Toz hazırlama yöntemlerinin W65Ag35 elektrik kontaklarının yapı ve özelliklerine etkileri

Abstract

ÖZET Bu tez çalışmasının amacı, homojen karışmış volfram ve gümüş tozlarının hazırlanması ve sonra elektrik kontak malzemesi olarak kullanılabilirliğinin incelenmesidir. Bu nedenle dört farklı toz hazırlama sistemi kullanılmıştır: geleneksel toz hazırlama, yüksek enerjili değirmende öğüterek atomik seviyede karıştırma, volfram ve gümüş oksit tozlarının sulu ortamda karıştırılması ve oksit formundaki volfram ve gümüş tozlarının değirmende öğütülerek karıştırılması. Farklı toz hazırlama yöntemleri ile elde edilen karışım tozlarından toz metalürjisi yöntemi ile elektrik kontakları üretilmiştir. Sinter yoğunluklarını artırmak için toz sistemlerine nikel ilavesi yapılmıştır. Nikel ilavesi, kimyasal yöntemle gümüş tozu üretimi esnasında ortak çöktürme yöntemi ile ilave edilmiştir. İlave edilen nikel ile sinterleme işlemi aktifleştirilerek yüksek sinter yoğunluklarına ulaşılmıştır. Farklı toz sistemleri için farklı nikel miktarlarının etkili olduğu gözlenmiştir. Ayrıca kullanılan yöntemlerle üretilen tozlar ile sinter sonunda homojen bir mikroyapı elde edilmiştir. Elektriksel erozyon deneyi ile üretilen kontak malzemeleri test edilerek ark erozyon davranışları tespit edilmiştir. Bu test sonunda ark erozyonunun malzemenin yoğunluğunun yanısıra mikroyapısına da bağlı olduğu tespit edilmiştir. Kontak malzemelerin kullanım ömürleri hesabına bir yaklaşım yapılarak tahmini ömürleri hesaplanmıştır. Geliştirilen toz sistemleri ile ticari olarak kullanılan kontaklardan daha yüksek bir kullanım ömrüne ulaşılmıştır.

EFFECTS OF POWDER PREPARATION METHODS ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF W65Ag35 ELECTRICAL CONTACT Keywords: Electrical Contact, Powder Preparation Methods, Electrical Erosion Test, Mechanical Milling, Electrical contacts are metal devices that make, carry and break electrical circuits. The ideal metal or metal combination that can function as the perfect contact material under all conditions does not exist. It would have high electrical conductivity to minimise the heat generated during the passage of current; high thermal conductivity to dissipate both the resistive and arc heat developed; high reaction resistance to all environments in which it was to be used, avoiding formation of insulating oxides, sulphides and other compounds, and it would not be subject to arcing damage on the make and break of the electrical contact. All of the required material properties are summarised in Figure 1. In many cases the desired combination of properties can be realised only by utilising the highly refractory metals (tungsten, molybdenum etc.) either alone or in combination with high conductivity metals such as silver or copper. Ag-W based contact materials are used extensively in many applications where high voltages generate extensive arcing, such as circuit breakers and switchgear. The refractory component (W, WC, Mo) provides durability to the contact, while the silver provides excellent thermal and electrical conductivity. Contacts are made of either elemental metals, composites or alloys that are made by the melt-cast method or manufactured by Powder Metallurgy (PM) processes. Silver- refractory metal combinations are not mutually soluble and the melting point of tungsten is too high, ordinary foundry methods are not suitable, and powder metallurgy techniques are used to produce a satisfactory combination. The standard production methods for the silver-tungsten contacts production are powder metallurgical and involve either press-sinter-infiltrate (PSI) or press-sinter (PS) sequence. In the former, the final distribution of the phases in the finished compact is determined by the structure of initial skeleton before infiltration with liquid silver. Although such a process can produce almost completely dense compacts, it also tends to produce silver rich areas in the composites. In some applications, where a high homogeneity is required of the compacts, the second XVIII