СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КОНТАКТНОЙ ПАРЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛАБОТОЧНЫХ СКОЛЬЗЯЩИХ КОНТАКТОВ
METHOD OF INCREASING SERVICEABILITY OF CONTACT PAIR FOR ELECTRIC LOW-CURRENT SLIDING CONTACTS

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве слаботочных скользящих контактов (ССК) из благородных прецизионных металлов, применяемых в коллекторах приборов и систем.
По литературным данным оптимальными сплавами для изготовления ССК являются сплавы золота. При определенной термической обработке данные сплавы обладают упорядоченной структурой, которая обеспечивает хорошую работоспособность и износостойкость.
Известен способ [Китай. Патент CN 1073637 С. Gold-based alloy electrical contact materials], в котором в качестве пары контактов используют сплав состава Pd - 35%, Ag - 30%, Cu - 14%, Au - 10%, Pt - 10%, Zn - 1%. К недостаткам способа можно отнести низкие нестабильные физико-механические свойства.
Известен способ [Патент 1017965. Способ возбуждения избирательного переноса в узлах трения], в котором путем специальной обработки медесодержащего материала смазкой при ультразвуковых колебаниях на поверхности материала образуется слой меди, приводящий к избирательному переносу меди. К недостаткам способа можно отнести трудоемкость и долговременность процесса.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является патент [Патент 2061978. Способ изготовления пары для слаботочных скользящих контактов], принятый за прототип. Оба элемента контактной пары (щетка и кольцо) изготавливались из материала ЗлМ-750 и подвергались термообработке по режиму: отжиг при температуре 450°C в течение одного часа и последующее охлаждение с печью. Недостатком данного способа является понижение характеристик в результате формирования мелкозернистой структуры (таблица 1).
Технической задачей настоящего изобретения является повышение работоспособности ССК, главными показателями которой являются износостойкость и электропроводность, за счет использования сплава ЗлМ-80 в качестве материала щетки и кольца, термообработанных по одинаковому режиму.
Поставленная задача решается тем, что в данном способе изготовления контактной пары для ССК, который включает изготовление обоих элементов (щетки и кольца) из материала ЗлМ-80, предварительную термообработку проводят при температуре 350°C, вследствие чего материал приобретает упорядоченную фазу типа AuCu I. Термообработку сплава проводят по следующему режиму: нагрев в защитной атмосфере со скоростью 0,2 град/сек при температуре 350°C и последующее медленное охлаждение с печью. В зависимости от технологических характеристик и требуемого соотношения фаз продолжительность выдержки может варьироваться. Осуществление способа изготовления ССК в заявляемых условиях обеспечивает достижение следующего результата: повышение износостойкости за счет обеспечения одинаковой микротвердости кольца и щетки; снижение электрического сопротивления и момента трения за счет формирования в структуре сплава фазы AuCu I и ее сохранения в процессе стабильной работы ССК. Требуемые характеристики трения и износа обеспечивают повышение надежности ССК, функционирующего в условиях упругого ненасыщенного контакта. Стабильное низкое значение переходного электрического сопротивления способствует улучшению надежности коммутации электрических сигналов малой мощности.
Признаки изобретения, совпадающие с предлагаемым прототипом, - использование сплава на основе золота, термообработанного до состояния появления упорядоченной.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от решения по прототипу, - щетка и кольцо в результате упорядочения - приобретают структуру упорядоченной фазы AuCu I.
Данное техническое решение поясняется таблицей 1, в которой представлены характеристики материалов ССК, прошедших испытания.
Пример. Из эквимолярного сплава ЗлМ-80 (медь - 80%, золото - 20%) изготавливалось кольцо. Из этого же сплава волочением изготавливалась щетка в виде П-образного отрезка. Оба элемента контактной пары подвергались термообработке на упорядочение по режиму: нагрев в защитной атмосфере со скоростью 0,2 град/сек при температуре 350°C и последующее медленное охлаждение с печью. При этом в сплаве формировалась фаза AuCu I. Затем изготовленная контактная пара применялась в качестве ССК. Параметры приработки ССК: 230 часов, 4 об/мин. Работоспособность данной пары фиксировалась по износу щетки.