Arc erosion of AgSnO2 electrical contacts at different stages of a break operation

Abstract

Arc erosion studies are conducted on AgSnO 2 contact materials at different stages in the break operation. A resistive load arrangement is used with up to 42 V DC at 24 A and a constant contact opening velocity. The arc current is terminated at different stages as the arc is drawn between the contacts enabling a study of the arcing phenomena up to that point. Surface profiling of the contacts is conducted to determine the extent of erosion at the different stages as the arc is drawn. Spectral analysis is also conducted on the arc and then related to the extent of erosion. The results show that particular features occur at different stages as the arc is drawn. As the arc is initially established, it goes through an "Arc Generation" regime where the arc roots are small and immobile on both the anode and the cathode. Material transfer occurs mainly from anode to cathode. The spectral analysis indicates that Sn and O species dominate the arc followed by the Ag species. As the arc is drawn further and enters the "Arc Degeneration" regime, the anode undergoes significantly larger erosion than the cathode. Also, both contacts indicate that multiple arc roots have formed, which are highly mobile in the later stages of the discharge. The spectral analysis indicates that Ag and N species are in high concentrations compared to other species. The mechanisms of erosion and deposition are discussed in relation to the species within the arc discharge. For the complete break operation, it is found that the anode undergoes major erosion, and it is thought that the gaseous ions species do not dominate the arc under these conditions of short arcs and voltage <42 V to cause cathode erosion.

Anti-Arc Erosion Properties of Ag-La2Sn2O7/SnO2 Contacts

“…It can be inferred that the erosion of Ag-SnO 2 is due to very low concentration of tin element, i.e. tin oxide or tin metal in uncombined form could stem from the sublimation of tin oxide under high temperature arcing, which loses the function of improving the strength of silver matrix and viscosity of melt pool under arcing [11,18] .…”

Электроконтактный Материал На Основе Серебра, Дисперсноупроченный Оксидами Цинка, Олова И Титана

“…Электроконтактные материалы должны сочетать такие физико-механические и эксплуатационные свойства, как эрозионная и коррозионная стойкость, твердость, высокие электро-и теплопроводность, низкое переходное электросопротивление, возникающее при замыкании контактов [1,2]. Этим требованиям удовлетворяют полученные методом порошковой металлургии композиционные электроконтактные материалы на основе серебра или меди с дисперсноупрочняющими и дугогасящими добавками порошков металлов, оксидов, боридов, карбидов металлов и их различных сочетаний в составе исходной смеси [3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18]. При создании бескадмиевых материалов для электроконтактов исследуется влияние на физико-механические и эксплуатационные свойства таких добавок.…”

“…Распространенной дугогасящей добавкой в составе промышленных электроконтактных материалов является оксид кадмия [2], однако он обладает высокой летучестью и токсичностью. Поэтому существует необходимость замены его на другие компоненты, при этом альтернативой могут выступать оксид цинка [3,4,6,7,18,19] и оксид олова [9][10][11][12][13][14][15], которые имеют подобные физико-химические свойства. Кроме того, в настоящее время исследуется возможность использования и изучаются свойства электроконтактных материалов с такими дисперсноупрочняющими и дугогасящими добавками, как сочетание оксида олова или оксида цинка с другими компонентам, например, Ti, Hg, Bi, Ce, In 2 O 3 [1,2,[13][14][15][16][17].…”

Arc erosion behavior of Ag/Ni electrical contact materials

“…Electrical contacts have found a variety of applications due to their high conductivity, low contact resistance and good arc erosion resistance [1][2][3][4]. For example, Ag/Ni electrical contact materials are used for household applications, contactors, miniature circuit breakers and automobile relays due to their low and stable contact resistance, excellent machinability, high resistance of electrical loss and non-toxcity [5].…”