Para optimizar aún más la conductividad, la soldadura antifusión y la resistencia al desgaste de los materiales de contacto, los investigadores de FudarAlloys han desarrollado un nuevo material de contacto AgWNi. Al introducir el elemento níquel (Ni), este material muestra una mejora significativa en las propiedades físicas y eléctricas, lo que proporciona una solución totalmente nueva para mejorar el rendimiento de los disyuntores.
¿Por qué elegir el material AgWNi?
Los materiales de contacto AgW tradicionales se utilizan ampliamente por su resistencia a altas temperaturas, bajo coeficiente de expansión y alta conductividad eléctrica. Sin embargo, los materiales AgW también tienen los siguientes problemas:
- Resistencia de contacto inestable: la acción del arco provoca la oxidación del tungsteno (W) en la superficie de contacto, formando una película de tungstato no conductora.
- Alta dificultad de sinterización: la plata (Ag) y el tungsteno (W) no son miscibles, y la mala humectabilidad durante la sinterización en fase líquida dificulta la obtención de un cuerpo sinterizado denso.
Por este motivo, la humectabilidad de Ag y W se mejora añadiendo Nielementst al material AgW, mejorando así la densificación y el rendimiento del material de contacto.
Proceso de preparación de los contactos de AgWNi
Se utilizó el proceso de infiltración de pulvimetalurgia para preparar materiales de contacto de AgWNi, y el proceso incluyó los siguientes pasos:
1. Preparación de materias primas
- Polvo de Ag (pureza ≥99,9 %, tamaño de partícula: 200 mallas)
- Polvo W (tamaño de partícula 2μm)
- Polvo de níquel (pureza ≥99,9 %, tamaño de partícula: 300 mallas)
2. Mezcla de polvos
- El polvo prealeado de WNi se preparó mediante molienda de bolas mezclando polvo de W y polvo de Ni en una proporción de 99,1:0,9.
- Mezcle polvo de WNi y polvo de plata en una proporción de 65:35 para hacer polvo de esqueleto.
3. Formación e infiltración
- Precalentar, formar e infiltrar el polvo de esqueleto bajo la protección de una atmósfera de hidrógeno para obtener el contacto AgWNi terminado.
Efecto del elemento Ni y resultados experimentales
A través del análisis de la microestructura, las pruebas de propiedades mecánicas y la evaluación de las propiedades eléctricas, se descubrió que la adición del elemento Ni mejoró significativamente el rendimiento integral de los contactos AgW:
1. Mejora de la humectabilidad y la densificación
La introducción de Ni reduce la tensión interfacial entre Ag y W, mejora la humectabilidad y permite que el Ag líquido llene los poros entre las partículas sólidas de W. En comparación con el material AgW55 tradicional, la densidad relativa del contacto AgWNi mejora del 97,62 % al 98,85 %.
2. Dureza y conductividad eléctrica mejoradas
La dureza de los contactos AgWNi ha aumentado un 14,48 % y la resistividad ha disminuido un 3,9 %. El aumento de la dureza mejora la resistencia al desgaste del contacto y la disminución de la resistividad reduce eficazmente el aumento de temperatura durante el funcionamiento.
Comparación de las propiedades físicas de Ag45WNi0.5 y AgW55
| Muestra |
Dureza HB |
Densidad relativa (%) |
Resistividad eléctrica (µΩ•cm) |
| AgW55 |
124 |
97,62 |
2,92 |
| Ag45WNi0.5 |
145 |
98,85 |
2.81 |
Análisis de microestructura y SEM
- La microestructura de los contactos de AgWNi es uniforme y la porosidad se reduce significativamente, mientras que todavía existen más poros cerrados sin rellenar en los contactos de AgW convencionales.
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(a) AgW55Ni0,5 (200x)
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(b) AgW55 (200x)
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- El análisis de fractura SEM muestra que las muestras de AgWNi están sinterizadas más estrechamente unidas y exhiben una mayor estabilidad mecánica.
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(a) AgW55Ni0,5 (2000x)
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(b) AgW55 (2000x)
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Aplicaciones prácticas y perspectivas futuras
Con sus propiedades físicas y eléctricas superiores, el nuevo material de contacto AgWNi es particularmente adecuado para su uso en disyuntores en miniatura y otros equipos eléctricos que requieren alta confiabilidad y larga vida útil. Sus perspectivas de aplicación incluyen:
- Disyuntores de alto rendimiento: se pueden utilizar en escenarios industriales y civiles para cumplir con los requisitos de corte de corriente más altos.
- Equipos eléctricos de bajo consumo energético: la baja resistividad puede ayudar a reducir el consumo de energía y mejorar la eficiencia del equipo.
En el futuro, la investigación podría optimizar aún más el proceso de preparación de materiales AgWNi y explorar sus posibles aplicaciones en otros equipos eléctricos.
Conclusión
Al añadir elementos de Ni a los materiales de contacto AgW, los materiales de contacto AgWNi han logrado una mejora integral en términos de densificación, dureza y conductividad eléctrica. Esta innovación proporciona un nuevo soporte técnico para la actualización de los materiales de contacto para interruptores de circuito en miniatura y también aporta una mejora significativa en la confiabilidad y estabilidad de los equipos eléctricos. Si tiene alguna pregunta sobre AgWNi, no dude en contactarnos.
