Materiały stykowe
Wydział Metali Nieżelaznych
Kraków 09.06.2016
Powody stosowania
materiałów stykowych
W czasie pracy łączeniowej aparatów elektrycznych
styki poddawane są intensywnym, niszczącym
oddziaływaniom prądu elektrycznego. Intensywność
niszczenia jest zależna w szczególności od
czasowego przebiegu prądu podczas trwania
odskoków przy załączaniu, czasu utrzymywania się
łuku przy wyłączaniu i konstrukcji układu stykowo-
gaszeniowego. Z istnienia tych procesów wynika
więc konieczność stosowania nakładek stykowych
wykonanych ze specjalnych materiałów wg
unikalnych technologii, gdyż często właśnie nakładki
stykowe decydują o żywotności aparatu.
Podział materiałów stykowych
• Materiały stykowe można podzielić
na:
– Jednorodne
– Dwuwarstwowe
– Wielowarstwowe
Materiały stykowe jednorodne
Materiały stykowe jednorodne wykonuje się w
kształcie:
- prętów
- drutów
- płytek
- nakładek stykowych
- blach
Materiały stykowe
dwuwarstwowe
Materiały stykowe dwuwarstwowe nazywane
również bimetalami stykowymi wytwarza się
jako blachy, taśmy, pręty lub rurki. Trwałość
styków bimetalowych jest na ogół nieco
mniejsza niż styków jednorodnych, są one
jednak tańsze i łatwiej obrabialne
.
Materiały stykowe
wielowarstwowe
W materiałach stykowych wielowarstwowych
zarówno twardość, jak i gęstość materiału
zmniejsza się stopniowo od warstwy do
warstwy, podczas gdy konduktywność się
zwiększa. Powoduje to poprawę warunków
pracy zestyku oraz ułatwia montaż styku
dzięki łatwiejszemu lutowaniu.
Rodzaje materiałów stykowych
Powszechnie stosowanymi materiałami stykowymi są:
1.Czyste metale o różnym stopniu czystości -
metale szlachetne (np. złoto, srebro, platyna, pallad)
- metale nieszlachetne (np.
miedź, wolfram, molibden)
2.Stopy metali szlachetnych lub innych metali
- stopy miedzi (mosiądze, brązy)
- stopy srebra
3. Materiały kompozytowe wytwarzane przez:
- spiekanie porowatego szkieletu z metalu
trudnotopliwego i nasycanie go metalem lub stopem
dobrze przewodzącym -
spiekanie mieszanin proszków metali, oraz ich związków.
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
Najczęściej stosowane
materiały stykowe
Najczęściej stosowanymi materiałami stykowymi
są:
- stopy AgCdO
- stopy AgNi
- stopy AgSnO
2
- czyste srebro
- czysty wolfram
- pokrycia ze złota
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
AgCdO
Ten związek ma szeroki zakres zastosowań w
obciążeniach mocy, ze względu na dobrą
odporność na zgrzewanie się i efekt gaszenia
łuku elektrycznego. Jest on szczególnie
stosowany do obciążeń rezystancyjnych i
indukcyjnych, takich jak obciążenia silników,
rezystory grzejne, obciążenia lampowe,
solenoidy i inne. Ten materiał jest standardowym
materiałem, który pokrywa większość
zapotrzebowań klientów.
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
AgNi
Stop AgNi jest najbardziej odpowiednim stopem
do przełączania obciążeń prądu stałego tak, aby
unikać przemieszczania się materiału, które
występuje przy prądzie stałym i przy średnim
napięciu i natężeniu. Jest to zjawisko fizyczne,
polegające na tym, że pod wpływem prądu
stałego materiał przemieszcza się z jednego
styku do drugiego (od katody (-) do anody (+)).
To powoduje szybkie zużycie styków i
niebezpieczne zmniejszenie się szczeliny
międzystykowej.
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
AgSnO
2
Materiał AgSnO
2
ma podobne własności do AgCdO,
jednak ma wyższą od niego stabilność termiczną oraz
odporność na przenoszenie materiału z jednego styku na
drugi, co przekłada się na wyższą trwałość w aplikacjach
DC. Styki AgSnO2 cechują się również równomiernym
zużyciem i są zalecane do zastosowań przy obciążeniach
wytwarzających udary prądowe oraz obciążeniach
indukcyjnych. Duży wpływ na osiągi zestyków ma poziom
tlenku w związku, jak też metoda wytwarzania i obecność
domieszek, które producenci materiałów stykowych
stosują głównie w celu obniżenia rezystancji zestyków i
podniesienia odporności na przenoszenie materiału
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
Czyste srebro
Czyste srebro (99 % Ag) ma najwyższe
elektryczne i termiczne przewodnictwo w
porównaniu z jakimkolwiek znanym metalem i
wykazuje dobrą odporność na utlenianie, ale
działa na niego obecność siarki zawartej w
atmosferze. W wyniku tego powstaje siarczek
srebra, powodujący zwiększanie rezystancji
zestyku. W celu uniknięcia tego problemu,
powierzchnię pokrywa się złotem (5 µm),
ponieważ ten metal pozostaje wolny od siarczku
srebra.
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
Czysty wolfram
Jest to najtwardszy materiał o wysokiej
odporności na działanie łuku elektrycznego,
zgrzewanie i zużywanie. Cechuje się też
bardzo małą podatnością na migrację.
Rezystancja zestyków wolframowych jest
stosunkowo wysoka i dlatego wymagane są
duże dociski styków. Jest zazwyczaj
stosowany w przekaźnikach ze stykiem
wyprzedzającym, który przejmuje udar
prądowy w momencie załączenia.
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
Pokrycia ze złota
Pokrycie styków warstwą złota o grubości 0,2-0,5 µm
stosuje się, aby zabezpieczyć bazowy materiał przed
utlenianiem podczas magazynowania wyrobu. Pozłacanie
zabezpieczające jest nieodporne na zużycie mechaniczne
i szybko ulega zniszczeniu przy pracy łączeniowej
przekaźnika. Pokrycie styków warstwą złota o grubości 3-
5 µm stosuje się do zabezpieczenia przed korozją oraz w
celu polepszenia przełączania obwodów sygnałowych.
Pozłocenie grubym złotem zapewnia brak
mikroskopijnych porów i daje doskonałą odporność na
korozję i tworzenie się warstw nieprzewodzących. Jednak
złoto jest bardzo miękkie oraz ma małą odporność na
zużycie mechaniczne.
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
Bibliografia
http://iim.p.lodz.pl/media/materialy/lab-n-o-mat-kier-Mech
atr/m.13.pdf
http://www.inmet.gliwice.pl/nasze-produkty/materialy-stykowe.html
http://elportal.pl/pdf/k01/68_023a.pdf
http://ep.com.pl/files/5158.pdf
http://rcin.org.pl/Content/10717/WA901_12789_M1_r1989-z3-
67_Mater-Elektroniczne_Kowalczyk_i.pdf
www.agh.edu.pl
www.agh.edu.pl
Dziękujemy za uwagę!
Prezentację wykonali:
Adrian Bogunia
Tobiasz Bukal
Justyna Juszkiewicz
Damian Krupiński