше, чем у серебра и зо­ло­та. Платина имеет пониженную способность к ду­го­об­ра­зо­ва­нию при размыкании контактов, находящихся под элек­т­ри­чес­ким на­п­ряжением, и является одной из лучших ос­нов при по­лу­че­нии кон­тактных сплавов. Практическое при­ме­не­ние получили спла­вы систем Pt-Ni, Pt-Ir и Pt-Rh. Никель, ири­дий и родий об­ра­зуют с платиной твердые растворы.

Иридий (Ir) – редкий металл, кристаллизующийся в ГЦК ре­­шетку, имеет температуру плавления 2410 о С и удельное элек­т­ро­­­­­­­сопро­тив­ле­ние 0,054 × 10 -6 Ом × м. Плотность иридия 22,4 × 10 3 кг/м 3 , а твердость почти в четыре раза выше, чем у платины. До­ба­­­­­вка иридия в платину в количестве 10. 25% позволяет по­лу­чить сплавы марок ПлИ-10 (10% Ir) и ПлИ-25 (25% Ir). Кон­та­к­т­ные сплавы этих марок характеризуются повышенной тве­р­до­с­тью и увеличенным в 2 раза удельным элек­тро­со­про­ти­в­ле­ни­ем по сра­внению с платиной.

Родий (Rh) применяется как самостоятельный контактный ма­те­­риал. По своим характеристикам он близок к иридию, но га­ль­ва­нические покрытия из родия обладают исключительной тве­р­до­стью и износостойкостью. Их твердость в 10 раз выше, чем у се­ребра или золота. Поэтому родий используется для по­кры­тия ко­нтактов-деталей герметизированных контактов (гер­ко­нов), из­готавливаемых из железо-никелевых сплавов.

В таблице 2.2 приведены значения основных физических параметров часто применяемых контактных материалов и сплавов.

Проводниковые материалы для сильноточных контактов. В ко­­н­тактных устройствах, предназначенных для силь­ното­ч­ных це­пей, в которых протекают токи более 0,5 А (при на­пря­же­нии на ра­­­зомкнутых контактах более 25 В), кон­та­­кты-де­­­тали используются преимущест­вен­но из ком­по­зи­ци­он­ных ма­те­ри­­алов, получаемых методами порошковой ме­тал­лу­р­гии.

Основные физические параметры контактных материалов [18]

2.3. Металлы и сплавы для электрических контактов

Различают три основные группы этих проводниковых мате­ри­­алов: для токоведущих и упругих элементов контактных устройств; для изготовления слаботочных контактов; для сильноточных контактов.

Проводниковые материалы для токоведущих и упругих элеме­н­тов контактных устройств. Для изготовления контактов-деталей (штырей и гнезд) при­бо­рных разъемов и упругих элементов пе­ре­­ключателей и якор­ных реле используют латуни и бронзы.

Латуни – это сплавы системы Cu-Zn с содержанием 10. 40% ци­­нка. Цинк кристаллизуется в ГПУ решетку и характеризуется ог­ра­ниченной растворимостью в меди. Практическое применение на­­шли сплавы Л85 и Л80, содержашие 15 и 20% Zn, со­от­ве­т­ст­вен­­­­но. Удельное сопротивление латуней r =(0,05. 0,06) × 10 -6 Ом × м, что в 3 раза превышает сопротивление чистой меди. Латунь хо­ро­­­шо обрабатывается дав­ле­нием, паяется и сваривается. Об­ла­да­­­ет сравнительно невысокими упругими свойствами, которые, выше чем у чистой меди.

Бронзы характеризуются более высокими упругими свой­ст­ва­ми, чем ла­­туни. К бронзам относятся сплавы системы Cu-Sn (3. 6% Sn). Находят также применение алю­ми­ни­­е­­вые бронзы Cu-Al (около 5% Al), а также кремнистые бронзы Cu-Si (1. 3% Si). Оло­во, алюминий, кремний, так же, как и цинк, об­­­ладают огра­ни­чен­ной растворимостью в меди. Для улучше­ния ха­­­рактеристик бронз в них, кроме перечисленных элементов, до­ба­­­вляют в не­боль­шом количестве фосфор, цинк, никель, ма­р­га­нец, железо.

Сплавы бронзы в технической документации обозначаются бу­к­ва­ми Бр с указанием дополнительных легирующих элементов и их ко­нцентрации. При этом пользуются следующими условными обоз­на­чениями легирующих элементов: О-олово, А-алюминий, К-кре­м­ний, Ф-фосфор, Ц-цинк, Н-никель, Мц-марганец, Ж-железо, Б-бе­риллий, Т-титан.

Широкое практическое применение нашли бро­нзы марок БрОЦ4-3 (содержит 4% Sn и 3% Zn), БрА7 (7% Al), БрКМц3-1 (3% Si и 1% Mn), БрБ2 (2% Be) – бериллиевая бронза. После тер­мо­обработки изделия из бронзы имеют в 1,25. 1,5 раза более вы­сокий модуль упругости, чем латуни. Однако удельное элек­т­ри­ческое сопротивление лент, пру­жин, токоведущих деталей из бро­нзы выше, чем у латуни при­мерно в 2 раза и составляет (0,09. 0,27) × 10 -6 Ом × м.

Для изготовления нетоковедущих элементов контактных уст­ройств используют прецизионные (т. е. точные) пружинные сплавы и ста­­­ли на основе железа марок 36НХТЮ (36% Ni, остальное Fe, Cr, Ti, Al), 40КНХМВ (40% Co, остальное Fe, Ni, Cr, Mo, W) и др. От­ме­­­тим, что в отличие от обозначений бронз в обозначениях марок спла­вов на основе железа ис­по­ль­зу­­ется несколько иная система ко­ди­­­рования легирующих эле­ме­н­тов, входящих в состав сплава, в час­т­­ности, Х-хром, Ю-алюминий, К-кобальт, М-молибден, В-воль­ф­рам.

Материалы для изготовления слаботочных контактов. Ла­ту­н­ные и бронзовые контакты в процессе эксплуатации до­во­­­ль­но бы­стро покрываются изолирующими пористыми плен­ка­ми оки­с­лов, прорастающими вглубь сплава, а также суль­фид­ны­ми (сер­ни­стыми) пленками, возникающими вслед­­ствие хи­ми­чес­ко­го ре­а­ги­рования материала контакта-детали с серой, всегда при­сут­ст­ву­ющей в атмосфере промышленных предприятий и го­родов. По­­явление плохо прово­дящих электрический ток пленок ведет к зна­­­чительному воз­растанию переходного со­про­тивления в месте кон­­та­к­ти­ро­вания контактов-деталей. По­э­тому контакты из ла­ту­ни и брон­зы малопригодны для со­е­ди­не­ния и коммутации эле­к­три­­­ческих цепей, в которых протекают не­большие токи (менее 0,5 А) при малых напряжениях (8. 25 В) на разомкнутых кон­та­к­тах. Электрические контакты, пред­на­зна­ченные для ком­му­тации ма­лых токов (коммутируемый ток око­ло 10 -8 . 10 -6 А) на­зывают «сухи­ми» контактами.

Для снижения переходного сопротивления латунные и бро­н­­­зо­вые контакты-детали покрывают тонким слоем специаль­ного ко­н­­тактного металла с высокой температурой плавления, устой­чи­­­вого к влиянию окисления. Слой защитного металлического по­­­крытия наносится на поверхность контакта-детали обычно пу­­тем электрохимического осаждения. Толщина покрытия со­с­та­­вляет 1. 10 мкм. Для улучшения адгезии (прилипания) на по­ве­р­хность латунного контакта предварительно эле­к­тро­хи­ми­че­с­ким способом наносится слой чистой меди толщиной 1. 2 мкм. Ме­­ханические свойства (например, износостойкость) эле­к­тро­ли­ти­­ческих покрытий гораздо выше, чем объемных материалов.

В при­­борных разъ­емах для покрытий обычно используются зо­ло­то, серебро, палладий, сплав серебро-палладий.

Наиболее широкое применение получили контактные по­к­ры­­­тия из серебра (Ag). Используется серебро марок Ср999. 999,9. Се­­ребро является полублагородным металлом. Это мягкий ма­­те­ри­ал белого цвета, кристаллизующийся в ГЦК ре­шетку. Те­м­пе­ра­­тура плавления серебра равна 960,5 о С, удельное эле­к­т­ро­­со­п­ро­тивление составляет 0,016 × 10 -6 Ом × м, плотность 10,5 × 10 3 кг/м 3 . Не­до­стат­ком серебра является склонность к образованию те­м­ных пле­нок сульфида Ag₂S в результате взаимодействия с вла­­жным се­ро­во­дородом. Добавление палладия в количестве 20% (сплав СрПд-20) повышает коррозионную стойкость сере­б­ра.

Золото (Au) применяют для покрытий при очень высоких тре­­­­­бо­­ва­ниях к надежности электрического контакта. Исполь­зу­е­т­ся зо­­лото марок Зл999. 999,9. Золото пластичный металл жел­­­то­го цвета, кристаллизуется в ГЦК решетку. Температура пла­­в­ле­ния золота равна 1063 о С, удельное электросопротивление равно 0,022 × 10 -6 Ом × м, плот­ность 19,3 × 10 3 кг/м 3 . Для увеличения тве­р­до­с­ти и износостойкости золотого покрытия применяются сплавы си­­­с­темы золото-серебро, например ЗлСр600-400 (60% Au, 40% Ag), а также сплавы системы золото-никель ЗлН95-5 (95% Au, 5% Ni). Применяется также золотое покрытие с зернами графита, что не только повышает износостойкость покрытия, но и снижа­ет ко­э­­ффициент трения при соединении или разъединении контактов-деталей разъема.

Палладий (Pd) не относится к благородным металлам, но об­ла­­дает хорошими электрическими свойствами и в 4. 5 раз де­ше­в­ле, чем золото. В качестве контактного покрытия используется па­­л­ладий марок Пд99,7. 99,8. Палладий кристаллизуется в ГЦК ре­­­шетку, температура плавления равна 1554 о С, удельное элек­т­ро­­со­п­ро­тив­ление составляет 0,1 × 10 -6 Ом × м, а плотность 12,2 × 10 3 кг/м 3 . Недостатком палладиевого покрытия яв­ляется склонность к образованию на его поверхности изо­ли­ру­ющих органических пленок при взаимодействии с ор­га­ни­чес­ки­ми соединениями.

Для изготовления покрытий разрывных электрических кон­та­­ктов коммутационных устройств (переключателей и реле) чи­с­тые металлы обычно не применяются, что связано с тре­бо­ва­ни­я­ми к повышенной износостойкости контактных материалов. Ко­н­­та­к­ты переключателей и реле должны иметь высокую твер­до­сть, сла­бую эрозию (разрушение поверхности) при ком­му­та­ции эле­ктри­чес­ких цепей с током. В данном случае широкое при­ме­­не­ние на­хо­дят сплавы систем Ag-Au, Ag-Cd, Ag-Pt, Ag-Pd-Cu, Au-Ag, Au-Ag-Mg-Ni.

В чистом виде для покрытия разрывных контактов ис­по­ль­зу­­­ет­ся лишь платина (Pt). Платина – это пластичный металл бе­ло­­го цве­та, кристаллизующийся в ГЦК решетку. Температура пла­в­ле­­ния платины составляет 1773 о С, удельное эле­к­т­ро­со­про­ти­в­ле­ние достигает 0,105 × 10 -6 Ом × м, плотность равна 21,4 × 10 3 кг/м 3 . На воз­ду­хе платина не окисляется и не образует сер­нис­тых пле­нок. Твер­дость платины почти в два раза выше, чем у серебра и зо­ло­та. Платина имеет пониженную способность к ду­го­об­ра­зо­ва­нию при размыкании контактов, находящихся под элек­т­ри­чес­ким на­п­ряжением, и является одной из лучших ос­нов при по­лу­че­нии кон­тактных сплавов. Практическое при­ме­не­ние получили спла­вы систем Pt-Ni, Pt-Ir и Pt-Rh. Никель, ири­дий и родий об­ра­зуют с платиной твердые растворы.

Иридий (Ir) – редкий металл, кристаллизующийся в ГЦК ре­­шетку, имеет температуру плавления 2410 о С и удельное элек­т­ро­­­­­­­сопро­тив­ле­ние 0,054 × 10 -6 Ом × м. Плотность иридия 22,4 × 10 3 кг/м 3 , а твердость почти в четыре раза выше, чем у платины. До­ба­­­­­вка иридия в платину в количестве 10. 25% позволяет по­лу­чить сплавы марок ПлИ-10 (10% Ir) и ПлИ-25 (25% Ir). Кон­та­к­т­ные сплавы этих марок характеризуются повышенной тве­р­до­с­тью и увеличенным в 2 раза удельным элек­тро­со­про­ти­в­ле­ни­ем по сра­внению с платиной.

Родий (Rh) применяется как самостоятельный контактный ма­те­­риал. По своим характеристикам он близок к иридию, но га­ль­ва­нические покрытия из родия обладают исключительной тве­р­до­стью и износостойкостью. Их твердость в 10 раз выше, чем у се­ребра или золота. Поэтому родий используется для по­кры­тия ко­нтактов-деталей герметизированных контактов (гер­ко­нов), из­готавливаемых из железо-никелевых сплавов.

В таблице 2.2 приведены значения основных физических параметров часто применяемых контактных материалов и сплавов.

Проводниковые материалы для сильноточных контактов. В ко­­н­тактных устройствах, предназначенных для силь­ното­ч­ных це­пей, в которых протекают токи более 0,5 А (при на­пря­же­нии на ра­­­зомкнутых контактах более 25 В), кон­та­­кты-де­­­тали используются преимущест­вен­но из ком­по­зи­ци­он­ных ма­те­ри­­алов, получаемых методами порошковой ме­тал­лу­р­гии.

Основные физические параметры контактных материалов [18]

Доброго дня! Поговорим о разновидности серебра, которую не встретишь в шкатулках среди драгоценных камней, зато можно найти там, где есть электротехническое оборудование, — то есть почти везде. Это техническое серебро.

В отличие от золота, которое считается главным образом ювелирным и инвестиционным драгметаллом, серебро широко востребовано в промышленности. Его используют при изготовлении:

• проводов;
• аккумуляторов;
• контактов;
• проволоки;
• припоев и многого другого.

Огромное количество серебра разной чистоты находится вокруг нас в виде крупинок, тонкой пленки, лома и напыления. Его объем в десятки, а то и сотни раз превышает объем металла, который мы носим в виде украшений.

Что это за серебро

Строго говоря, такой разновидности серебра, как «техническое», не существует. Так называют любой серебряный сплав, применяющийся не в ювелирном деле, а в производстве.

Состав и свойства

Основной легирующий компонент в ювелирном сплаве — медь. Ассортимент технического шире: могут присутствовать кадмий, цинк, олово, никель, алюминий. Их пропорции рассчитывают исходя из желаемого результата.

Кадмий, цинк и олово понижают температуру плавления, что делает сплавы с их участием ценными припоями. Правда, кадмий удорожает продукт, а цинк негативно влияет на его прочность, поэтому универсальных припоев нет — состав подбирается индивидуально под задачу.

Железо не объединятся с Ag в гомогенную массу и считается нежелательной примесью.

Прочность

Прочность тоже определяется составом сплава. Некоторые металлы существенно повышают ломкость серебра, и ими его не легируют или вводят ограниченно. Это:

• свинец;
• алюминий;
• олово (при содержании более 9 %);
• цинк (при содержании более 14 %).

Какая проба у данного серебра

Чистота сплава варьируется в зависимости от функции, которую он выполняет. «Магнитное техническое серебро», используемое в контактных пластинах, кнопках и переключателях, имеет чистоту 60–65 % — это проба 600–650 в метрической системе. Оно достаточно низкопробное для того, чтобы введенная лигатура проявляла на магнитные свойства.

«Немагнитное техническое серебро» чистотой 80–85 % — драгметалл 800–850 пробы, близкой к 875, которая используется повсеместно, хоть и уступает по популярности 925 ювелирной пробе. Припои делают из сплавов, проба которых может составлять 400, 600, 620, 700 — в общем, любое количество метрических единиц.

Особняком в этом ряду стоит гальваническое покрытие, которым серебрят детали. Такой металл в силу особенностей технологического процесса может быть только чистейшим — 999 пробы. Пленка на изделии, полученная в результате электролитического воздействия, настолько тонка, что ее трудно снять и переплавить. Толщина измеряется в микронах (мкм) — тысячных долях миллиметра.

Где содержится

Из технических сплавов создается многое из того, чем мы пользуемся ежедневно. Если вы читаете статью на работе, оглянитесь вокруг и посмотрите на оргтехнику — серебро есть в каждом устройстве и микросхеме. В одном блоке питания содержится 1,5 г.

Чем современнее устройство, тем меньше в нем содержание драгметаллов и тем, соответственно, труднее их извлечь.

Государство контролирует утилизацию техники не только из соображений безопасности окружающей среды, но и для уменьшения потерь драгоценных металлов при переработке. Принимать у населения высокотехнологичный лом, содержащий драгметаллы, могут только лицензированные организации — к примеру, в Москве таких несколько десятков.

Как определить подлинность

Состав детали или покрытия определяется ГОСТами. Но таких понятий, как «подлинное» и «фальшивое» техническое серебро, не существует — по двум причинам:

1. Для каждой цели подбирается свой сплав. Примеси в нем меняют свойства основы, и не всегда «чище» здесь значит «лучше».
2. Подделывать благородный металл, используемый в микросхемах и выключателях, экономически нецелесообразно.

Если вам случайно попал в руки самодельный «технический» слиток и интересно, серебряный ли он, попробуйте воздействовать на него магнитом (высокопробный сплав не притянется) или растереть в руке с мелом (мел должен потемнеть).

Чем отличается от ювелирного серебра

Отличия технического сплава от ювелирного — в назначении и разнообразии. Теоретически из высокопробного сплава, полученного в результате очищения серебра из деталей, вы можете отлить себе кольцо или кулон.

Но есть опасность: закон предусматривает уголовную ответственность за самовольную добычу драгметаллов, даже если сырьем служит ваш собственный компьютер.

Куда сдать

Реализовать техническое серебро законным образом по рыночной цене вы не сможете. На небольшое количество технической стружки закроют глаза, но если вы займетесь сбором сырья всерьез и попытаетесь сбыть солидное количество — к примеру, 200 г — вас ждет преследование по ст. 191 УК РФ.

Тем не менее многие занимаются переплавкой металлов без лицензии, оборудовав рабочее место у себя на даче или в гараже. Возможно, ювелирное дело увлечет вас настолько, что вы станете создавать уникальные украшения (владеть которыми частное лицо может).

Преимущества и недостатки

Если вы хотите использовать технический лом для производства авторских вещей, то достоинством будет невысокая стоимость сырья в сравнении с ювелирным. Негативные черты:

• неоднородность проб материала и неожиданные примеси, неуместные в составе украшений;
• сложность извлечения металла из полуфабрикатов и очистки;
• незаконность проведения таких работ.

Как извлечь из радиодеталей

Чтобы добыть серебро из радиотехнического лома (например реле или микропереключателя типа МП), нужно определить, в каких частях (контактах) содержится серебро, и аккуратно отделить их кусачками или ножницами (в зависимости от прочности материала). Радиотехнический сплав имеет примерно 817 пробу, а одно реле наградит вас 0,5–3 г благородного металла.

Как выглядит типичный микропереключатель, содержащий серебро, можно посмотреть на фото.

Очистка серебра от примесей

Аффинаж в домашних условиях проводить трудно: реактивы доступны в магазинах, но они токсичны. Соблюдайте технику безопасности:

• наденьте защитную маску и перчатки;
• позаботьтесь о вентиляции или работайте на воздухе;
• при приготовлении раствора вливайте кислоту в воду, а не наоборот.

Методики очищения основаны на растворении исходного сырья в кислотах (азотной, серной) с последующим восстановлением из хлорида. Результатом будет металл пробой около 980, который можно дополнительно очистить электролитически, получив на выходе практически чистый элемент.

Где можно купить или продать

Существуют организации, занимающиеся скупкой в том числе технического серебра, интернет-аукционы, ломбарды. Большая их часть работает незаконно (без лицензии), и попытка продать самостоятельно добытое серебро может попасть в поле зрения Отдела по борьбе с экономическими преступлениями (ОБЭП).

Сколько стоит 1 грамм тех. серебра на сегодня

Стоимость серебра на мировом рынке растет, и сегодня оно считается хорошей инвестицией. Отследить колебания цены поможет график.

Цена 999 пробы по ЦБ	Рыночная стоимость пробы на сегодня	Цена на лом	Цена в ювелирных

Рекомендации по уходу и хранению

Чтобы изделия не портились, их достаточно:

• беречь от контакта с кислой и щелочной средами;
• время от времени очищать от налета и грязи;
• хранить отдельно от других металлических предметов, в футляре или чехле, чтобы избежать механических повреждений.

Также смотрите в видео, как можно отпаять серебро:

Заключение

Если вы хотите стать ювелиром, не лейте воду в кислоту, орудуйте кусачками аккуратно и не забывайте почаще выходить на свежий воздух! А еще — подписывайтесь на мои материалы. До встречи!

Источник