En parlant de micro interrupteurs, tout le monde peut les connaître. En fait, ce sont des pièces de base très courantes dans les appareils électroniques. Par exemple, ils peuvent être trouvés dans des endroits comme les boutons de la télécommande du climatiseur et les capteurs à l'intérieur de l'imprimante. Ce type de commutateur repose principalement sur des contacts métalliques pour activer et désactiver le courant, de sorte que le choix des matériaux de contact peut être directement lié à des problèmes pratiques tels que la durée de l'interrupteur et la sensibilité.
Il existe maintenant de nombreux types de matériaux de contact sur le marché, et différents matériaux tels que l'alliage d'argent et l'alliage d'or ont leurs propres caractéristiques. Le matériau à choisir dépend du scénario d'application réel, et il est nécessaire de prendre en compte de manière approfondie des facteurs tels que la conductivité et l'environnement d'utilisation. Par exemple, les exigences pour les matériaux utilisés dans les boutons d'ascenseur qui doivent être fréquemment activés et éteints et dans les équipements de sécurité qui ne sont alimentés qu'occasionnellement sont définitivement différents.
Types communs de micro-commutateurs matériaux de contact
Le matériau à base de métal le plus courant est le contact en alliage d'argent. Ce type de matériau a une conductivité particulièrement bonne et n'est pas facile à rouiller et à corroder, il est donc plus utilisé dans des situations où une conductivité élevée est nécessaire. Par exemple, il peut souvent être vu dans la carte de commande de circuit des maisons intelligentes ou le module de contrôle des équipements industriels. Cependant, l'alliage d'argent a une caractéristique qu'il est relativement doux. Parfois, le cuivre et le nickel sont ajoutés pour augmenter la dureté, afin que les contacts ne soient pas facilement épuisés après une utilisation à long terme.
Parlons de l'option haut de gamme des contacts en alliage d'or. Comme nous le savons tous, l'or lui-même a une excellente conductivité et une très faible résistance aux contacts, il est donc particulièrement adapté à une utilisation dans l'équipement qui nécessite une haute précision, comme les dispositifs médicaux tels que les stimulateurs. Bien que le coût soit beaucoup plus élevé que celui de l'alliage d'argent, dans les scénarios où la stabilité à long terme doit être garantie, comme les composants électroniques sur les satellites ou les instruments de précision, l'argent doit toujours être dépensé.
Contacts en alliage de cuivre: Ce type de contact a un prix relativement abordable et une force structurelle suffisante, et est plus courant dans les applications industrielles. Par exemple, les appareils électroménagers quotidiens (tels que les réfrigérateurs, les climatiseurs) ou les imprimantes, les copieurs et autres équipements au bureau, l'utilisation de contacts en alliage de cuivre peut essentiellement répondre aux exigences de conductivité et aux exigences de performance mécanique, et il n'y a aucun problème avec une utilisation quotidienne.
En termes de contacts de matériaux composites, les contacts d'oxyde d'étain argent sont particulièrement remarquables. Ce matériau combine les avantages conducteurs de l'argent avec la résistance à l'arc de l'oxyde d'étain, en particulier dans les scénarios où des circuits de commutation fréquents ou des chocs de courant élevé sont nécessaires. Par exemple, le relais dans le système de contrôle de l'ascenseur peut être vu à de nombreuses occasions. Sa résistance à haute température convient également à une utilisation dans des environnements à haute température, tels que l'armoire de commande dans l'atelier métallurgique.
D'autres matériaux composites tels que les contacts en alliage de nickel argenté sont également un exemple typique. En combinant l'argent et le nickel, la bonne conductivité de l'argent est maintenue et les contacts deviennent plus difficiles et plus résistants à l'usure. Ce type de contact est plus adapté à une utilisation dans l'équipement de chaîne de montage à charge moyenne ou les environnements d'usine ordinaires, ce qui peut garantir la conductivité et n'est pas facile d'être endommagé prématurément.
Différences dans la conductivité de différents matériaux de contact
En termes de conductivité, il existe en effet des différences évidentes dans les effets de conduction actuels de différents matériaux métalliques. Par exemple, les alliages d'argent fonctionnent le mieux et peuvent assurer le passage rapide du courant, suivi de matériaux en alliage contenant de l'or. Les alliages de cuivre ou certains contacts de matériaux mixtes ont une efficacité de conductivité relativement plus faible. Cette différence affectera directement la vitesse de réponse de l'interrupteur et la stabilité de la transmission du signal, en particulier dans les équipements de précision qui doivent être allumés et éteints rapidement, il est nécessaire de prêter attention à la sélection.
En ce qui concerne le problème de résistance lorsque le courant passe, cet indicateur reflète en fait directement la qualité conductrice du matériau. Plus la résistance est petite, plus la perte d'énergie est faible et plus l'efficacité de travail de l'interrupteur est faible. Par exemple, les alliages d'or et d'argent fonctionnent généralement bien à cet égard en raison de leurs avantages conducteurs inhérents. Il convient de noter que bien que ce type de matériel ait de bonnes performances, son coût est relativement élevé.
L'impact des changements de température est également un facteur qui doit être pris en compte. En particulier dans les scénarios d'utilisation à haute température, la conductivité de certains métaux sera actualisée, entraînant une plus grande résistance lorsque le courant passe, et peut même provoquer un mauvais contact du commutateur. Par conséquent, lorsque les ingénieurs choisissent des matériaux, ils doivent non seulement regarder les données à température ambiante, mais également regarder ses performances de stabilité dans des environnements à haute température.
La relation entre la sélection des matériaux de contact et l'utilisation de l'environnement
Il existe deux dimensions principales pour l'adaptabilité environnementale: premièrement, l'humidité de l'air est élevée ou il existe des gaz corrosifs. Ces conditions accéléreront l'oxydation de la surface du matériau, telles que l'équipement balnéaire ou l'équipement dans les usines chimiques. À l'heure actuelle, il est plus adapté d'utiliser des alliages d'argent avec un traitement de revêtement ou des matériaux dorés avec une bonne résistance à la corrosion.
Le paramètre de plage d'adaptabilité de température doit également être focalisé. Pour les équipements qui sont en fonctionnement à haute température pendant longtemps, comme les pièces à l'intérieur du compartiment moteur, des alliages spéciaux avec une forte résistance à la chaleur doivent être sélectionnés; Alors que pour l'équipement utilisé dans les régions froides du nord, l'attention doit être accordée à la résistance du matériau à la fissuration fragile à basse température pour éviter un mauvais contact en raison de l'expansion thermique et de la contraction.
La sélection de matériaux dans les environnements de vibration et de choc doit se concentrer sur la stabilité. Lorsque l'équipement doit faire face à des vibrations ou à un choc soudain, que le matériau de contact soit suffisamment stable et combien de temps il peut être utilisé devient un numéro spécial qui nécessite une attention particulière. À l'heure actuelle, la sélection des matériaux dépend de la dureté et de la résistance à l'usure. Par exemple, des matériaux mélangés à de l'argent et du nickel, ou des contacts avec un traitement spécial en surface des alliages de cuivre, les caractéristiques de ces matériaux sont qu'ils peuvent augmenter efficacement la durée de vie des composants de commutation.
Selon les besoins spécifiques des différents scénarios d'utilisation, la sélection des matériaux sera considérablement différente. Dans le cas des voitures qui doivent souvent parcourir de longues distances, les matériaux de contact du système électronique doivent être capables de résister à des températures élevées, des vibrations fréquentes et une corrosion de divers produits chimiques. Dans ce cas, les ingénieurs choisissent généralement des alliages à base d'argent ou des contacts en alliage contenant de l'or, qui sont plus fiables dans des conditions de travail complexes.
Quant aux champs haut de gamme tels que l'aérospatiale, les exigences pour les matériaux de contact sont encore plus strictes. Par exemple, la vibration violente de l'avion pendant le décollage, ou les changements de température extrêmes dans l'environnement spatial, pour le moment, les contacts en alliage d'or montrent leurs avantages - la conductivité est particulièrement bonne, la résistance est très faible lorsqu'elle est en contact, et il n'est pas facile d'avoir des problèmes dans des environnements à haute température, de sorte que ce type de matériau métallique précieux est devenu le choix standard pour l'équipement aérospace.
Considération de la résistance à l'usure dans la sélection des matériaux de contact
Pendant le fonctionnement de l'interrupteur, les contacts subiront diverses formes de perte, telles que la perte causée par la friction physique, les dommages à l'arc causés par le contact actuel et la corrosion causée par la réaction d'oxydation. Comprendre comment ces usurs se produisent nous aidera à trouver des solutions de matériaux plus durables.
À l'heure actuelle, l'évaluation de la question de savoir si un matériau est résistant à l'usure dépend principalement de plusieurs indicateurs, tels que la dureté et la douceur du matériau lui-même, et les données de test de résistance à l'usure effectuées en laboratoire. D'une manière générale, les matériaux à forte dureté ne sont pas faciles à rayer et plus la surface est plus fluide, plus la friction sera naturelle. L'approche la plus populaire consiste maintenant à améliorer les performances en ajustant la formule du matériau ou en effectuant un traitement spécial à la surface. Par exemple, certains fabricants plafèrent un film en or mince à la surface de l'alliage d'argent, ce qui peut empêcher la rouille et réduire l'usure, qui est une solution gagnant-gagnant.
Compromis entre le coût des matériaux de contact et les performances
La différence de prix des différents matériaux doit être soigneusement calculée, non seulement en considérant le coût des matières premières pendant la production, mais également en tenant compte du coût de l'entretien et du remplacement ultérieur. Par exemple, bien que le prix d'achat initial d'un certain matériel soit bon marché, s'il doit être remplacé tous les quelques jours, il peut être plus cher dans l'ensemble.
En termes de scénarios d'utilisation spécifiques, les instruments de précision haut de gamme ont des exigences élevées de conductivité et de durabilité. À l'heure actuelle, les matériaux haut de gamme tels que les alliages d'or peuvent devoir être sélectionnés. D'un autre côté, les commutateurs des appareils électroménagers ordinaires peuvent essentiellement répondre aux besoins avec des alliages de cuivre ou des matériaux à base d'argent, et le coût est beaucoup plus rentable. La clé est de trouver un équilibre entre les performances et le coût dont tout le monde est satisfait, comme remplacer un seul métal par un matériau composite, ou faire des optimisations dans la conception structurelle, afin qu'elle n'affecte pas l'effet d'utilisation et n'économise pas un budget.
Conclusion et perspectives
En général, tout le monde résout maintenant principalement le problème de la sélection des matériaux de contact grâce à l'amélioration des matériaux et à l'innovation de processus. Cependant, les performances des solutions existantes dans des conditions de travail extrêmes ont toujours une place à l'amélioration, telles que les problèmes de durabilité dans le cadre de surcharge actuelle ou d'environnements d'humidité élevés. À l'avenir, avec le développement de la science des matériaux, une solution plus idéale peut être constatée pour rendre les composants de commutation à la fois économiques et durables.
Cette étude traite principalement des différents types de matériaux de point de contact microswitch, tels que les différences dans les effets conducteurs des alliages argentés courants et des matériaux composites à base de cuivre. On peut noter qu'il existe une corrélation étroite entre les performances des matériaux et les scénarios d'utilisation. Par exemple, une attention particulière doit être accordée aux propriétés anti-oxydation des matériaux dans des environnements à haute température et à humidité élevée. Pour les scénarios qui nécessitent un fonctionnement fréquent, la résistance à l'usure des matériaux devient un indicateur qui doit être pris en compte lors de la sélection.
D'après la tendance de développement, avec l'amélioration de la technologie de fabrication et le resserrement des politiques de protection de l'environnement, la sélection des matériaux de point de contact se déplace vers des performances élevées et un faible coût. Ce qui est particulièrement intéressant, c'est que l'application de nouveaux processus tels que les nano-revêtements et le développement de matériaux composites peuvent être considérés comme offrant plus de possibilités pour la sélection des matériaux. En termes simples, il s'agit de trouver de nouveaux matériaux qui répondent aux exigences de protection de l'environnement et qui ont de bonnes propriétés conductrices.
Lorsque vous effectuez des sélections spécifiques, plusieurs aspects doivent être pris en compte en même temps, tels que la conductivité, la durée de vie et le contrôle des coûts. Il convient de noter que différents scénarios d'application ont des accent différents sur les performances des matériaux. Par exemple, l'équipement industriel accorde plus d'attention à la stabilité, tandis que l'électronique grand public peut accorder plus d'attention au contrôle des coûts. Il est également recommandé de prêter plus d'attention aux nouveaux développements dans le domaine des matériaux, tels que certains nouveaux alliages ou technologies de traitement de surface, afin que vous ayez des alternatives plus appropriées lorsque vous devez faire un choix.
