铜质导电滑环

导电滑环最常用的金属材质是铜。原因在于铜在兼顾导电性的同时还具有良好的耐磨性和抗电弧侵蚀能力。价格也比银、金等金属便宜。以铜为基础材料,可以细分为铜基合金、铜基碳纤维复合材料、铜基碳纳米管复合材料、铜基石墨烯复合材料。

 

导电滑环或集电环最长采用的两种复合金属是铜基合金与铜基石墨烯复合材料。两类都是具有广阔应用前景的新型材料。

 

铜基复合材料主要是通过引入具有高强度的第二相到铜基体中来达到增强铜的强度。铜基合金铜作为人类最早开发并使用的有色金属,目前广泛应用在电力、电子、机械 等行业。铜呈紫红色光泽的金属,属于面心立方结构,其密度为 8.9g/cm3,熔 点为 1083±0.2°C,室温下的电阻率为 1.75×10-8Ω·m,热导率为 400W/(m·K),杨 氏模量为 110-128GPa,剪切模量为 48GPa,泊松比为 0.34,伸长率为 50.5%。

 

铜具有良好的导电性、导热性和延展性等物理特性,特别适合导电滑环的制作。但纯铜的强度较低,且高温下容易发生变形,导致铜金属的使用范围受到一定的限制,因此通过在铜基体中添加合金元素,改善单质金属的不足,充分发挥各自的优点来提高纯铜的综合性能。根据金属的经典电子理论,在电场的作用下,金属中的大量自由电子定向漂移形成电流。当加入合金元素到铜基体中时,铜金属中有序的晶格遭到破坏,晶格发生畸变,使得电子的散射增强,从而导致其导电性降低。由此可见,合金元素的加入虽然提高了铜基体的强度,但却降低了铜基合金的电导率。但对导电滑环来说合金铜的综合性能大于纯铜。

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