Nelle applicazioni di commutazione elettrica impegnative, le prestazioni dei punti di contatto determinano direttamente l'affidabilità, la durata e la sicurezza operativa dell'intero dispositivo. I contatti al tungsteno, in quanto componenti critici di contatto elettrico, sono ampiamente utilizzati in relè, contattori e avvisatori acustici nei settori automobilistico, motociclistico e della casa intelligente, fungendo da supporto fondamentale per garantire il funzionamento stabile ed efficiente di questi dispositivi attraverso milioni di cicli.
I contatti di precisione in tungsteno utilizzano comunemente il classico design della struttura composita "testa-piedi". Questa struttura corrisponde esattamente ai requisiti applicativi a diversi livelli. La logica di progettazione principale risiede nel raggiungimento di un equilibrio preciso di prestazioni globali attraverso la configurazione differenziata dei materiali e l'ottimizzazione del processo.
La testa, in quanto area di contatto del nucleo, è generalmente costituita da fogli di tungsteno-di elevata purezza o da leghe di tungsteno. I dischi in tungsteno puro e i dischi in tungsteno per petallurgi in polvere sono le scelte più diffuse, in particolare i piccoli dischi lucidati in metallo di tungsteno (purezza del 99,95%). Grazie al punto di fusione estremamente elevato del tungsteno (3422 gradi), all'eccellente durezza, alla resistenza superiore all'erosione dell'arco e alle caratteristiche di trasferimento del materiale estremamente basse, è diventato un materiale di contatto ideale per applicazioni con carichi pesanti e frequenti commutazioni.
I piedi, che fungono da strutture di supporto conduttive, impiegano una configurazione di materiale strategicamente stratificata, dando vita a due soluzioni differenziate,
La soluzione economica di fascia bassa-e-media-utilizza rivetti in ferro di alta-qualità per formare rivetti a contatto in ferro e tungsteno, che offrono buona resistenza strutturale e conduttività di base, con un eccezionale rapporto costi-economico, adatti per applicazioni standard affidabili e sensibili ai costi-.
La soluzione dalle prestazioni medio-a-alte-di fascia alta-utilizza rivetti in rame puro, corrispondenti alla categoria di fascia alta-dei rivetti brasati al tungsteno. Il rame possiede un'eccellente conduttività elettrica e termica, seconda solo all'argento, che riduce significativamente l'aumento della temperatura complessiva dei contatti durante il funzionamento, migliorando la capacità di trasporto della corrente e l'efficienza di dissipazione del calore, rendendolo adatto per applicazioni ad alto-carico, alta-frequenza o di fascia alta-con rigorosi limiti di aumento della temperatura.
La tecnologia principale per ottenere un legame sicuro tra fogli di tungsteno e rivetti metallici è la brasatura ad alta-temperatura e la brasatura a forno con contatto al tungsteno è un'applicazione tipica di questa tecnologia.
Questo processo, attraverso una formula specializzata del metallo d'apporto per brasatura e un controllo preciso del processo, garantisce un'eccellente bagnabilità e diffusione tra tungsteno e ferro/rame, formando infine uno strato di legame metallurgico con elevata resistenza, bassa resistenza elettrica e buona stabilità termica.
Questo metodo di incollaggio allevia efficacemente lo stress interno causato dalla differenza nei coefficienti di dilatazione termica tra tungsteno e ferro/rame, garantendo che l'area incollata non si allenti mai in caso di cicli termici e vibrazioni meccaniche severi, che è una delle garanzie principali per il funzionamento affidabile a lungo-termine del prodotto.
Dal punto di vista della scienza dei materiali,Contatti in tungstenoè insostituibile nelle applicazioni che richiedono commutazioni frequenti e che potenzialmente generano archi elettrici.
Rispetto ai contatti in argento, soggetti a ossidazione e bruciatura-, il tungsteno, pur sacrificando una leggera quantità di conduttività, compensa questo problema con l'eccellente conduttività della base in rame, ottenendo in definitiva durata e affidabilità eccezionali. Questo preciso compromesso-nella selezione dei materiali è fondamentale per l'adattamento alle applicazioni elettriche più impegnative.
La configurazione a più livelli dei materiali per rivetti in ferro e rame non è semplicemente una questione di qualità superiore o inferiore, ma piuttosto una precisa strategia di abbinamento basata sullo scenario applicativo. Aiuta a ottimizzare l'equilibrio tra costo della distinta base e prestazioni del prodotto in base a requisiti specifici come carico di corrente previsto, frequenza di commutazione, struttura dei costi e progettazione della dissipazione del calore.
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