Comment la composition des matériaux de contact électrique en alliage affecte-t-elle leur conductivité et leur résistance à l'usure?

Matériaux de contact électrique en alliage sont un composant clé indispensable dans l'équipement électrique moderne et sont largement utilisés dans des appareils tels que les commutateurs, les relais et les disjoncteurs. Les performances de ces matériaux affectent directement l'efficacité opérationnelle et la durée de vie des équipements électriques. Parmi eux, la conductivité et la résistance à l'usure sont deux indicateurs de base pour mesurer les performances des matériaux de contact électrique en alliage. Ces deux caractéristiques sont principalement déterminées par la composition du matériau. Les éléments suivants discuteront en détail des effets de différents éléments métalliques et de leurs proportions sur la conductivité et la résistance à l'usure.

Argent (AG): améliorer la conductivité et la résistance à la corrosion
L'argent est l'un des métaux de base les plus couramment utilisés dans les matériaux de contact électrique en alliage en raison de sa conductivité électrique et thermique extrêmement élevée. L'argent a également une bonne résistance à la corrosion et peut maintenir des performances stables dans des environnements humides ou pollués.

Effet sur la conductivité: L'argent a une conductivité électrique extrêmement élevée (environ 63% IAC), donc les alliages à base d'argent présentent généralement une excellente conductivité électrique.

Effet sur la résistance à l'usure: L'argent pur a une faible résistance mécanique et est facilement porté en raison de la friction. Afin d'améliorer sa résistance à l'usure, d'autres métaux durs (tels que le tungstène, le nickel, le cuivre, etc.) sont généralement ajoutés pour former un matériau composite.
Cuivre (CU): conductivité améliorée et réduction des coûts
Le cuivre est un métal relativement peu coûteux avec une excellente conductivité électrique et est souvent utilisé comme substitut ou complément de l'argent.
Impact sur la conductivité: la conductivité électrique du cuivre est la seconde derrière l'argent (environ 59% IACS), ce qui peut réduire considérablement les coûts des matériaux tout en maintenant une conductivité électrique élevée.
Impact sur la résistance à l'usure: La dureté du cuivre et la résistance à l'usure sont meilleures que l'argent, mais toujours insuffisantes pour répondre aux besoins des applications à haute chargement. Par conséquent, le cuivre est souvent utilisé en combinaison avec des métaux durs pour améliorer encore sa résistance à l'usure.
Tungstène (w): résistance à l'usure améliorée et résistance à haute température
Le tungstène est un métal à haut point de fusion à haute résistance qui est souvent utilisé pour améliorer la résistance à l'usure et la résistance à haute température des alliages.
Impact sur la conductivité: le tungstène a une mauvaise conductivité électrique, donc l'ajout de tungstène à l'alliage réduira légèrement la conductivité globale. Cependant, en optimisant le rapport, la relation entre la conductivité et la résistance à l'usure peut être équilibrée.
Impact sur la résistance à l'usure: la forte dureté et la résistance à l'ablation du tungstène en font un matériau de renforcement idéal. Par exemple, dans les alliages d'argent-tungstène (AG-W), les particules de tungstène peuvent résister efficacement à l'érosion des arcs et à l'usure mécanique.
Nickel (NI): Améliorer la résistance et la résistance à l'oxydation Le nickel est un métal dur avec une bonne résistance à l'oxydation et une résistance à la corrosion, et est souvent utilisé pour améliorer la résistance mécanique et l'usure des alliages.
Effet sur la conductivité: le nickel a une faible conductivité, donc l'ajout de nickel à l'alliage réduira la conductivité globale. Mais dans une plage raisonnable, cet effet peut être contrôlé en optimisant la formule.
Effet sur la résistance à l'usure: l'ajout de nickel améliore considérablement la résistance à la dureté et à l'usure de l'alliage, en particulier dans la commutation haute fréquence ou les environnements à courant élevé.
L'étain (SN) et le plomb (PB): améliorer les performances de soudage et le plomb sont souvent utilisés dans les matériaux de contact à basse tension pour améliorer les performances du soudage et réduire la résistance aux contacts.
Effet sur la conductivité: l'étain et le plomb ont une conductivité élevée, ce qui aide à maintenir de bonnes performances de contact.
Effet sur la résistance à l'usure: l'étain et le plomb ont une faible dureté et une résistance à l'usure relativement mauvaise, ils sont donc généralement utilisés uniquement comme composants auxiliaires.
La conductivité et la résistance à l'usure des matériaux de contact électrique en alliage sont le résultat de l'effet combiné de plusieurs éléments métalliques. Voici quelques stratégies d'optimisation courantes:
Alloys à base d'argent (comme AG-W, AG-CU, AG-NI):
L'argent offre une conductivité élevée, du tungstène, du cuivre ou du nickel améliore la résistance à l'usure et une résistance à haute température.
Applicable aux environnements de haute tension et de courant élevé.
Alloys à base de cuivre (comme Cu-W, Cu-Ni):
Le cuivre réduit les coûts et maintient la bonne conductivité, le tungstène ou le nickel améliore la résistance à l'usure.
Scénarios d'application applicables aux moyens et basse tension.
Matériaux composites (comme AG-W-C, AG-Ni-Ce):
Combiner les avantages de plusieurs éléments pour obtenir le meilleur équilibre entre la conductivité, la résistance à l'usure et la résistance à l'ablation.
Applicable aux champs spéciaux avec des exigences de haute performance.

En contrôlant précisément la proportion de chaque composant, les matériaux de contact électriques en alliage qui répondent aux exigences d'application spécifiques peuvent être conçus. À l'avenir, avec le développement de nouvelles technologies matérielles, les chercheurs continueront d'explorer des formules et des processus plus efficaces pour promouvoir le développement de matériaux de contact électriques vers des performances supérieures.