Introduzione
Un relè è un dispositivo di controllo elettrico che utilizza una piccola corrente per controllare una grande corrente in un circuito. È un "interruttore automatico" che regola automaticamente il circuito, fornisce protezione di sicurezza e commuta il circuito. I materiali comuni dei contatti dei relè includono AgSnO2, AgNi, AgCdO, AgZnO e AgCuO. Tra questi, i materiali dei rivetti a contatto in rame e argento AgCdO tendono a causare inquinamento tossico da cadmio durante il processo di produzione. L'UE ha iniziato a limitare l'uso di prodotti contenenti cadmio il 1 giugno 2006. I materiali AgZnO hanno le caratteristiche di breve durata dell'arco, elevate prestazioni di interruzione, forte resistenza agli shock di corrente e innocuità per l'ambiente in condizioni di bassa tensione. I materiali AgZnO stanno gradualmente emergendo come sostituti di materiali non ecologici come AgCdO. I materiali AgZnO vengono utilizzati principalmente negli avviatori motore, relè LED, relè di potenza, interruttori automatici universali, ecc. I metodi di preparazione comuni per i materiali dei contatti elettrici AgZnO includono il metodo di miscelazione meccanica delle polveri e il metodo di ossidazione della lega. Tra questi, il metodo di miscelazione meccanica delle polveri viene spesso utilizzato nella produzione di materiali AgZnO grazie ai vantaggi del ciclo di produzione breve e del semplice funzionamento del processo. Tuttavia, a causa delle piccole dimensioni della polvere di ZnO, è difficile da disperdere e facile da agglomerare, con conseguenti proprietà elettriche instabili dei materiali AgZnO preparati con il metodo di miscelazione meccanica delle polveri. Questo studio utilizza il metodo di dispersione ad ultrasuoni per preparare materiali AgZnO e li confronta con il processo di miscelazione meccanica delle polveri AgZnO. Per ottenere vengono analizzate le differenze nella sua organizzazione e nelle prestazioni in diverse condizioni del processo di preparazioneContatto punto argentomateriali dalle prestazioni eccellenti, ponendo le basi per lo sviluppo di nuovi materiali per contatti elettrici domestici.
1 esperimento
1.1 Metodo di miscelazione meccanica delle polveri
Le materie prime sperimentali sono polvere d'argento da 200 mesh (purezza maggiore o uguale al 99,9%) e polvere di ZnO (purezza maggiore o uguale al 99,9%). Dopo che la polvere mista è stata pressata isostaticamente, viene sinterizzata a 840 gradi ~ 860 gradi per 3 ore in un'atmosfera d'aria, quindi pressata nuovamente ed estrusa in fili. Infine, tramite trafilatura e controllo, si ottiene il prodotto finito.
1.2 Metodo di dispersione ad ultrasuoni
Il metodo di dispersione ad ultrasuoni utilizza il principio dell'effetto cavitazione. Quando la vibrazione ultrasonica viene trasmessa al liquido, a causa dell'elevata intensità del suono, stimolerà un forte effetto di cavitazione nel liquido, provocando un gran numero di bolle di cavitazione nel liquido. Quando queste bolle di cavitazione vengono generate ed esplodono, nel liquido verrà generato un gran numero di microgetti, che disgregano le particelle di polvere aggregate più grandi nel liquido. Allo stesso tempo, a causa della vibrazione dell'onda ultrasonica, il solido e il liquido vengono miscelati più accuratamente, favorendo così la miscelazione uniforme della polvere di Ag e della polvere di ZnO.
I materiali di prova sono soluzione alcolica, polvere di Ag e polvere di ZnO. Il rapporto tra polvere di Ag e polvere di ZnO è 7,5:1, l'alcol è 5 L, il tempo di vibrazione ultrasonica è 20 minuti, l'agitazione svolge un ruolo di miscelazione ausiliaria e la velocità è 120 giri/min. Sotto l'effetto di cavitazione dell'onda ultrasonica, la polvere viene frantumata in particelle fini e miscelata uniformemente. Quindi il liquido miscelato viene versato in una teglia e posto in forno ad asciugare. Dopo l'essiccazione, la polvere mista viene pressata isostaticamente, sinterizzata a 840 gradi -860 gradi in atmosfera atmosferica per 3 ore, quindi pressata ed estrusa in fili. Infine, i prodotti finiti vengono trafilati e controllati. Il nostro contattore elettricoContatti d'argentosottoporsi a più livelli di ispezione per garantire che ogni prodotto sia un ottimo prodotto.
1.3 Test e caratterizzazione
Per misurare la densità del campione viene utilizzato il metodo Archimede; il durometro Brinell viene utilizzato per misurare la durezza del campione; il metodo del ponte viene utilizzato per rilevare la resistività del campione; il microscopio metallografico viene utilizzato per osservare la microstruttura del campione; il microscopio elettronico a scansione (SEM) viene utilizzato per osservare la morfologia della frattura del campione.
2 Risultati e analisi
2.1 Analisi della struttura metallografica
La Figura 1(a) e la Figura 1(b) sono foto della struttura metallografica di prodotti AgZnO preparati rispettivamente mediante il metodo di miscelazione meccanica delle polveri e il metodo di dispersione ad ultrasuoni. Dalla struttura metallografica si può vedere che entrambi i metodi possono preparare con successo materiali AgZnO, ma le particelle di ZnO nella matrice d'argento del materiale AgZnO preparato mediante il metodo di miscelazione meccanica delle polveri sono agglomerate e distribuite in modo non uniforme. Questa distribuzione non uniforme della fase di rinforzo influenzerà direttamente le prestazioni del materiale, determinando fluttuazioni nelle proprietà meccaniche ed elettriche del materiale. Nel materiale AgZnO preparato con il metodo di dispersione ad ultrasuoni, le particelle ZnO sono uniformemente disperse sulla matrice Ag. Questo perché il sistema di dispersione ad ultrasuoni appartiene ad un sistema di dispersione solido-liquido. Rispetto al sistema di dispersione solido-solido del metodo di miscelazione delle polveri, le particelle di polvere di ZnO possono essere completamente disperse in Ag. Dopo la pressatura, la sinterizzazione e la lega, possono essere dispersi nella matrice Ag come particelle di piccole dimensioni. Secondo la teoria del sistema di dispersione, l'uniformità del sistema di dispersione solido-liquido è molto maggiore di quella del sistema di dispersione solido-solido. Pertanto, rispetto al processo di miscelazione delle polveri, il materiale AgZnO preparato mediante dispersione ad ultrasuoni presenta le caratteristiche di una fase di rinforzo più fine, una dispersione più uniforme e una ridotta agglomerazione. La matrice d'argento utilizzata nel nostro rivetto a contatto in argento massiccio è di buona qualità e può fornire prestazioni relativamente stabili.
2.2 Analisi SEM delle fratture
La Figura 2(a) e la Figura 2(b) sono foto morfologiche SEM di frattura 500 volte di prodotti AgZnO preparati rispettivamente mediante il metodo di miscelazione meccanica delle polveri e il metodo di dispersione ad ultrasuoni. In confronto, si può vedere che il materiale AgZnO preparato mediante il metodo di miscelazione meccanica delle polveri ha uno scarso legame interno e le particelle di ZnO agglomerate hanno un gran numero di pori. È facile fratturarsi fragile quando si resiste alla forza esterna e la frattura non è uniforme; mentre il materiale AgZnO preparato con il metodo di dispersione ad ultrasuoni presenta un legame interno stretto e una frattura relativamente liscia.
La Figura 2(c) e la Figura 2(d) sono foto morfologiche SEM di frattura 5000 volte di prodotti AgZnO preparati rispettivamente con il metodo di miscelazione delle polveri e con il metodo di dispersione ad ultrasuoni. In confronto, si può vedere che le particelle di ZnO nel materiale AgZnO preparato mediante il metodo di miscelazione meccanica delle polveri sono disperse e agglomerate in modo non uniforme. Le dimensioni delle particelle secondarie dopo l'agglomerazione variano notevolmente e le fossette in corrispondenza della frattura del filo hanno profondità diverse. Tuttavia, le particelle di ZnO della seconda fase con una dimensione di circa 1 μm sono distribuite uniformemente sulla matrice d'argento all'interno del materiale AgZnO preparato con il metodo di dispersione ad ultrasuoni e la morfologia e le dimensioni delle fossette sono altamente coerenti. Dopo che le particelle di ZnO si sono agglomerate nel processo di miscelazione meccanica delle polveri, le dimensioni delle particelle secondarie variano notevolmente, determinando differenze regionali nella plasticità del materiale. Quando sottoposto a forze esterne, la tendenza alla frattura fragile aumenta ulteriormente [5]. Le particelle della seconda fase nel materiale preparato mediante il processo di dispersione ad ultrasuoni sono ovviamente fini e uniformi, la frattura è relativamente piatta, la profondità delle fossette è sostanzialmente la stessa, la forza interna è relativamente uniforme durante la frattura e il materiale è isotropo . Il materiale utilizzato nel nsContatti in argento massiccioPer l'elettricità ha un'elevata resistenza e durezza, che possono garantire la produzione di dimensioni precise.
2.3 Analisi delle proprietà meccaniche e fisiche
La Figura 3(a) e la Figura 3(c) sono diagrammi di confronto di densità e resistività dei prodotti AgZnO preparati rispettivamente mediante miscelazione meccanica delle polveri e dispersione ad ultrasuoni. Il confronto mostra che la densità dei prodotti AgZnO preparati mediante dispersione ad ultrasuoni è superiore a quella dei prodotti AgZnO preparati mediante miscelazione di polveri. Questo perché la polvere AgZnO nel metodo di miscelazione meccanica delle polveri viene agglomerata durante la miscelazione e i pori negli agglomerati non possono essere densificati durante il processo di sinterizzazione. Secondo la teoria della sinterizzazione [6], il processo di densificazione della sinterizzazione in fase solida è il flusso viscoso e la diffusione volumetrica degli atomi. Durante il processo di sinterizzazione, lo ZnO agglomerato ha scarsa fluidità e la velocità di autodiffusione Ag-Ag è molto maggiore della velocità di diffusione reciproca tra i componenti Ag-ZnO, risultando in un basso grado di densificazione dopo la densificazione della fase solida, che a sua volta porta a una bassa densità. Il metodo di dispersione ad ultrasuoni può rompere ZnO in piccole particelle uniformi e disperderle nella matrice Ag, aumentando notevolmente l'area di contatto Ag-ZnO ed espandendo l'area della rete conduttiva Ag-Ag. La densità è relativamente elevata dopo la densificazione della sinterizzazione. La resistività è correlata all'area della rete conduttiva Ag-Ag nel materiale. Poiché l'area della rete conduttiva Ag-Ag formata dal metodo di dispersione ad ultrasuoni aumenta, il materiale AgZnO preparato con il metodo presenta una resistività inferiore. Il nostro SolidoContatti d'argentohanno una densità più elevata e una conduttività più forte.
Le Figure 3(b) e 3(d) sono i diagrammi comparativi di durezza e allungamento dei prodotti AgZnO preparati rispettivamente mediante miscelazione meccanica delle polveri e metodi di dispersione ad ultrasuoni. Dalla figura si può vedere che la durezza dell'AgZnO preparato con il metodo della dispersione ad ultrasuoni è significativamente più elevata. Questo perché le caratteristiche di durezza del materiale composito a matrice metallica composto dalla fase di rinforzo e dal materiale di matrice sono determinate principalmente dalle caratteristiche dei componenti del materiale composito e dalle prestazioni di legame tra i componenti e la fase di rinforzo. Quando la seconda fase è distribuita uniformemente nella fase matrice sotto forma di particelle fini disperse, minore è la dimensione delle particelle della seconda fase, più significativo sarà l'effetto rinforzante, che aumenterà la durezza del materiale. Questo rafforzamento è chiamato rafforzamento della seconda fase. L'allungamento del materiale è correlato positivamente con la plasticità del materiale. Le particelle fini disperse della seconda fase possono migliorare significativamente la plasticità del materiale, mostrando una migliore plasticità.
3 Conclusioni
Il materiale di contatto elettrico AgZnO è stato preparato mediante miscelazione meccanica delle polveri e dispersione ad ultrasuoni e sono stati confrontati gli effetti di diversi processi sulle proprietà del materiale. Le conclusioni sono le seguenti:
(1) Rispetto al processo di miscelazione meccanica delle polveri, le prestazioni complete del materiale AgZnOSilver Electrical For Contactor preparato mediante dispersione ad ultrasuoni sono migliori. Le fini particelle di ZnO della seconda fase sono uniformemente disperse nella matrice d'argento e si ottengono migliori proprietà meccaniche;
(2) Il processo di dispersione ad ultrasuoni migliora efficacemente il fenomeno dell'agglomerazione di ZnO all'interno dell'organizzazione. Dalla struttura microscopica della frattura si può vedere che il legame interno è buono, si ottiene un sistema relativamente denso e la stabilità di varie proprietà del materiale è migliorata.
Il nostro contattore elettricoContatti d'argentosono realizzati in materiale d'argento di elevata purezza con eccellente conduttività e resistenza alla corrosione, garantendo un funzionamento stabile in varie apparecchiature elettriche. Con una precisa tecnologia di lavorazione e un rigoroso controllo di qualità, i nostri contatti in argento non solo possono aumentare notevolmente la durata degli apparecchi elettrici, ma anche ridurre significativamente la perdita di potenza e i costi di manutenzione. Che si tratti di interruttori, relè o contattori ad alta frequenza, il rivetto per contatti in argento massiccio è una scelta affidabile. Scegliere i nostri contatti in argento significa scegliere soluzioni elettriche efficienti, durevoli e di alta qualità per aiutare le vostre apparecchiature a funzionare stabilmente per lungo tempo.
