TiO2 takviyesi içeren AgSnO2 esaslı elektrik kontak malzemelerinin toz metalurjisi yöntemiyle üretimi ve ark-erozyon davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, farklı oranlarda TiO2 takviyesi içeren AgSnO2 esaslı kompozit elektrik kontak malzemeleri mekanik alaşımlama (MA) ve toz metalurjisi (TM) yöntemleri kullanılarak üretildi. Öncelikle başlangıç tozları belirlenen oranlarda karıştırılarak gezegen hareketli bilyeli öğütücüde homojen karışım sağlanıncaya kadar öğütüldü. Bu şekilde elde edilen kompozit tozlar geleneksel TM yöntemi ile kalıpta presleme ve vakum ortamında sinterleme işlemlerine tabi tutularak kompozitler üretildi. Söz konusu kompozitler bu çalışma için özel olarak tasarlanan ve imal edilen ark-erozyon deney düzeneğinde endüktif yükler altında aşınma deneylerine tabi tutuldu ve artan TiO2 takviyesi ile kontak yüzeylerindeki bozunumlar ve kütle kayıpları karşılaştırıldı. Başlangıç ve kompozit tozlarının, ham kompaktların, kompozitlerin ve aşınma deneyleri sonucunda oluşan yüzey bozunumlarının karakterize edilmesinde taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışınları spektroskopisi (EDS) yöntemleri kullanıldı. % 1'lik TiO2 takviyesinin boyut küçülmesine belirgin bir etkisi olmadığı görülürken özellikle % 3'ün üzerindeki TiO2 takviyesinin öğütme sonrası elde edilen kompozit toz boyutunu düşürdüğü gözlendi. Artan TiO2 takviyesiyle kompozitlerin sertlik değerlerinin arttığı belirlendi. Ayrıca gözenek miktarının % 1'lik TiO2 takviyesine kadar azaldığı, % 3'ün üzerinde ise arttığı tespit edildi. Ağırlıkça % 5 oranına kadar artan TiO2 takviyesi ile ark-erozyonu sonucunda meydana gelen kütle kayıpları kademeli olarak azalma gösterdi. Ark-erozyon deneyleri sonrası yapılan yüzey incelemeleri ve ölçülen kütle kayıplarının birlikte değerlendirilmesi sonucunda optimum ark-erozyon performansı gösteren bileşim % 5 TiO2 takviyeli kompozit olarak belirlendi. Optimum ark-erozyon performansı sergileyen kontak malzemesi, fiziksel, mekanik ve aşınma özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla farklı sürelerde sinterlemeye tabi tutuldu ve optimum sinterleme süresi 5 saat olarak belirlendi.