Золото: порядковый номер 79, атомный вес 197,2. Тип кристаллической решетки — гранецентриронанный куб (см. табл. 6-1). Золото относится к подгруппе в первой группе шестого длинного периода таблицы Менделеева.
Свойства золота представлены в приложении 1.
По электро- и теплопроводности золото стоит на третьем месте после серебра и меди. Теплоемкость его меньше, чем у этих металлов.
Золото — самый мягкий металл. при меняемый в чистом виде для контактов. Примеси повышают как твердость, гак и удельное электросопротивление золота. Путем холодного обжатия (паклена) твердость золота может быть увеличена до 3 раз.
По термическим свойствам: температурам плавления, кипения, а также скрытым теплотам плавления и испарения, отнесенным к грамм-атому, золото стоит в одном ряду с медью и серебром. Однако упругость пара его значительно ниже, чем у первых двух металлов (рис. 6-12).
Рис. 6-12. Упругость паров металлов при разных температурах.
Существенной особенностью золота (как и платины) являются неокисляемость его и стойкость против образования сернистых пленок в атмосферных условиях как при комнатной температуре, так и при нагревании.
Параметры дуги у золота того же порядка, что и у серебра. Оно образует иглы при малых токах вследствие мостиковой эрозии, а при воздействии контактной дуги размыкания объемная эрозия у золота значительно больше, чем у серебра. Это связано с неокисляемостью контактов из золота.
Золото очень пластично и легко обрабатывается давлением в холодном состоянии без промежуточных отжигов.
Золотые контакты очень легко поддаются свариванию. В чистом виде золото применяется редко, лишь для прецизионных контактов, работающих при малом контактном давлении и низком напряжении. Золото часто применяется в гальванических покрытиях контактов.
Сплавы золота: из сплавов группы «а», образующих непрерывный ряд твердых растворов, нами уже рассмотрена система Ag—Au.
С неблагородными добавками применяются сплавы золота с медью и никелем. Сплавы с 25 и 50% атом. Си при надлежащей термообработке образуют сверхструктуру (упорядочиваются). В упорядоченном состоянии сплавы имеют высокие твердость и электропроводность, стойкость к коррозии и свариванию, а также к переносу металла. Они пока известны по патентным данным. Золото-никелевые сплавы как контактный материал представляют особый интерес и подвергались специальным исследованиям (Л. 2-11).
По мере прибавления никеля твердость сплавав сильно возрастает, достигая 100 кГ/мм2 при 5% Ni и 220 кГ/мм2 при 16% Ni. При 40% Ni твердость сплава после закалки выше 350 кГ/мм2. Соответственно сильно растет удельное электрическое сопротивление сплавов.
Сплав золота с 5% Ni известен давно как контактный материал. Помимо высокой твердости, он стоек к свариванию и мостиковому переносу, вследствие чего не образует игл на контактах. Однако он склонен к окислению при дуге.
Исследование серии сплавов золота с содержанием никеля 16% в качестве контактов при 4,3 а, 6 в постоянного тока и индуктивности цепи 1,3 мкгн показало, что на кривой объемного переноса имеются две инверсные точки: при 5 и 16% Ni (рис. 6-13).
Исследование зависимости переноса у разных сплавов от индуктивности цели показало, что у сплава с 16% Ni перенос практически не зависит от индуктивности в пределах 5·10-7—2·10-1 гн (рис. 6-14). Этим же исследованием было показано, что у золото-никелевых сплавов чисто мостиковый перенос имеет место только при содержаниях Ni до 1% и индуктивности цепи, меньшей 0,2 мкгн.
На рис. 6-15 показан состав сплавов и величины индуктивностей, при которых отсутствует тонкий перенос.
Опыт применения сплава золота с 16% Ni в качестве контактов еще недостаточен.
Содержащие 5% Νί сплавы применяются для контактов в слаботочной технике.
Из сплавов группы «б», лежащих в ограниченной области твердых растворов, для контактов применяется Au—Pt и Au—Ζr (рис. 6-16 и 6-17).
Рис. 6-13. Объемный перенос (на одно включение) у золото-никелевых сплавов в зависимости от содержания никеля (Мерль).
Рис. 6-14. Объем перенесенного материала (на одно включение) на катоде (положительные значения) и на аноде (отрицательные значения) из золото-никелевых сплавов разного состава в зависимости от индуктивности цепи (1, 3 а, 6 в) (Мерль).
Рис. 6-15. Корреляция между содержанием никеля в зoлoто-никелевых сплавах и индуктивностью цепи при условии отсутствии тонкого переноса.
Сплав золота с 7% плагины рекомендованы [Л. 2-17] для работы в емкостной цепи малой мощности.
Сплавы с 25—40% Pt стареющие и после закалки при 1 200°С и старения при 400°С сильно повышают твердость.
Сплавы не тускнеют в нормальных условиях и при нагреве не окисляются, как и их компоненты. Богатые золотом твердые растворы легко обрабатываются. Для контактов применяются сплавы, содержащие до 30% Zr. Цирконий сильно повышает твердость золота.
Применяемый для контактов сплав с 3% стареющий, и после остаривания его твердость и прочность значительно повышаются. Свойства до и после отпуска:
Сплав не окисляется, не образует игл и обладает незначительной свариваемостью (приложение II).
Из тройных сплавов золота в качестве контактов известны Au—Ag—PI (PGS), Au—Ag—Сu, Ли —Ag—Ni и Au—Pd—Ni. Наиболее известен сплав PGS. применяемый за границей в телефонной технике. Он значительно тверже составляющих его компонентов, не тускнеет, но, как все благородные сплавы, склонен к мостиковой эрозии и образованию игл.
Сплавы Au—Ag—Сu (70/20/10), Аu—Ag—Ni (70/25/5) и Аu—Pd—Ni (65/30/5) тверже соответствующих двойных сплавов Аu—Ag и Аu—Pd благодаря добавкам меди или никеля, но стойки к образованию сернистых пленок. Сплав Аu—Pd—Ni более тугоплавок, чем первые два, но имеет почти вдвое более высокое удельное электросопротивление.
Рис. 6-16. Диаграмма состояний и свойства сплавов платина — золото (Рудницкий), 1 — твердость по Бринеллю; 2 — удельное сопротивлении (а — закаленные при 1040 С; б — отожженные).
Рис. 6-17. Часть диаграммы состояний сплавов золото—цирконий.
