परिचय
सिल्वर कॉन्टैक्ट रिवेट लो-वोल्टेज विद्युत उपकरणों में एक प्रमुख घटक है, और इसका प्रदर्शन सीधे विद्युत उपकरण संचालन की स्थिरता और विश्वसनीयता को प्रभावित करता है। विद्युत संपर्क मिश्र धातु सामग्री में, चांदी मिश्र धातु सामग्री सबसे महत्वपूर्ण विद्युत संपर्क सामग्री है जिसमें सबसे बड़ी मात्रा में कीमती धातुएं हैं। विद्युत संपर्कों के प्रदर्शन में सुधार करने और चांदी को बचाने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए, चांदी आधारित विद्युत संपर्क सामग्रियों की एक श्रृंखला विकसित की गई है, जिसमें AgCdO, AgSnO2, AgZnO, AgNi, AgW, AgC, आदि शामिल हैं। संपर्क सामग्री, AgCdO संपर्क सामग्री का व्यापक रूप से उनके कई फायदों जैसे चाप प्रतिरोध, वेल्डिंग प्रतिरोध, विद्युत और यांत्रिक पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और कम और स्थिर संपर्क प्रतिरोध के कारण उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग कुछ एम्पीयर से लेकर कई हजार एम्पीयर तक की धारा वाले विभिन्न प्रकार के कम वोल्टेज वाले विद्युत उपकरणों में किया जा सकता है, और इन्हें "यूनिवर्सल संपर्क" कहा जाता है। हालाँकि, चूँकि Cd विषाक्त है और विनिर्माण और उपयोग के दौरान मानव शरीर के लिए खतरा पैदा करता है, EU बाज़ार ने जून 2006 से AgCdO संपर्क सामग्रियों के उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया है।
AgZnO इलेक्ट्रिकलरजत संपर्कसामग्री AgCdO के लिए वैकल्पिक सामग्रियों में से एक है। यह 1960 के दशक के अंत और 1970 के दशक की शुरुआत में विकसित एक पर्यावरण अनुकूल विद्युत संपर्क सामग्री है। AgZnO विद्युत संपर्क सामग्री में जलने, वेल्डिंग, विद्युत घिसाव, कम और स्थिर संपर्क प्रतिरोध, बड़े वर्तमान प्रभाव के प्रतिरोध, अच्छा ब्रेकिंग प्रदर्शन, कम आर्किंग समय, विद्युत संक्षारण प्रतिरोध और गैर-विषाक्तता के प्रतिरोध की विशेषताएं हैं। इसलिए, इसका उपयोग एयर सर्किट ब्रेकर, लीकेज सर्किट ब्रेकर, छोटे सर्किट ब्रेकर, संपर्ककर्ता, डिस्कनेक्ट स्विच, ट्रांसफर स्विच और सुरक्षा स्विच में किया गया है। मिश्र धातु पाउडर पूर्व-ऑक्सीकरण विधि पर्यावरण के अनुकूल सिल्वर जिंक ऑक्साइड संपर्क सामग्री का उत्पादन करती है। इसे संसाधित करना आसान है और इसमें उत्कृष्ट विद्युत गुण हैं। यह व्यापक बाज़ार संभावनाओं वाली एक नई प्रकार की संपर्क सामग्री है।
विभिन्न चांदी सामग्री वाले AgZnO मिश्र धातु पाउडर मिश्र धातु पाउडर पूर्व-ऑक्सीकरण प्रक्रिया द्वारा तैयार किए गए थे। आइसोस्टैटिक दबाव, सिंटरिंग, एक्सट्रूज़न और ड्राइंग के बाद समान राज्य विनिर्देशों वाले तार प्राप्त किए गए थे। यांत्रिक और भौतिक गुणों, मेटलोग्राफिक संरचनाओं आदि की तुलना की गई, और विभिन्न सामग्रियों वाले तारों के मेटलोग्राफिक संरचनाओं और यांत्रिक और भौतिक गुणों में अंतर का विश्लेषण किया गया। तार से बने इंटीग्रल रिवेट्स के विद्युत गुणों का परीक्षण किया गया, और विभिन्न सामग्रियों के साथ AgZnO संपर्क सामग्रियों के विद्युत गुणों का विश्लेषण किया गया, जिससे इस प्रणाली की संपर्क सामग्रियों के विकास और अनुप्रयोग के लिए एक संदर्भ प्रदान किया गया।
1 प्रायोगिक विधि
परीक्षण एक ही बैच से 99.99% चांदी की प्लेटों और 99.99% Zn सिल्लियों का उपयोग करके तैयार किया गया था। नमूने मिश्र धातु पाउडर पूर्व-ऑक्सीकरण विधि द्वारा तैयार किए गए थे, और परमाणुकरण पाउडर बनाने, मिश्र धातु पाउडर पूर्व-ऑक्सीकरण, आइसोस्टैटिक दबाव, सिंटरिंग, एक्सट्रूज़न, ड्राइंग और अन्य प्रक्रियाओं के माध्यम से तारों में संसाधित किए गए थे। तारों के यांत्रिक और भौतिक गुणों का परीक्षण और तुलना की गई; रिवेट्स को एक अभिन्न अंग में बनाया गया थासिल्वर विद्युत संपर्कनिर्माता, और रिवेट्स के विनिर्देश इस प्रकार थे: गतिशील बिंदु R3×0.5(0.25){5}}.5×0.6SR10 स्थैतिक बिंदु F3×0.6(0.25)+1.5×0.6E, रिले में इकट्ठा किया गया, और विद्युत जीवन को AC 250 V/10 A के तहत सत्यापित किया गया।
नमूनों के प्रतिरोध का परीक्षण TH2512B बुद्धिमान वर्तमान कम प्रतिरोध समूह परीक्षक द्वारा किया गया था; सामग्रियों की मेटलोग्राफिक संरचना का विश्लेषण L150 मेटलोग्राफिक माइक्रोस्कोप द्वारा किया गया था; नमूनों की कठोरता को DHV-1000Z वीडियो माइक्रोहार्डनेस परीक्षक द्वारा मापा गया था; नमूनों की तन्य शक्ति को एक इलेक्ट्रॉनिक सार्वभौमिक परीक्षण मशीन द्वारा मापा गया था; परीक्षण के बाद नमूनों की सूक्ष्म संरचना आकृति विज्ञान और कीलक नमूनों की सतह आकृति विज्ञान को स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) द्वारा देखा गया; विद्युत जीवन को एसी प्रतिरोधक भार परीक्षण प्रणाली द्वारा सत्यापित किया गया था।
2 परिणाम और विश्लेषण
2.1 मेटलोग्राफिक संरचना विश्लेषण
चित्र 1 अलग-अलग ZnO सामग्री (a और b AgZnO(8), c और d AgZnO(10) हैं, और e और f AgZnO(12) हैं)। तुलना करने पर, यह देखा जा सकता है कि मिश्र धातु पाउडर पूर्व-ऑक्सीकरण विधि सफलतापूर्वक एकसमान AgZnO(8-12) तैयार कर सकती है। ZnO को Ag मैट्रिक्स में फैलाया और समान रूप से वितरित किया जाता है, लेकिन ZnO एकत्रीकरण बहुत कम है। ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, प्रति इकाई क्षेत्र ZnO कणों की संख्या बढ़ जाती है, और सामग्री के अंदर कण एकत्रीकरण की घटना बढ़ जाती है, लेकिन समग्र ऊतक वितरण अभी भी अपेक्षाकृत समान है।
2.2 यांत्रिक और भौतिक गुण विश्लेषण
चित्र 2 एनील्ड अवस्था में 1.920 मिमी व्यास वाले तारों के यांत्रिक और भौतिक गुणों की वितरण संभावना को दर्शाता है। चित्र 2(ए) प्रतिरोधकता वितरण संभावना को दर्शाता है। यह देखा जा सकता है कि ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, इसकी प्रतिरोधकता में उल्लेखनीय वृद्धि की प्रवृत्ति है। सिल्वर मेटल ऑक्साइड की प्रतिरोधकतारजत संपर्क बिंदुसामग्री को सामग्री संरचना, ऑक्साइड मात्रा अंश, कण आकार और एजी मैट्रिक्स में इसके वितरण जैसे मापदंडों द्वारा नियंत्रित किया जाता है [10]। ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, ZnO मात्रा अंश बढ़ता है, कण इंटरफेस की वृद्धि से सामग्री के अंदर इलेक्ट्रॉन बिखरने में वृद्धि होती है, और सामग्री शरीर प्रतिरोध धीरे-धीरे बढ़ता है; चित्र 2(बी) कठोरता वितरण संभावना को दर्शाता है। यह देखा जा सकता है कि ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, कठोरता में उल्लेखनीय वृद्धि की प्रवृत्ति है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एजी मैट्रिक्स में वितरित धातु ऑक्साइड की सामग्री बढ़ जाती है, और कण फैलाव को मजबूत करने वाला प्रभाव बढ़ जाता है। इसी प्रकार, फैलाव मजबूत होने से तन्य शक्ति में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, जैसा चित्र 2(सी) में दिखाया गया है। संक्षेप में, AgZnO सामग्री में ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, सामग्री की प्रतिरोधकता, कठोरता और तन्य शक्ति में उल्लेखनीय वृद्धि की प्रवृत्ति होती है।
2.3 विद्युत जीवन सत्यापन
रिवेट्स 1.920 मिमी व्यास वाले एनील्ड तार से बनाए गए थे, जिनकी विशिष्टताओं के साथचांदी के विद्युत संपर्क: गतिशील बिंदु (R3×0.5(0.25)+1.5×0.6SR10) और स्थैतिक बिंदु (F3×{ {13}}.6(0.25)+1.5×0.6ई). विद्युत जीवन सत्यापन के लिए रिवेट्स को पोस्ट-प्रोसेस किया गया और रिले में इकट्ठा किया गया। परीक्षण की स्थितियाँ तालिका 1 में दिखाई गई हैं। चित्र 3 AgZnO(8), AgZnO(10), और AgZnO(12) से बने रिले के विद्युत जीवन डेटा को दर्शाता है। यह देखा जा सकता है कि 250 वी और 10 ए की स्थितियों के तहत, 95% विश्वास अंतराल के भीतर, AgZnO(8) सामग्री का विद्युत जीवन सबसे लंबा है, औसत विद्युत जीवन 202,029 गुना है; AgZnO(10) सामग्री का विद्युत जीवन AgZnO(8) और AgZnO(12) के बीच है, जिसका औसत विद्युत जीवन 149,941 गुना है; AgZnO(12) सामग्री के मूल्यांकित विद्युत जीवन की संख्या सबसे कम, 98,665 गुना है।
व्यापक तुलना से पता चलता है कि 20 ए के भीतर छोटे करंट की स्थिति में, सभी तीन सामग्रियां 100, {2}} गुना की विद्युत जीवन आवश्यकता को पूरा कर सकती हैं, लेकिन AgZnO संपर्क सामग्री में ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, रिले के लिए इसके सिल्वर संपर्क विद्युत जीवन में गिरावट का रुझान दिख रहा है।
2.4 विफल संपर्कों की उपस्थिति का विश्लेषण
संपर्क बंद करने और डिस्कनेक्ट करने की प्रक्रिया के दौरान, आर्क डिस्चार्ज और जूल गर्मी के प्रभाव के कारण, संपर्क सतह आंशिक रूप से पिघलने और जमने की प्रक्रिया से गुजरती है, जिसके परिणामस्वरूप संपर्क सामान्य रूप से डिस्कनेक्ट होने में विफल रहता है, जिसे संपर्क वेल्डिंग कहा जाता है [10]। चित्र 4 250 वी/10 ए स्थितियों के तहत विफल संपर्कों की उपस्थिति और ऊर्जा स्पेक्ट्रम घटकों को दर्शाता है। चित्र 4 (ए, डी, जी) उनके जीवन के अंत में AgZnO (8), AgZnO (10) और AgZnO (12) की संपर्क उपस्थिति आकृति विज्ञान की SEM तस्वीरें हैं। आंकड़े 4 (बी, ई, एच) संबंधित विफलता स्थिति हैं, और आंकड़े 4 (सी, एफ, आई) विफलता क्षेत्र के ऊर्जा स्पेक्ट्रम घटक डेटा हैं। तुलना करने पर, यह देखा जा सकता है कि AgZnO (8) संपर्क की विफलता स्थिति संपर्क के किनारे पर है, जिसमें Cu की उच्च सामग्री होती है। संपर्क जीवन के अंत में, चांदी की परत पूरी तरह से समाप्त हो जाती है, और तांबे की परत संपर्क में भाग लेती है, जो अंततः संपर्क वेल्डिंग विफलता की ओर ले जाती है। AgZnO (10) संपर्क की विफलता स्थिति संपर्क के किनारे के करीब है, जिसमें Cu की उच्च सामग्री होती है। AgZnO (12) की विफलता स्थिति कार्यशील सतह के अंदर स्थित होती है, और बंधन स्थिति में Cu की उच्च सामग्री होती है। जैसे-जैसे संपर्क सामग्री में ZnO की मात्रा बढ़ती है, पिघले हुए पूल की चिपचिपाहट बढ़ती है, जो प्रवाह के लिए अनुकूल नहीं है। विफलता की स्थिति संपर्क कार्य सतह के बाहर से अंदर की ओर बढ़ती है।
बंद करने और खोलने की प्रक्रिया के दौरान संपर्क की सतह पर चाप का क्षरण होता है, अर्थात, चाप की कार्रवाई के तहत संपर्क के स्थानीय अति ताप के कारण सामग्री के वाष्पीकरण और छींटे से होने वाली सामग्री की हानि। आर्क क्षरण अनिवार्य रूप से एक भौतिक धातुकर्म प्रक्रिया है जैसे संपर्क सतह पर तेजी से गर्म होना, पिघलना, वाष्पीकरण, प्रवाह और जमना, जिसके परिणामस्वरूप संपर्क सतह पर नरम होना, छींटे पड़ना, प्रवाह, दरारें आदि होती हैं [10-12]। संपर्क चाप क्षरण मुख्य रूप से पिघलने, वाष्पीकरण और जमने की प्रक्रियाओं से प्रभावित होता है। पिघलने की प्रक्रिया में, संपर्क सतह का सूक्ष्म क्षेत्र पिघल जाता है और मूल संरचना बदल जाती है। चाप बल और यांत्रिक बल द्वारा संचालित, पिघली हुई धातु एक निश्चित प्रवाह दर पर बहती है, जिससे छींटे पड़ते हैं और सामग्री का नुकसान होता है।
जैसा कि चित्र 4 (ए, डी, जी) से देखा जा सकता है, एजीजेडएनओ (8) परीक्षण के बाद, संपर्क सतह कुछ छिद्रों के साथ अपेक्षाकृत सपाट और समान थी, और कामकाजी सतह के चारों ओर बहुत सारे छींटे थे, जो संपर्कों के आसपास जमा हो गया। क्योंकि परीक्षणों की संख्या सबसे बड़ी थी, छींटे गंभीर थे, जिसके परिणामस्वरूप रिले के लिए सिल्वर संपर्कों की कामकाजी सतह पर चांदी की परत पूरी तरह से नष्ट हो गई, और तांबे की परत संपर्क के बाद विफल हो गई। AgZnO (10) परीक्षण के बाद, संपर्क सतह पर स्पष्ट छिद्र थे, और संपर्कों के आसपास कम छींटे थे; AgZnO (12) परीक्षण के बाद, संपर्क कार्य सतह गंभीर रूप से टूट गई थी, और पिघला हुआ तांबा मैट्रिक्स कार्य सतह पर बिखर गया, जिससे वेल्डिंग विफल हो गई। चित्र 4 (ए, डी, जी) की तुलना करने पर, यह देखा जा सकता है कि जेएनओ सामग्री में वृद्धि के साथ, संपर्क विफलता सतह की क्रैकिंग प्रवृत्ति बढ़ जाती है, जो संपर्क के ठंडा होने और सिकुड़न के कारण होती है। चाप बुझने के बाद, संपर्क सतह तेजी से ठंडी हो जाती है, सतह का पिघला हुआ पूल जम जाता है, और तरल चरण एक ठोस चरण में बदल जाता है, और सतह जम जाती है और सिकुड़ जाती है। अध्ययनों से पता चला है कि सिल्वर मेटल ऑक्साइड संपर्कों की सतह पर बनी दरारें और छेद अनिवार्य रूप से सतह क्षेत्र की संरचना को ढीला कर देंगे, जिसके परिणामस्वरूप चाप क्षरण की मात्रा और संपर्क प्रतिरोध बढ़ जाता है। ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, दरारें और छिद्रों की प्रवृत्ति बढ़ जाती है, चाप क्षरण की मात्रा बढ़ जाती है, संपर्क प्रतिरोध अधिक हो जाता है, तापमान में असामान्य वृद्धि होती है, और ढीली आंतरिक संरचना संपर्क विफलता की ओर ले जाती है।
व्यापक तुलना से पता चलता है कि ZnO सामग्री में वृद्धि के साथ, जब AgZnO (8-12) संपर्क सामग्री विफल हो जाती है, तो संपर्क स्थिति काम की सतह के बाहर से अंदर की ओर चली जाती है, और संपर्क पर दरारें और छिद्रों की प्रवृत्ति होती है सतह बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप संपर्क का विद्युत जीवन कम हो जाता है।
3 निष्कर्ष
मिश्र धातु पाउडर पूर्व-ऑक्सीकरण विधि 8% से 12% की ZnO सामग्री के साथ विद्युत संपर्क सामग्री को सफलतापूर्वक तैयार कर सकती है। ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, प्रतिरोधकता, कठोरता और तन्यता ताकत बढ़ जाती है, और सामग्री के अंदर ZnO कणों का एकत्रीकरण बढ़ जाता है; 20 ए के भीतर छोटे करंट की स्थिति में, ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, विद्युत जीवन कम हो जाता है, और AgZnO(8) सामग्री संपर्कों का विद्युत जीवन सत्यापन प्रदर्शन सबसे अच्छा है, जो 200 से अधिक तक पहुंच सकता है, {{ 6 बार; ZnO सामग्री की वृद्धि के साथ, चाप की क्रिया के तहत, सिल्वर विद्युत संपर्कों की सतह की दरार और सरंध्रता बढ़ जाती है, और विद्युत जीवन कम हो जाता है।
हमाराचांदी के विद्युत संपर्कसावधानीपूर्वक तैयार किए गए उच्च गुणवत्ता वाले उत्पाद हैं। वे उच्च शुद्धता वाली चांदी से बने होते हैं और उनमें उत्कृष्ट विद्युत चालकता होती है, जो सुचारू विद्युत प्रवाह की अनुमति देती है और ऊर्जा हानि को काफी कम करती है। उत्तम विनिर्माण प्रक्रिया संपर्कों को आधार सामग्री के साथ घनिष्ठ रूप से जोड़ती है, मजबूत और विश्वसनीय बनाती है, बार-बार खुलने और बंद होने के संचालन का सामना करने में सक्षम होती है और आसानी से विकृत या क्षतिग्रस्त नहीं होती है। विभिन्न जटिल विद्युत वातावरणों में, वे स्थिर रूप से कार्य कर सकते हैं, चाहे उच्च तापमान, उच्च आर्द्रता या कंपन की स्थिति में, वे विद्युत उपकरणों के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित कर सकते हैं।
