ЛИЙ. Бериллий промышленной чистоты с содержанием примесей 0,05 7о и более при 70-80 К обладает примерно в 10 раз более низким удельным электрическим сопротивлением по сравнению со сверхчистыми алюминием и медью. Кроме того, приведенные потери для бериллия проходят через заметный минимум при 60-80 К-При 77,4 К удельное сопротивление бериллия чистотой 99,94% составляет 2-10-* мкОм-м (при 293 К около 3-10- мкОм-м). Бериллий примерно на 30% легче алюминия, но прочнее его. Проволока диаметром 0,5 мм имеет предел прочности при растяжении 700-1000 МПа при относительном удлинении 1-3%. Однако бериллий в изделиях хрупок, отличается плохой технологичностью, дорог, резко увеличивает свое удельное электрическое сопротивление в магнитном поле, причем возрастание продолжается даже в полях с индукцией выше 4 Тл. Кроме того, бериллий токсичен, особенно в пылевидном состоянии. В результате этих недостатков пока ограничивается применение бериллия в качестве криопроводникового материала.

12-10. КОНТАКТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ЭЛЕКТРОЩЕТКИ

Электрическим контактом называют поверхность соприкосновения токоведущих элементов электротехнических устройств, обладающую высокой проводимостью, а также конструктивное приспособление, обеспечивающее такое соприкосновение. По условиям работы контакты разделяются на неподвижные, разрывные и скользящие.

Неподвижные контакты могут быть зажимными (болтовые, винтовые соединения, зажимы) и цельнометаллическими (сварные или паяные соединения). Цельнометаллические соединения не только механически прочны, ио и обеспечивают стабильный электрический контакт с малым переходным сопротивлением. В зажимных контактах поверхность соприкосновения определяется контактным давлением и способностью материала к пластической деформации. Чем меньше удельное электрическое сопротивление материала, чем он мягче и чем выше его коррозионная стойкость, тем меньше переходное сопротивление контакта. Поэтому весьма целесообразно покрытие контактных поверхностей мягкими коррозионно-стойкими металлами (оловом, серебром, кадмием и др.), а также зачистка их шлифовальной шкуркой. Контакты из меди и ее сплавов чаще всего покрываются оловом. Контакты для высокочастотной техники целесообразно серебрить. Удовлетворительных способов покрытия алюминия защитным металлом пока не разработано. Так как алюминий быстро покрывается на воздухе пленкой окиси с высоким сопротивлением, контактную поверхность рекомендуется зачищать под слоем вазелина. Сталь весьма склонна к коррозии, и по-

этому контактные соединения защищаются кадмием, цинком или никелем.

Разрывные контакты служат для периодического замыкания и размыкания электрической цепи. К скользящим относятся подвижные контакты, в которых контактирующие части скользят друг по другу без отрыва. Эти виды контактов являются весьма ответственными и интенсивно нагруженными элементами электрических цепей. К материалам для таких контактов предъявляется комплекс строгих требований: устойчивость против коррозии, могущей вызвать образование на контактной поверхности непроводящей пленки и частичное или полное нарушение проводимости; стойкость против электрической эрозии- износа контактов вследствие плавления, испарения, распыления и переноса металла с одного контакта на другой, обусловленного электрическими разрядами и перегревом контактных точек; стойкость к свариванию; механическая прочность - стойкость к действию сжимающих и ударных нагрузок, а также износостойкость при трении; высокие проводимость и теплофи-зические свойства; технологичность и способность прирабатываться друг к другу.

Слаботочные разрывные контакты изготовляются из благородных и тугоплавких металлов (платиноидов, золота, серебра, вольфрама и молибдена) и сплавов на их основе типа твердых растворов. Свойства некоторых материалов для слаботочных контактов приведены в табл. 12-35. Металлы платиновой группы (платина, палладий, родий, иридий, рутений, осмий) и сплавы на их основе - лучшие материалы. Платиновые контакты не окисляются и не образуют сернистых пленок, что обеспечивает стабильность переходного сопротивления. У платины минимальный ток дугообразования наибольший (0,9 А) по сравнению с другими благородными металлами (0,35-0,45 А). Напряжение загорания дуги у платины также выше, чем у других металлов. Из-за малой твердости платина в чистом виде редко применяется для контактов. Распространены сплавы платины с иридием, у которых минимальный ток дугообразования и стойкость к электрической эрозии выше, чем у платины. Платино-рутениевые сплавы более прочны и тверды, чем платино-иридиевые, и менее склонны к свариванию контактов по сравнению с платиной. Стойкостью к иг-лообразованию и к свариванию контактов обладают сплавы платины с никелем. Твердостью и прочностью по сравнению с платиной, а также малой летучестью при высоких температурах характеризуются сплавы платины с родием. Легирование платины вольфрамом и молибденом повышает температуру плавления и твердость материала.

По совокупности свойств палладий как контактный материал уступает платине, но вследствие меньшей стоимости палладий и его сплавы, нашли широкое применение. Хорошими свойствами обладают контакты из

Свойства металлов и сплавов для слаботочных контактов

Таблица 12-35

сплавов палладия с иридием. Хотя они и менее тугоплавки, но значительно дешевле пла-тиио-иридиевых сплавов. Сплавы палладия с серебром не образуют сернистых пленок при содержании более 50% палладия.

Золото, серебро и их сплавы более склонны к дугообразованию, чем платина. Золото - это самый мягкий благородный металл. В чистом виде применяется для прецизионных контактов, работающих при ма.чом нажатии и низком напряжении, так как вследствие неокисляемости поверхности золотые контакты подвержены электрической эрозии. Легирование повышает твердость и стойкость золота к эрозии. Распространены контактные сплавы золота с серебром, содержащие более 507о золота и не образующие сернистых пленок. Применяются также сплавы золото - платина и золото-никель. Из тройных сплавов золота наиболее известен его твердый нетускнею-щий контактный сплав с серебром и платиной. Нашли также применение сплавы золото-серебро-медь и золото-серебро-никель с повышенной твердостью за счет присадки меди и никеля, а также твердый тугоплавкий сплав золото-палладий-никель.

Достоинствами серебра как контактного материала являются высокие значения

удельной электрической проводимости и теплопроводности, что обеспечивает наименьший нагрев контактов. Серебро - практически благородный металл. Его окислы электропроводны, а при нагревании они разлагаются, и поэтому контактное сопротивление остается малым. Недостатками серебра являются его невысокая прочность и твердость в отожженном состоянии, а также склонность к образованию непроводящей пленки сульфида серебра в результате взаимодействия с атмосферным сероводородом в присутствии влаги. Кроме того, сравнительно низкая температура плавления се-зебра способствует свариванию контактов. 1рисадка к серебру меди повышает твердость и стойкость к электрической эрозии при малом снижении проводимости. Для работы контактов в условиях образовавия дуги, а также при малых нажатиях богатые медью сплавы непригодны из-за неустойчивости переходного сопротивления вследствие окисления. Нашли применение сплавы систем серебро-платина, серебро- кадмий и серебро-палладий. Некоторые из них для повышения износостойкости легированы никелем и железом.

Драгоценные металлы (кроме серебра) применяются обычно для контактов в виде тонких гальванических покрытий, нанесен-

Состав- и свойства металлокерамических контактов

Марка контакта

Компоненты и их содержание, %

КМК-АЮ

КМК-АЮм

KMK-A20

KMK-A20M

КМК-АЗО КМК-АЗОм

КМК-А31 КМК-А31М

КМК-А41 КМК-А40 КМК-А32

КМК-АЗЗмд

КМК-А60

КМК-А61

КМК-Б10 КМК-Б20

КМК-Б21

Серебро - окись кадмия, 85/15

То же с мелкодисперсной структурой

Серебро -- окись меди.

То же с мелкодисперсной структурой

Серебро - никель 70/30 То же с мелкодисперсной структурой

Серебро - никель 60/40 То же с мелкодисперсной структурой

Серебро - графит 97/3 Серебро - графит 95/5 Серебро - никель -графит 68,29/3

Серебро - никель - графит 69/29/2

Серебре - вольфрам - нпкель 48/50/2

Серебро - вольфрам - никель 27/70/3

Медь - графит 97/3 Мель - вольфрам - никель 48/50/2

Медь - вольфрам - никель 27/70/3

иых на детали из меди, латуии, бронзы и других сплавов. Осажденные слои металлов более стойки к электрической эрозии и намного тверже соответствующих массивных материалов. Особо велика твердость у элект-роосажденного родия (число Бринелля до 700) и платины (до 500), но и у палладия она доходит до 250, у серебра -до 100 и у золота - до 70. Осажденные слои применяются в режиме работы без дуги.

Достоинствам-и вольфрамовых контактов являются стойкость к появлению дуговых разрядов (минимальный ток дугообразования у вольфрама наибольший), стойкость вследствие тугоплавкости против электрической эрозии сваривания, малый механический износ из-за высокой твердости материала. Это позволяет эксплуатировать контакты при больших нажатиях, необходимых ввиду окисляемости вольфрама для обеспечения малого переходного сопротивления. Молибден уступает вольфраму в твердости и тугоплавкости и тоже подвержен атмосферной коррозии. Но молибден образует рыхлые окислы, способные нарушить электропроводность контакта, поэтому при работе на воздухе молибденовые контакты менее надежны. Для работы в вакууме и в инертных газах применяются контакты из сплава вольфрам-молибден повышеннойтвердости.

Сильноточные (мощные) разрывные контакты изготовляются главным образом из металлокерамических композиций (псев-

досплавов), получаемых методами порошковой металлургии. Композиции изготовляют на основе серебра и меди: серебро-окись кадмия, серебро-окись меди, серебро-никель, серебро-графит, серебро-никель- графит, серебро-вольфрам--никель, медь- графит, медь-вольфрам-никель. Серебряная или медная фазы обусловливают высокую электро- и теплопроводность контакта, а включения или скелет тугоплавкой фазы повышают стойкость к механическому износу, электрической эрозии, свариванию. Композиции получаются либо способом твердофазного спекания спрессованных из порошков заготовок, либо путем пропитки серебром или медью предварительно отпрессованных пористых каркасов из вольфрама или воль-фрамоникелевого сплава.

Марки металлокерамических контактов, их состав и свойства приведены в табл. 12-36. Некоторые композиции, изготовленные из особо тонко измельченных порошков, имеют мелкодисперсную структуру. Кок-такты этого типа, имеющие в конце характеризующей их марки букву м , более тверды и служат в 1,5-3 раза дольше.

Композиция серебро-окись кадмия широко применяется для контактов в низковольтном аппаратостроении. Рецептура контактов соответствует максимальной электрической износостойкости. Композиция отличается высокой проводимостью и теплопроводностью и низким устойчивым контактным сопротивлением. Контакты из серебра