Российские исследователи разработали новое защитное покрытие для электрических контактов. Покрытие предотвращает электрохимическую коррозию, рост сопротивления контакта при эксплуатации и рассчитано на применение в сильноточных контактных соединениях.

Перед исследователями стояла задача разработать защитное покрытие для электрических контактов, которое бы позволяло использовать его в электрооборудовании с очень высокими значениями номинального тока (десятки кА), соответственно, с большой площадью контактов, кроме этого оно не должно было ухудшать свойства при воздействии повышенной влажности. 

Разработанное защитное покрытие представляет собой композиционный материал (композит), т.е. состоит из нескольких компонентов. Объединяя в композите разные материалы, можно добиться получения материала с новыми, соединяющими достоинства каждого из компонентов, свойствами. Оптимальное сочетание разных компонентов в защитном покрытии и позволило добиться удовлетворения всех предъявляемых к нему требований. Разработанное покрытие наносится на контактные поверхности методом холодного газодинамического напыления из смеси металлических порошков меди и оловянно-свинцового припоя, взятых в определенном соотношении.

Рассказывает старший научный сотрудник Кокцинская Елена, которая руководила разработкой и испытаниями нового покрытия, –

“Изначально, по ряду причин, мы были ограничены возможностью применения только одной технологии нанесения покрытий – холодного газодинамического напыления, что очень сужало наши возможности. Сперва мы пошли по самому простому пути и изготовили образцы с обычными электропроводящими покрытиями из различных металлических порошков. Среди них были и одно-, и многослойные, выбранные с учетом совместимости металлов. Но когда ни один из этих образцов (больше 15 вариантов) не прошел электрические испытания, пришлось задуматься, что делать дальше. Опираясь на свой прошлый опыт разработки и использования композиционных покрытий для электрооборудования, я предложила коллегам попробовать именно такой подход. Исходные предпосылки были следующие. Покрытие для электрических контактов должно быть в меру пластичным, чтобы уменьшать неровности контактных поверхностей, тем самым увеличивая площадь их соприкосновения и уменьшая переходное сопротивление. Кроме этого оно должно быть монолитным и выдерживать воздействие окружающей среды. В итоге, мы остановились на смеси порошков меди и оловянно-свинцового припоя, которая и дала требуемое сочетание пластичности и монолитности покрытия.”

Изготовленные образцы контактных соединений с покрытиями подвергались электрическим испытаниям в соответствии с ГОСТ 17441–84 и ГОСТ 10434–82. В процессе испытаний соединения нагревали током до 120 0С, затем охлаждали до комнатной температуры. Количество циклов нагрев-охлаждение составляло 500. После прохождения испытаний переходное сопротивление контакта не должно было возрасти более чем на 50% от исходного значения. Предложенное композиционное защитное покрытие выдержало как эти испытания, так и дополнительно проведенные климатические испытания при повышенной влажности по ГОСТ Р 51369–99.

По результатам исследований получен патент на изобретение №2572953 «Алюминиевый элемент токопровода и способ его получения».

Источник: Koktsinskaya E.M., RoshalA.G. etal. Aging Tests of the High Current Aluminum–Copper Contact Connections in the ITER DC Busbar System/ IEEE Transactions on Plasma Science. – 2014. – Volume:42 ,  Issue: 3, p. 443–448.