Priprema visoko dispergiranih AgZnO kontaktnih materijala

Relej je električni upravljački uređaj koji koristi malu struju za upravljanje velikom strujom u krugu. To je "automatski prekidač" koji automatski podešava strujni krug, osigurava sigurnosnu zaštitu i prebacuje krug. Uobičajeni kontaktni materijali releja uključuju AgSnO2, AgNi, AgCdO, AgZnO i AgCuO. Među njima, AgCdO bakreni i srebrni materijali za kontaktne zakovice skloni su uzrokovati onečišćenje otrovnim kadmijem tijekom procesa proizvodnje. EU je počela ograničavati upotrebu proizvoda koji sadrže kadmij 1. lipnja 2006. AgZnO materijali imaju karakteristike kratkog vremena stvaranja luka, visoke performanse prekida, jake otpornosti na strujni udar i neškodljivost za okoliš u uvjetima niskog napona. Materijali AgZnO postupno se pojavljuju kao zamjena za materijale koji nisu prihvatljivi za okoliš kao što je AgCdO. AgZnO materijali uglavnom se koriste u motornim pokretačima, LED relejima, relejima snage, univerzalnim prekidačima strujnog kruga, itd. Uobičajene metode pripreme za AgZnO električne kontaktne materijale uključuju metodu mehaničkog miješanja praha i metodu oksidacije legure. Među njima, metoda mehaničkog miješanja praha često se koristi u proizvodnji AgZnO materijala zbog svojih prednosti kratkog proizvodnog ciklusa i jednostavnog rada procesa. Međutim, zbog male veličine ZnO praha, teško ga je raspršiti i lako aglomerirati, što rezultira nestabilnim električnim svojstvima AgZnO materijala pripremljenih metodom mehaničkog miješanja praha. Ova studija koristi metodu ultrazvučne disperzije za pripremu AgZnO materijala i uspoređuje ih s mehaničkim postupkom miješanja praha AgZnO. Analizirane su razlike u njegovoj organizaciji i izvedbi pod različitim uvjetima procesa pripreme kako bi se dobileSrebrna točka kontaktamaterijala s izvrsnim performansama, postavljajući temelje za razvoj novih domaćih električnih kontaktnih materijala.

1.1 Metoda mehaničkog miješanja praha
Eksperimentalne sirovine su srebrni prah 200 mesh (čistoća veća ili jednaka 99,9%) i prah ZnO (čistoća veća ili jednaka 99,9%). Nakon što se miješani prah izostatički preša, sinterira se na 840 stupnjeva ~ 860 stupnjeva 3 sata u atmosferi zraka, a zatim se ponovno preša i ekstrudira u žice. Na kraju se crtanjem i pregledom dobiva gotov proizvod.

1.2 Metoda ultrazvučne disperzije
Metoda ultrazvučne disperzije koristi princip efekta kavitacije. Kada se ultrazvučna vibracija prenese na tekućinu, zbog visokog intenziteta zvuka, to će stimulirati jak kavitacijski učinak u tekućini, što će rezultirati velikim brojem kavitacijskih mjehurića u tekućini. Kako se ovi kavitacijski mjehurići generiraju i eksplodiraju, u tekućini će se stvoriti veliki broj mikromlaznica, razbijajući veće agregirane čestice praha u tekućini. U isto vrijeme, zbog vibracije ultrazvučnog vala, krutina i tekućina se temeljitije miješaju, čime se potiče ravnomjerno miješanje praha Ag i praha ZnO.

Ispitni materijali su alkoholna otopina, prah Ag i prah ZnO. Omjer praha Ag prema prahu ZnO je 7,5:1, alkohol je 5 L, vrijeme ultrazvučne vibracije je 20 min, miješanje ima ulogu pomoćnog miješanja, a brzina je 120 o/min. Pod kavitacijskim učinkom ultrazvučnog vala, prah se usitnjava u fine čestice i ravnomjerno miješa. Zatim se izmiješana tekućina izlije u pleh i stavi u pećnicu da se suši. Nakon sušenja, miješani prah se izostatski preša, sinterira na 840 stupnjeva -860 stupnjeva u zračnoj atmosferi 3 sata, a zatim preša i ekstrudira u žice. Na kraju se gotovi proizvodi crtaju i kontroliraju. Naš kontaktor ElectricalSrebrni kontaktipodvrći se višeslojnoj inspekciji kako bi se osiguralo da je svaki proizvod dobar proizvod.

1.3 Ispitivanje i karakterizacija
Za mjerenje gustoće uzorka koristi se Arhimedova metoda; za mjerenje tvrdoće uzorka koristi se mjerač tvrdoće po Brinellu; metoda mosta koristi se za otkrivanje otpornosti uzorka; metalografski mikroskop se koristi za promatranje mikrostrukture uzorka; skenirajući elektronski mikroskop (SEM) koristi se za promatranje morfologije loma uzorka.

2.1 Analiza metalografske strukture
Slika 1(a) i Slika 1(b) su fotografije metalografske strukture AgZnO proizvoda pripremljenih metodom mehaničkog miješanja praha i metodom ultrazvučne disperzije. Iz metalografske strukture je vidljivo da obje metode mogu uspješno pripremiti AgZnO materijale, ali su čestice ZnO u srebrnoj matrici AgZnO materijala pripremljenog metodom mehaničkog miješanja praha aglomerirane i neravnomjerno raspoređene. Ova neravnomjerna raspodjela faze ojačanja izravno će utjecati na performanse materijala, što će rezultirati fluktuacijama u mehaničkim i električnim svojstvima materijala. U AgZnO materijalu pripremljenom metodom ultrazvučne disperzije, čestice ZnO su ravnomjerno raspršene na Ag matrici. To je zato što ultrazvučni disperzijski sustav pripada disperzijskom sustavu kruto-tekuće. U usporedbi sa disperzijskim sustavom čvrsto-kruto u metodi miješanja praha, čestice praha ZnO mogu se potpuno dispergirati u Ag. Nakon prešanja, sinteriranja i legiranja, mogu se raspršiti u Ag matrici kao čestice male veličine. Prema teoriji disperzijskog sustava, jednolikost disperzijskog sustava kruto-tekuće mnogo je veća od one disperzijskog sustava kruto-kruto. Stoga, u usporedbi s postupkom miješanja praha, materijal AgZnO pripremljen ultrazvučnom disperzijom ima karakteristike finije faze ojačanja, jednoličnije disperzije i smanjene aglomeracije. Srebrna matrica koja se koristi u našoj kontaktnoj zakovici od punog srebra ima dobru kvalitetu i može pružiti relativno stabilne performanse.

2.2 SEM analiza prijeloma
Slika 2(a) i Slika 2(b) su 500 puta uvećane SEM morfološke fotografije prijeloma AgZnO proizvoda pripremljenih metodom mehaničkog miješanja praha odnosno metodom ultrazvučne disperzije. Usporedbe radi, može se vidjeti da AgZnO materijal pripremljen metodom mehaničkog miješanja praha ima slabo unutarnje vezivanje, a aglomerirane čestice ZnO imaju veliki broj pora. Lako se lomi pri otporu vanjskoj sili, a lom je neravan; dok AgZnO materijal pripremljen metodom ultrazvučne disperzije ima čvrstu unutarnju vezu i relativno gladak lom.
Slika 2(c) i slika 2(d) su 5000 puta lomljene SEM morfološke fotografije proizvoda AgZnO pripremljenih metodom miješanja praha odnosno metodom ultrazvučne disperzije. Usporedbom radi, vidljivo je da su čestice ZnO u AgZnO materijalu pripremljenom metodom mehaničkog miješanja praha neravnomjerno raspršene i aglomerirane. Veličine sekundarnih čestica nakon aglomeracije jako variraju, a udubljenja na lomu žice su različite dubine. Međutim, čestice ZnO druge faze veličine oko 1 μm ravnomjerno su raspoređene na srebrnoj matrici unutar AgZnO materijala pripremljenog metodom ultrazvučne disperzije, a morfologija i veličina udubljenja vrlo su dosljedni. Nakon što se čestice ZnO u postupku mehaničkog miješanja praha aglomeriraju, veličine sekundarnih čestica jako variraju, što rezultira regionalnim razlikama u plastičnosti materijala. Kada je podvrgnut vanjskim silama, sklonost krtom lomu dodatno se povećava [5]. Čestice druge faze u materijalu pripremljenom postupkom ultrazvučne disperzije očito su fine i ujednačene, lom je relativno ravan, dubina udubljenja je u osnovi ista, unutarnja sila je relativno jednolika tijekom loma, a materijal je izotropan . Materijal korišten u našemČvrsti srebrni kontaktiFor Electrical ima visoku čvrstoću i tvrdoću, što može osigurati proizvodnju preciznih dimenzija.

2.3 Analiza mehaničkih i fizikalnih svojstava
Slika 3(a) i Slika 3(c) su usporedni dijagrami gustoće i otpornosti AgZnO proizvoda pripremljenih mehaničkim miješanjem praha odnosno ultrazvučnom disperzijom. Usporedba pokazuje da je gustoća AgZnO proizvoda pripremljenih ultrazvučnom disperzijom veća od one AgZnO proizvoda pripremljenih miješanjem praha. To je zato što se prah AgZnO u metodi mehaničkog miješanja praha aglomerira tijekom miješanja, a pore u aglomeratima ne mogu se zgusnuti tijekom procesa sinteriranja. Prema teoriji sinteriranja [6], proces zgušnjavanja sinteriranja u čvrstoj fazi je viskozno strujanje i volumenska difuzija atoma. Tijekom procesa sinteriranja, aglomerirani ZnO ima slabu fluidnost, a stopa samodifuzije Ag-Ag mnogo je veća od brzine međusobne difuzije između komponenata Ag-ZnO, što rezultira niskim stupnjem zgušnjavanja nakon zgušnjavanja čvrste faze, što zauzvrat dovodi do niske gustoće. Metoda ultrazvučne disperzije može razbiti ZnO u uniformne male čestice i raspršiti ih u Ag matrici, uvelike povećavajući kontaktno područje Ag-ZnO i šireći područje Ag-Ag vodljive mreže. Gustoća je relativno visoka nakon zgušnjavanja sinteriranjem. Otpornost je povezana s područjem Ag-Ag vodljive mreže u materijalu. Budući da je površina Ag-Ag vodljive mreže formirane metodom ultrazvučne disperzije povećana, AgZnO materijal pripremljen ovom metodom pokazuje manji otpor. Naš SolidSrebrni kontaktiimaju veću gustoću i jaču vodljivost.

Slike 3(b) i 3(d) su usporedni dijagrami tvrdoće i istezanja AgZnO proizvoda pripremljenih mehaničkim miješanjem praha i metodama ultrazvučne disperzije. Iz slike je vidljivo da je tvrdoća AgZnO pripremljenog metodom ultrazvučne disperzije znatno veća. To je zato što su karakteristike tvrdoće kompozitnog materijala s metalnom matricom sastavljenog od faze pojačanja i materijala matrice uglavnom određene karakteristikama komponenti kompozitnog materijala i učinkom vezivanja između komponenti i faze pojačanja. Kada je druga faza ravnomjerno raspoređena u matričnoj fazi u obliku finih dispergiranih čestica, što je manja veličina čestica druge faze, to će biti izraženiji učinak ojačanja, što će povećati tvrdoću materijala. Ovo ojačanje naziva se druga faza ojačanja. Istezanje materijala je u pozitivnoj korelaciji s plastičnošću materijala. Fino raspršene čestice druge faze mogu značajno poboljšati plastičnost materijala, pokazujući bolju plastičnost.

Električni kontaktni materijal AgZnO pripremljen je mehaničkim miješanjem praha i ultrazvučnom disperzijom te su uspoređeni učinci različitih procesa na svojstva materijala. Zaključci su sljedeći:

(1) U usporedbi s postupkom mehaničkog miješanja praha, sveobuhvatna izvedba AgZnOSrebrnog materijala za električne kontaktore pripremljenog ultrazvučnom disperzijom je bolja. Fine čestice druge faze ZnO ravnomjerno su raspršene u srebrnoj matrici i postižu se bolja mehanička svojstva;

(2) Proces ultrazvučne disperzije učinkovito poboljšava fenomen aglomeracije ZnO unutar organizacije. Iz mikroskopske strukture loma vidljivo je da je unutarnje spajanje dobro, dobiva se relativno gust sustav, a stabilnost različitih svojstava materijala je poboljšana.

 

Zadrugar

Naš kontaktor ElectricalSrebrni kontaktiizrađeni su od srebrnog materijala visoke čistoće s izvrsnom vodljivošću i otpornošću na koroziju, osiguravajući stabilan rad u različitoj električnoj opremi. Uz preciznu tehnologiju obrade i strogu kontrolu kvalitete, naši srebrni kontakti mogu ne samo uvelike produžiti životni vijek električnih uređaja, već i značajno smanjiti gubitak energije i troškove održavanja. Bilo da se radi o visokofrekventnim prekidačima, relejima ili kontaktorima, Solid Silver Contact Rivet je pouzdan izbor. Odabir naših srebrnih kontakata znači odabir učinkovitih, izdržljivih i visokokvalitetnih električnih rješenja koja će pomoći vašoj opremi da dugo radi stabilno.