Окружающая среда оказывает существенное влияние на работу электрических контактов. В случае контакта между разнородными металлами (частый случай – контакт меди и алюминия), имеющими разные электрохимические потенциалы, при взаимодействии содержащихся в атмосфере различных оксидов (СО₂, SO₂ и др.) с влагой воздуха образуются растворы кислот, которые являясь электролитом, вызовут гальванический процесс между электродами контактной пары. Электрохимическая коррозия приведет к постепенному разрушению контактного соединения.

Для предотвращения коррозии и повышения стабильности соединений медь-алюминий широко применяют нанесение покрытий на один или оба контактирующие элемента. Наиболее часто используются олово, серебро, медь, никель.

Исследования и практика эксплуатации показали, что покрытия из олова не предотвращают гальванической коррозии и не гарантируют стабильность электрических характеристик контакта медь-алюминий. Во-первых, такие покрытия восприимчивы к фреттингу, вызывающему деградацию поверхности контакта, повышение и нестабильность контактного сопротивления. Во-вторых, олово даже при комнатной температуре легко формирует интерметаллические соединения с медью, отличающиеся хрупкостью, высоким сопротивлением и чувствительностью к воздействию окружающей среды. В связи с этим для уменьшения коррозионного повреждения целесообразно дополнительно использовать контактные смазки.

Покрытия из серебра широко используются в контактах коммутационной аппаратуры закрытого типа, эксплуатирующихся при высоких температурах. Их наносят преимущественно электрохимическим методом, а также методом горячего погружения в расплав. Серебряные покрытия должны быть однородными и относительно толстыми — для закрытой коммутационной аппаратуры и шин оптимальной считается толщина покрытия 5-15 мкм. Однако в случае работы контактов в условиях многократных переключений, или при высоких требованиях к стабильности контактного сопротивления тол­щина наносимого покрытия должна быть еще больше.

Но и серебро обладает рядом недостатков: оно является электроотрицательным к алюминию, вызывая его коррозию; склонность к потускнению, пористость покрытий делает их чувствительными к повышенной влажности.

Медь - металл красноватого цвета, очень дефицитный, так как его содержание в земной коре составляет не более 4,7-10^-3 % (в верхней ее части примерно 2-10^-3%). Этот металл получил широкое распространение в качестве проводникового материала, поскольку обладает целым рядом технически ценных свойств: высокой электропроводностью и достаточно механической прочностью; удовлетворительной стойкостью к коррозии даже в условиях повышенной влажности; хорошей обрабатываемостью.

Никель относится к одним из наиболее распространенных элементов в земной коре. Высокая стойкость к окислению и коррозии, относительно низкое сопротивление и коэффициент термического расширения, высокая механическая прочность никеля и его сплавов обусловили их широкое применение в электротехнике. Даже в холодном состоянии ни­кель легко поддается механической обработке.

Покрытия из никеля являются лучшими в сравнении с другими, как с экономической точки зрения, так и улучшения контактных свойств соединений алюминий-медь. Сравнительные испытания покрытий олова, серебра, никеля и меди в таких соединениях были проведены Брауновичем. Количественная оценка способности покрытий к защите от коррозии при воздействии солевых растворов и индустриально загрязненной атмосферы приведена в табл. 1. Показатель эффективности определялся усреднением показателей, характеризующих работу соединения в условиях действия различных факторов (циклическое изменение тока, фреттинг, действие солей и индустриальных загрязнений). Чем ниже величина показателя, тем выше эффективность материала покрытия.

Таблица 1. Сравнительная оценка эффективности различных покрытий для соединения алюминий—медь [1].

Как следует из табл. 1, наилучшим металлом для защитных покрытий контактов алюминий-медь является никель или медь, нанесенная на поверхность алюминия.

Литература:

1. Мышкин Н.К., Кончиц В.В., Браунович М. Электрические контакты. – Издательский дом «Интеллект», 2008. – 560 с.
Source: http://www.worldofmaterials.ru/spravochnik/conductors/21-kompozitsionnye-kontaktnye-materialy