تفاوت های عملکردی بین آلیاژهای نقره و آلیاژهای مس

کنتاکت کنتاکتور اجزای عملکردی کلیدی برای اتصال و قطع مدارها هستند. سیستم مواد آنها به طور مستقیم عملکرد کلی تجهیزات را از نظر پایداری هدایت، مدیریت حرارتی، فرسایش قوس الکتریکی و عمر مکانیکی تعیین می کند. در مهندسی برق و سیستم های توزیع برق فعلی، مواد اصلی تماس عمدتاً شامل آلیاژهای- بر پایه نقره و آلیاژهای مبتنی بر مس-می باشد. تفاوت در مسیرهای عملکرد آنها اساساً منعکس کننده یک مبادله مهندسی- بین "جهت اطمینان بالا" و "هزینه{6}} جهت گیری کارایی است." این تفاوت همچنین در مورد اشکال ساختاری مختلف کنتاکت‌های الکتریکی، از جمله کنتاکت‌های مرکب و تماس‌های دو فلزی چند لایه (Ag/Cu) صدق می‌کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از منظر رسانایی، آلیاژهای نقره دارای رسانایی بسیار بالایی هستند و استاندارد رسانایی آن به 100% IACS نزدیک یا به آن می رسد. حتی پس از آلیاژسازی، سطح مقاومت تماس پایینی را حفظ می‌کنند، بنابراین به طور موثری افزایش دما را تحت شرایط سوئیچینگ جریان بالا یا فرکانس بالا سرکوب می‌کنند. در حالی که آلیاژهای مس در حالت خالص رسانایی نزدیک به نقره دارند، رسانایی آنها در کاربردهای عملی به دلیل آلیاژسازی و اکسیداسیون به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بنابراین، در سناریوهای سخت، کنتاکت های الکتریکی نقره ای یا محلول های تماس فلز نجیب بر اساس سیستم های فلزات گرانبها معمولا ترجیح داده می شوند.

 

از نظر مقاومت در برابر خوردگی، مواد نقره دارای مزیت قابل توجهی هستند. لایه اکسیدی که توسط نقره در هوا یا محیط‌های مرطوب تشکیل می‌شود، درجه خاصی از رسانایی را حفظ می‌کند و از پایداری رابط تماس اطمینان می‌دهد. با این حال، مس به راحتی یک لایه اکسید مس با رسانایی ضعیف را در محیط های مشابه تشکیل می دهد که منجر به افزایش مقاومت تماس و تشدید تولید گرما می شود. بنابراین، در اتمسفرهای با رطوبت بالا، بسیار آلوده یا خورنده، سیستم‌های مبتنی بر نقره{4} یا فلزات گرانبهای نجیب{5}}برای کاربردهای مهندسی مناسب‌تر هستند، در حالی که مواد مبتنی بر مس معمولاً برای به تأخیر انداختن شکست نیاز به آبکاری یا عملیات سطحی دارند.

 

قابلیت ضد{0}}جوشکاری یک شاخص کلیدی از قابلیت اطمینان مواد تماس در محیط های قوس الکتریکی است. آلیاژهای نقره، با ترکیب عناصری مانند اکسیدهای نیکل و قلع، می توانند به طور موثری پایداری ساختاری در دمای بالا را بهبود بخشند و خطر چسبندگی مذاب را کاهش دهند، که دلیل اصلی استفاده گسترده آنها در کنترل موتور و تجهیزات سوئیچینگ بار بالا است. سازه‌های معمولی شامل پرچ‌های تماسی دو فلزی و کنتاکت‌های نقره‌ای دو فلزی هستند که از طریق سازه‌های کامپوزیتی تعادلی بین رسانایی و عملکرد ضد جوش حاصل می‌کنند. در مقابل، مواد مسی در دماهای بالا به راحتی نرم می شوند و لایه اکسیدی فرسایش قوس را تشدید می کند و در نتیجه احتمال جوشکاری ذوبی را افزایش می دهد.

 

از نظر مقاومت در برابر سایش و استحکام مکانیکی، آلیاژهای مس معمولاً سختی و مقاومت در برابر تغییر شکل بالاتری از خود نشان می‌دهند که آنها را برای کاربردهایی با استرس مکانیکی بالا یا عملیات مکرر مناسب می‌سازد. از سوی دیگر، آلیاژهای نقره، سختی سطح را از طریق تقویت پراکندگی یا طراحی کامپوزیت افزایش می دهند. به عنوان مثال، سازه های تماس کامپوزیتی که با استفاده از فرآیند تماس های دو فلزی با سر سرد تشکیل شده اند، می توانند مقاومت در برابر سایش را در عین حفظ رسانایی بهبود بخشند. در سیستم‌های تماس الکتریکی کشویی یا چرخشی، مانند کنتاکت‌های الکتریکی کشویی و کنتاکت‌های حلقه لغزشی، مقاومت در برابر سایش و پایداری رسانایی ماده باید به طور جامع در نظر گرفته شود.

 

از منظر هزینه، نقره، به عنوان یک فلز گرانبها معمولی، به طور قابل توجهی گرانتر از مس است. بنابراین، کنتاکت های آلیاژ نقره عمدتاً در زمینه های صنعتی با الزامات اطمینان بالا استفاده می شود. مواد مبتنی بر مس-به دلیل مزیت هزینه ای که دارند، همچنان بازار وسیعی در کاربردهای-جریان پایین- با فرکانس پایین، مانند اجزای الکتریکی تماس اولیه یا اجزای ساختاری الکتریکی مسی در سیستم های بار سبک- دارند. در برخی طرح‌ها، سازه‌های مسی با روکش نقره‌ای{7}} نیز برای دستیابی به تعادل بین هزینه و عملکرد استفاده می‌شوند.

 

در انتخاب برنامه‌های کاربردی خاص، سیستم‌های تماسی مبتنی بر نقره، مانند پرچ‌های تماسی دو فلزی یا پرچ‌های دو فلزی برای رله‌ها، معمولاً برای محیط‌های با جریان بالا، فرکانس بالا و محیط‌های خشن ترجیح داده می‌شوند تا از پایداری عملیاتی درازمدت اطمینان حاصل شود. در سناریوهای کم{3}}بار یا هزینه{4}}حساس، می‌توان از مخاطبین مبتنی بر مس-یا سازه‌های تماس نقره‌ای سوئیچ ساده‌تر به عنوان جایگزین استفاده کرد. برای تجهیزات دقیق یا برنامه‌های کاربردی پیشرفته، از کنتاکت‌های برقی دقیق و طرح‌های کامپوزیت چند{8}موادی برای برآوردن سطوح بالاتر الزامات عملکرد الکتریکی استفاده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

به طور خلاصه، تفاوت بین آلیاژهای نقره و مس در کاربردهای تماس کنتاکتور اساساً یک مبادله سیستماتیک- بین خواص فیزیکی مواد و هزینه های مهندسی است. همانطور که تجهیزات الکتریکی به سمت چگالی توان بالاتر و قابلیت اطمینان بالاتر تکامل می یابند، کنتاکت های کامپوزیت بر اساس سیستم های فلزات گرانبها، مانندتماس های الکترونیکی بی متالو تماس‌های چندلایه پرچ دو فلزی، در حال تبدیل شدن به فناوری اصلی هستند. به طور همزمان، زنجیره تامین مواد به تدریج تخصصی تر می شود و با تکیه بر تامین کنندگان فلزات گرانبها با قابلیت های کنترل کیفیت پایدار برای ارائه راه حل های مواد بسیار سازگار است.