Materiales para contactos eléctricos

Materiales para contactos eléctricos

Los contactos eléctricos son uno de los elementos de diseño más importantes de la aparamenta. Tienen que conectar un circuito eléctrico, conducir una corriente eléctrica durante un tiempo determinado y luego desconectar el circuito. Cuando las superficies de contacto se tocan, se crea una resistencia de contacto (transición). En la superficie de los contactos se forma una capa de óxido no conductora, cuya conductividad se ve agravada por el arco eléctrico generado durante la conmutación.

Por eso se exigen requisitos muy estrictos a los materiales utilizados para fabricar los contactos:

•  buena conductividad eléctrica,
• alta temperatura de fusión,
• alta conductividad térmica,
• alta resistencia al arco eléctrico,
• gran dureza y flexibilidad,
• resistencia al desgaste, a la oxidación y a diversas influencias químicas.

Ningún material tiene todas estas propiedades al mismo tiempo. En la práctica, por tanto, se eligen los materiales disponibles que tengan las propiedades más parecidas a las deseadas. Como materiales de contacto se utilizan metales puros, aleaciones metálicas, pseudoaleaciones, metales cortados (metales gemelos) y materiales chapados.

Entre los metales puros, se utilizan la plata Ag, el cobre Cu, el oro Au, el platino Pt, el wolframio W y el molibdeno Mo. En la electrotecnia de baja corriente, la plata es la más utilizada para los contactos; en la de alta corriente, el cobre. El oro, el platino, el molibdeno y el wolframio se utilizan para los contactos de instrumentos muy exigentes en los que se requiere una fiabilidad extremadamente alta.

Las aleaciones metálicas utilizadas para fabricar los contactos tienen mejores propiedades y son más baratas que los metales puros. Forman el mayor grupo de materiales de contacto. Las aleaciones más utilizadas son el cobre (por ejemplo, bronce fosforoso, bronce al berilio, latón), la plata Ag-Cu (plata-cobre), Ag-Cd (plata-cadmio), Ag-Pd (plata-paladio), Ag-Ni (plata-níquel), Ag-Cu-Ni (plata-cobre-níquel), Au-Ni (oro-níquel), Au-Ag-Ni (oro-plata-níquel).

Las pseudoaleaciones (metales no aleados o sinterizados) son materiales producidos por pulvimetalurgia que combinan una gran dureza y resistencia al arco con una elevada conductividad eléctrica y térmica. Como ejemplo, cabe mencionar la pseudoaleación W-Cu (wolframio-cobre). El wolframio confiere a la pseudoaleación una gran dureza y resistencia al arco, al desgaste y a la soldadura, y el cobre una buena conductividad eléctrica y térmica. Del mismo modo, se forman W-Ag (wolframio-plata), Ag-Ni (plata-níquel), Mo-Ag (molibdeno-plata) y otras pseudoaleaciones.

Los metales cortados (gemelos) se utilizan por razones económicas. En este caso, el material noble y caro (por ejemplo, plata Ag, oro Au, platino Pt y sus aleaciones) se lamina en caliente sobre un soporte de material más barato (cobre, latón, bronce, acero).

Los materiales chapados, que se forman por deposición de oro Au o plata Ag sobre contactos de cobre y aleaciones de cobre, tienen mayor conductividad, resistencia al escaldado de los contactos y mejor resistencia química.