Wie verbessern Granulationsverfahren die Leistung von AgWC(12)C(3)?

Forscher bei Fudar Alloys haben herausgefunden, dass unterschiedliche Granulierungsverfahren einen erheblichen Einfluss auf die Leistung des Materials haben, wobei die Trockengranulierungstechnologie besonders gute Ergebnisse liefert.

Was sind elektrische AgWC(12)C(3)-Kontakte?

AgWC(12)C(3)-Elektrokontakte sind ein pulvermetallurgisch hergestelltes Material, das aus 85 % Silber, 12 % Wolframkarbid (WC) und 3 % Graphit (C) besteht. Dieses Material wird typischerweise als statischer Kontakt in Kombination mit einem dynamischen Kontaktmaterial wie AgW(50) oder AgWC(40) in Leistungsschaltern mit Nennströmen von 63 A und mehr verwendet.

Seine wichtigsten Leistungsanforderungen sind:

- Niedriger Widerstand: Verbessert die Leitfähigkeit der Kontakte und verringert den Temperaturanstieg.

- Hohe Biegefestigkeit: Verbessert die Widerstandsfähigkeit des Kontakts gegen Lichtbogendurchbrennen und verlängert die elektrische Lebensdauer.

- Lange elektrische Lebensdauer: Behält zuverlässige Leistung bei häufigem Ein- und Ausschalten bei.

Vergleich dreier Granulationsverfahren

Um die Auswirkungen des Granulationsprozesses auf die Eigenschaften von AgWC12C3 zu untersuchen, wurden in der Studie die folgenden drei Methoden verwendet:

1. Pulversintergranulation

• Nach dem Sintern bei hohen Temperaturen wird das Pulver durch Sieben durch einen Granulator geformt.
• lVorteile: Einfacher Prozess, für Massenproduktion geeignet.
• lNachteil: Durch die Hochtemperaturbehandlung wird die Aktivität des Pulvers verringert und die Sinterleistung beeinträchtigt.

2. Granulierung der Leimmischung

• l Dem Pulver Bindemittel hinzufügen und durch Sieben ein Granulat bilden.
• lVorteil: Niedrige Betriebstemperatur.
• lNachteil: Bindemittelrückstände können Porosität bilden und die Sinteraktivität verringern.

3. Trockengranulation

• Direkte Kompression von Pulvern zu Granulaten durch CIP (kaltissostatisches Pressen).
• lVorteile: Vermeidet den Einfluss von hohen Temperaturen oder Bindemitteln und erhält die Pulveraktivität.
• Nachteile: Höhere Anforderungen an die Prozessausrüstung.

Experimentelle Ergebnisse und Analyse

Mechanische und physikalische Eigenschaften
Härte, Dichte, spezifischer Widerstand und Biegefestigkeit der mit den drei Verfahren (1#, 2# bzw. 3#) hergestellten Proben wurden verglichen. Die Ergebnisse sind wie folgt:

Probennr.	Härte (HBW)	Dichte (g/cm³)	Elektrischer Widerstand (μΩ·cm)	Biegefestigkeit (MPa)
1# Pulversintergranulation	56,5	9,69	3.08	248
2# Leimmischgranulierung	58,0	9,69	2,90	276
3# Trockengranulierung	59,0	9,71	2,78	305

Ergebnisse:

- Elektrischer Widerstand: Die trockene Granulatprobe wies den niedrigsten elektrischen Widerstand auf, der um 9,7 % niedriger war als der des Pulversintergranulats.

- Biegefestigkeit: Die trockene Granulatprobe wies die höchste auf und war um 23 % höher als der des Pulversintergranulats.

Metallographische Organisation und Bruchanalyse

- Metallografische Organisation: Die mit den drei Verfahren hergestellten Proben zeigten eine gleichmäßige Gewebeverteilung, und die trockenen Granulationsproben wiesen die geringste Porosität auf.




- Bruchmorphologie: Der Bruch der trockenen Granulatproben war fein und glatt, was auf einen hohen Sinterungsgrad hinweist, während die gesinterten Granulatproben mehr unvollständig gesinterte Partikel aufwiesen.

Elektrischer Lebensdauertest

Die Proben wurden für den elektrischen Lebensdauertest in 250-A-Leistungsschalter mit geformtem Gehäuse (MCCB) eingebaut und die Ergebnisse sind wie folgt:

- 1# Pulversintergranulat: Die Ausfalllebensdauer beträgt 4479 Zyklen.
- 2# Leimmischgranulat: Die Ausfalllebensdauer beträgt 5980 Zyklen.
- 3# Trockengranulat: Auf 8000 Zyklen ohne Ausfall getestet.

Warum ist Trockengranulierung besser?

Die Vorteile der Trockengranulierung liegen darin, dass die hohe Sinteraktivität des Pulvers während des Granuliervorgangs erhalten bleibt:

- Vermeidung von Hochtemperatursintern: Reduziert Partikelwachstum und Agglomeration und verbessert die Sintereigenschaften.
- Keine Bindemittelrückstände: Vermeidet die Bildung von Poren und verbessert die Dichte und Festigkeit des Materials.

Anwendungsaussichten und Fazit

Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das durch Trockengranulationstechnologie hergestellte AgWC12C3-Material die beste Gesamtleistung aufweist. Im Vergleich zur Pulversintergranulation wird der spezifische Widerstand um 9,7 % reduziert, die Biegefestigkeit um 23 % erhöht und die elektrische Lebensdauer um mehr als 78 % verbessert.

Durch die Optimierung des Granulationsprozesses wurde die Gesamtleistung der elektrischen AgWC12C3-Kontakte deutlich verbessert. Insbesondere reduziert die Trockengranulationstechnologie nicht nur den Materialwiderstand, sondern verbessert auch die mechanische Festigkeit und die elektrische Lebensdauer erheblich, was den Anforderungen an hochleistungsfähige statische Kontakte für moderne Leistungsschalter entspricht. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Leistungsanforderungen an elektrische Geräte wird die Trockengranulationstechnologie im Bereich hochleistungsfähiger elektrischer Kontaktmaterialien breite Anwendungsaussichten haben. Wenn Sie Fragen zu Granulationsprozessen haben, können Sie sich gerne an uns wenden.