Контактные материалы: Контактные материалы

Содержание

Контактные материалы | Материаловедение

Контакты делятся на: разрывные (подразделяются на слабо нагруженные и высоко нагруженные), скользящие и неподвижные. Для всех видов контактов основным требованием является низкое переходное сопротивление электрическому току.
Разрывные контакты — периодически замыкают и размыкают электрические цепи, поэтому они работают в наиболее тяжёлых условиях. В процессе работы этих контактов возникает искра и электрическая дуга, что приводит к их коррозии (окислению) и эрозионному износу. При этом повышается контактное сопротивление, происходит нагрев контактов и их сваривание (залипание). Из-за коррозии и эрозии металл контакта плавится, испаряется, в паре контактов появляется кратер и игла.Сопротивление электроэрозионному изнашиванию увеличивается с ростом температуры плавления, твёрдости и прочности.
Слабонагруженные разрывные контакты изготавливаются из благородных металлов и сплавов: золота, серебра, платины, палладия. Эти материалы обладают низким переходным сопротивлением и повышенной стойкостью к окислению. Электроэрозионной стойкостью они не обладают.Основным металлом для производства таких контактов является серебро, как самое дешёвое из благородных металлов, легко обрабатывается давлением и обладает высокой электропроводностью, но под воздействием электрической дуги оно окисляется и подвергается электроэрозионному износу. Окисление не ведёт к значительному росту переходного сопротивления, так как оксид серебра электропроводен, а при нагревании легко восстанавливается. В связи с этим чистое серебро используется в слабонагруженных контактах с небольшой частотой переключений.
Для слабонагруженных контактов широко применяются сплавы серебра с медью — они дешевле, обладают большей твёрдостью (поэтому более устойчивы к электроизносу), но медь снижает стойкость сплава против окисления.
Высоко нагруженные разрывные контакты изготавливают из вольфрама, молибдена и их сплавов. Эти металлы и их сплавы благодаря высокой температуре плавления хорошо сопротивляются элекфоэррозионному изнашиванию. Вольфрам и молибден легко окисляются, их оксиды легко испаряются, поэтому их используют в среде инертных газов или в вакууме. Вольфрамовые контакты используют и на воздухе, так как он обладает достаточно высокой проводимостью, не свариваются, а его оксиды при работе разрушаются. Сплавы вольфрама и молибдена (40 — 50 % Мо) обладают высокой устойчивостью к эрозионному изнашиванию, но из-за образования твёрдых растворов у них понижена проводимость и велико переходное электрическое сопротивление. Для мощных контактов исиользуюг спечённые композиции из порошков вольфрама и серебра или меди. Также методом спекания получают пористый вольфрам, который затем в вакууме пропитывают жидким серебром или медью. В настоящее время используются серебряно-медные контакты, полученные методом внутреннего окисления. Сплав серебра и меди (СОМ-10, 10%Си) подвергают длительному окислению (50 ч., 700°С) на воздухе. Медь окисляется и получается композиция — серебряная матрица с равномерно распределённым мелкодисперсным оксидом меди. Оксид меди повышает стойкость контакта к свариваемости электроэрозионному изнашиванию. Поэтому этот материал можно использовать и в тяжело нагруженных контактах и в скользящих контактах.
Скользящие контакты должны отвечать тем же требованиям, что и разрывные, но главным из них является высокое сопротивление свариванию. Для этого кроме окисленных серебряно-медных сплавов применяют композиции из порошков медь-графит (МГЗ, МГ5), серебро-графит (СГ3, СГ5)
Неподвижные контакты — должны иметь низкое переходное электрическое сопротивление, которое должно быть стабильным при небольших контактных усилиях. Для этого используют коррозионностойкие материалы, не образующих оксидных плёнок на контактной поверхности — медь, латунь, цинк.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать решениe заданий по всем разделам материаловедения.

Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.

4. Контактные материалы

Материалы
для контактов.
Электрические контакты подразделяют
на:

-разрывные –
периодически замыкают и размыкают
электрическую цепь;

—скользящие –
осуществляют передачу тока с подвижной
части прибора, электрической машины на
неподвижную;

—неподвижные –
обеспечивают электрическое соединение
неподвижных проводников, например, двух
контактных проводов с использованием
зажимов.

Материалы
для контактов должны удовлетворять
следующим основным требованиям: иметь
малое переходное сопротивление R_пер,
высокую коррозионную и эрозионную
стойкость, твердость, высокую электро-и
теплопроводность, химическую стойкость,
износостойкость, не должны свариваться
при работе и другие.

В
зависимости от электрической мощности
разрывные контакты подразделяют на
слабонагруженные, I_раб<5A;
средне- и высоконагруженные I_раб>(5…15)А.
Слабонагруженные контакты изготовляют
из благородных металлов Au, Ag, Pt, Pd, их
сплавов, а также сплавов Pt+Ru, Pt+Rh, Cu+Ag и
других. Они обладают низким переходным
сопротивлением и повышенной стойкостью
против окисления. Но у них низкое
сопротивление эрозионному изнашиванию,
поэтому эти материалы можно использовать
только в слабонагруженных контактах.

Средне-
и высоконагруженные контакты часто
изготавливают методом порошковой
металлургии на основе вольфрама,
молибдена, серебро-оксид кадмия,
серебро-оксид меди, медь – графит,
серебро – графит, серебро – никель, а
также Ag+Ni+C, Ag+W+Ni, Cu+W+Ni и другие. Медная и
серебряная фазы в этих композициях
обеспечивают высокую тепло- и
электропроводность контакта, а тугоплавкая
композиция W, Мо – стойкость к механическому
износу, электрической эрозии и
свариваемости.

Сплавы
на основе серебра и окисленной меди
(СОМ-10), полученные по особой технологии
[1], являются композиционным материалом,
и обладают высокой стойкостью к свариванию
и электроэрозионному изнашиванию.
Применяются в высоконагруженных
контактах, как разрывных, так скользящих.

Скользящие
контакты должны
обладать высокой стойкостью к истирающим
нагрузкам, особенно при сухом трении.
Не следует использовать один и тот же
материал в скользящей контактной паре,
так как при этом сильно увеличивается
износ.

Наиболее
высокими качествами обладают контактные
пары, составленные из металлического
и графитсодержащего материалов на
основе меди (МГ3,МГ5 – соответственно 3
и 5% графита) и серебра (СГ3, СГ5). Медно-и
серебрографитовые щетки применяются
широко в электрических машинах.

В
приборостроении в качестве щеток
скользящих контактов применяют проволоку
из проводниковых бронз, реже латуней,
отличающихся высокой механической
прочностью, износостойкостью, упругостью,
антифрикционными свойствами и стойкостью
к атмосферной коррозии (например, латуни
ЛМц58-2, бронзы БрБ2, БрКд1 и другие).
Кадмиевые бронзы по электропроводимости
близки к электропроводности меди. Для
изготовления коллекторных пластин и
колец используют медно-никелевые сплавы,
твердую медь, а также медь, легированную
серебром.

Сплавы,
используемые для соединения металлических
деталей при помощи расплавленного
дополнительного материала,
называется припоями.
Они используются при пайке с целью
получения электрического или механического
соединения. Различают припои двух типов:
для низкотемпературной (t_пл 400^оС)
и высотемпературной (t_пл >
600^оС)
пайки. В приборостроении широкое
применение для пайки металлов высокой
проводимости находят низкотемпературные
припои, которые должны иметь небольшое
переходное электрическое сопротивление,
обеспечивать хорошую смачиваемость
поверхности, близкие ТКЛР материала
соединяемых деталей и припоя. Этим
требованиям отвечают припои на основе
олово-свинец (припои ПОС) и олово-цинк
(припои ПОЦ). Для пайки меди и ее сплавов
применяют припой марок ПОС-30, ПОС-40,
ПОС-61 и другие. Цифра показывает процентное
содержание олова. Эвтектический сплав
ПОС-61 имеет t_пл=183^оС,
хорошую жидкотекучесть и широко
применяется для пайки в ПС.

Для
снижения температуры пайки припой
олово-свинец легируют кадмием. Это
припои марок ПОСК (t_пл ~
140…160^oС).

Для
пайки алюминия и его сплавов применяют
сплавы на основе металлов олово-цинк:
ПОЦ90, ПОЦ60 и другие, затвердевающие при
темпераурах t_затв ~
199…250^oC,
и имеющие диаграмму состояния
эвтектического типа,

Для
пайки изделий, не допускающих нагрева
до температуры выше 100^оС,
используют сплавы висмута со свинцом,
оловом, кадмием: сплав Вуда (t_пл =
60^оС),
сплав Розе (t_пл =
94^оС)
и другие.

При
повышенных требованиях к электропроводности
и механической прочности соединения
при пайке используют припои, легированные
серебром: например, ПСр1,5 (1,5% Ag) –
температура плавления и затвердевания
у них зависит от процентного содержания
серебра и изменяется от 225 до 305^о.

Упаковка и вещества, контактирующие с пищевыми продуктами (FCS)

Исходная информация

Нормативно-правовая база
(Как началась программа уведомления о контакте с пищевыми продуктами)

Нормативный отчет: Программа уведомления FDA о контакте с пищевыми продуктами
(Из журнала «Безопасность пищевых продуктов», октябрь/ноябрь 2005 г. )

Нормативный отчет: Оценка безопасности контакта с пищевыми продуктами Вещества
(из журнала «Безопасность пищевых продуктов», август/сентябрь 2007 г.)

Руководство и другая информация для промышленности

Предоставление нормативных документов в электронном или бумажном формате в Управление по безопасности пищевых добавок (ПРОЕКТ)
Подготовка уведомлений о веществах, контактирующих с пищевыми продуктами (административные)
- См. также: Модуль онлайн-отправки CFSAN (COSM)
Формы для уведомлений о веществах, контактирующих с пищевыми продуктами
Примечание. Чтобы открыть заполняемые формы, их необходимо загрузить, а затем открыть на локальном компьютере (не в веб-браузере).
- Предпродажное уведомление о новом использовании вещества, контактирующего с пищевыми продуктами (FCN), консультация перед уведомлением (PNC) и подача основного файла пищевых продуктов (FMF).
  - Форма FDA 3480 (PDF — 311 КБ)
  - Инструкции для формы 3480 FDA (PDF, 95 КБ)
- Поправка к FCN, PNC или FMF.
  - Форма FDA 3480a (PDF, 64 КБ)
  - Инструкции для формы 3480a FDA (PDF, 153 КБ)
- Уведомление об использовании состава вещества, контактирующего с пищевыми продуктами.
  - Форма FDA 3479 (PDF, 505 КБ)
Подготовка предпродажной документации для веществ, контактирующих с пищевыми продуктами (рекомендации по химическому составу)
Подготовка уведомлений о контакте с пищевыми продуктами (рекомендации по токсикологии)
Подготовка заявления о категорическом исключении или экологической оценки для подачи
Подготовка уведомлений о контакте с пищевыми продуктами для веществ, контактирующих с пищевыми продуктами, при контакте с детской смесью и/или грудным молоком
Красная книга 2000
Подача запросов в соответствии с 21 CFR 170.39 Порог регулирования для веществ, используемых в изделиях, контактирующих с пищевыми продуктами
Использование переработанного пластика в упаковке для пищевых продуктов (химические соображения)
Микробиологические аспекты противомикробных агентов, используемых в пищевой промышленности
Оценка влияния значительных изменений производственного процесса, включая новые технологии, на безопасность и нормативный статус пищевых ингредиентов и веществ, контактирующих с пищевыми продуктами, включая пищевые ингредиенты, являющиеся красителями

Перечни и таблицы

Перечень эффективных веществ, контактирующих с пищевыми продуктами (FCS) Уведомления
Типы пищевых продуктов и условия использования веществ, контактирующих с пищевыми продуктами
Перечень экологических решений для эффективных уведомлений FCS
Порог исключения из правил
База данных совокупного расчетного суточного потребления (CEDI) для веществ, контактирующих с пищевыми продуктами
Переработанный пластик в пищевой упаковке
Перечень веществ, контактирующих с пищевыми продуктами, перечисленных в 21 CFR

Материалы для контакта с пищевыми продуктами Услуги | Решения UL

Важность тестирования на контакт с пищевыми продуктами для предприятий розничной торговли, частных торговых марок и производителей

Доступ к безопасным продуктам питания всегда имел первостепенное значение для потребителей во всем мире.

Материалы, контактирующие с пищевыми продуктами (FCM), включают кухонную утварь, кофемашины, предметы домашнего обихода и упаковку. Эти продукты классифицируются как продукты высокого риска из-за их длительного контакта с пищевыми продуктами на разных этапах, от производства до обработки и хранения. Они могут представлять собой потенциальный источник загрязнения, если химические вещества мигрируют из материала в пищу и могут представлять опасность для здоровья.

Розничные продавцы, частные торговые марки и производители должны быть уверены, что их FCM не содержат вредных химических веществ, соответствуют глобальным нормам для конкретных целевых рынков и что они сохраняют высокое качество на протяжении всего срока службы в экстремальных условиях, таких как микроволновое излучение, стирка и нагревание. . Этот путь может оказаться сложным, но эксперты UL Solutions всегда готовы поддержать вас.

Кроме того, в качестве альтернативы пластику появляются новые материалы, и для них может потребоваться особая оценка рисков, поскольку законодательная база очень фрагментирована. Эксперты UL Solutions могут помочь вам в этом процессе.

UL Solutions упрощает доступ к рынку в соответствии с региональными и международными нормами по материалам, контактирующим с пищевыми продуктами требования. UL Solutions также поддерживает выпуск инновационных и качественных изделий, соответствующих целевым рынкам, для защиты ваших конечных потребителей.

В разных странах приняты требования соответствия и специальные правила безопасного использования FCM, такие как:

Европейский регламент 1935/2004/EC
РЕГЛАМЕНТ КОМИССИИ (ЕС) № 10/2011 с поправками (включая 1245/2020)
Европейские национальные законодательства государств-членов
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) — Раздел 21 Свода федеральных правил
Общепризнанные безопасные правила (GRAS) или уведомление GRAS
Китайские стандарты на продукцию GB4806 для различных материалов и Национальный стандарт безопасности пищевых продуктов GB 9685-2016: Стандарт на использование добавок в материалах и изделиях, контактирующих с пищевыми продуктами
Закон Японии о пищевой санитарии
Японская система положительных списков FCM

Почему решения UL для испытаний материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, и услуг?

UL Solutions имеет глобальную исследовательскую группу по нормативным требованиям, которая в режиме реального времени предоставляет обновленную информацию о международном, национальном и региональном законодательстве и предлагает поддержку программ протоколов и планов испытаний, а также оценку маркировки для мировых рынков.

Контактные материалы: Контактные материалы | Материаловедение