Pour optimiser davantage la conductivité, le soudage anti-fusion et la résistance à l'usure des matériaux de contact, les chercheurs de FudarAlloys ont développé un nouveau matériau de contact AgWNi. En introduisant l'élément nickel (Ni), ce matériau présente une amélioration significative de ses propriétés physiques et électriques, offrant ainsi une toute nouvelle solution pour améliorer les performances des disjoncteurs.
Pourquoi choisir le matériau AgWNi ?
Les matériaux de contact AgW traditionnels sont largement utilisés pour leur résistance aux températures élevées, leur faible coefficient de dilatation et leur conductivité électrique élevée. Cependant, les matériaux AgW présentent également les problèmes suivants :
- Résistance de contact instable : l'action de l'arc conduit à l'oxydation du tungstène (W) sur la surface de contact, formant un film de tungstate non conducteur.
- Forte difficulté de frittage : l'argent (Ag) et le tungstène (W) ne sont pas miscibles, et une mauvaise mouillabilité lors du frittage en phase liquide rend difficile l'obtention d'un corps fritté dense.
Pour cette raison, la mouillabilité de Ag et W est améliorée en ajoutant du Nielementst au matériau AgW, améliorant ainsi la densification et les performances du matériau de contact.
Processus de préparation des contacts AgWNi
Le processus d'infiltration par métallurgie des poudres a été utilisé pour préparer les matériaux de contact AgWNi, et le processus comprenait les étapes suivantes :
1. Préparation des matières premières
- Poudre Ag (pureté ≥99,9 %, taille des particules 200 mesh)
- Poudre W (granulométrie 2μm)
- Poudre de Ni (pureté ≥99,9 %, granulométrie - 300 mesh)
2. Mélange de poudre
- La poudre pré-alliée de WNi a été préparée par broyage à boulets en mélangeant de la poudre de W et de la poudre de Ni dans un rapport de 99,1 : 0,9.
- Mélangez la poudre de WNi et la poudre d'argent dans un rapport de 65:35 pour obtenir de la poudre de squelette.
3. Formation et infiltration
- Pré-cuire, former et infiltrer la poudre de squelette sous la protection d'une atmosphère d'hydrogène pour obtenir le contact AgWNi fini.
Effet de l'élément Ni et résultats expérimentaux
Grâce à l'analyse de la microstructure, aux tests de propriétés mécaniques, au g et à l'évaluation des propriétés électriques, il a été constaté que l'ajout d'un élément Ni améliorait considérablement les performances globales des contacts AgW :
1. Amélioration de la mouillabilité et de la densification
L'introduction de Ni réduit la tension interfaciale entre Ag et W, améliore la mouillabilité et permet à l'Ag liquide de remplir les pores entre les particules solides de W. Par rapport au matériau AgW55 traditionnel, la densité relative du contact AgWNi est améliorée de 97,62 % à 98,85 %.
2. Dureté et conductivité électrique améliorées
La dureté des contacts AgWNi a augmenté de 14,48 % et la résistivité a diminué de 3,9 %. L'augmentation de la dureté améliore la résistance à l'usure du contact et la diminution de la résistivité réduit efficacement l'échauffement pendant le fonctionnement.
Comparaison des propriétés physiques de Ag45WNi0.5 et AgW55
| échantillon |
Dureté HB |
Densité relative (%) |
Résistivité électrique（µΩ•cm） |
| AgW55 |
124 |
97.62 |
2,92 |
| Ag45WNi0,5 |
145 |
98,85 |
2,81 |
Microstructure et analyse SEM
- La microstructure des contacts AgWNi est uniforme et la porosité est considérablement réduite, alors qu'il existe encore davantage de pores fermés non remplis dans les contacts AgW conventionnels.
|
|
(a) AgW55Ni0,5 (200x)
|
(b) AgW55 (200x)
|
- L'analyse de fracture SEM montre que les échantillons AgWNi sont plus étroitement liés par frittage et présentent une stabilité mécanique plus élevée.
|
|
(a) AgW55Ni0. 5 (2000x)
|
(b) AgW55 (2000x)
|
Applications pratiques et perspectives d'avenir
Grâce à ses propriétés physiques et électriques supérieures, le nouveau matériau de contact AgWNi est particulièrement adapté à une utilisation dans les disjoncteurs miniatures et autres équipements électriques nécessitant une fiabilité élevée et une longue durée de vie. Ses perspectives d'application incluent :
- Disjoncteurs haute performance : peuvent être utilisés dans des scénarios industriels et civils pour répondre à des exigences de coupure de courant plus élevées.
- Équipement électrique économe en énergie : une faible résistivité peut aider à réduire la consommation d'énergie et à améliorer l'efficacité de l'équipement.
À l’avenir, la recherche pourrait optimiser davantage le processus de préparation des matériaux AgWNi et explorer leurs applications potentielles dans d’autres équipements électriques.
Conclusion
En ajoutant des éléments Ni aux matériaux de contact AgW, les matériaux de contact AgWNi ont obtenu une amélioration globale en termes de densification, de dureté, de s et de conductivité électrique. Cette innovation apporte un nouveau support technique pour l'amélioration des matériaux de contact pour les disjoncteurs miniatures et apporte également une amélioration significative de la fiabilité et de la stabilité des équipements électriques. Si vous avez des questions sur AgWNi, n'hésitez pas à nous contacter.
