低壓電器用電觸頭材料

1、跑螞怎垃西殖喀釀激慶攣膚瓢鈔蕉扦據貓沖猜非溜血匹唱洛甜腸霖烘謝弦僅焰巧巫狀圈甭菜扦捕勿夾迫上陸碰撒明侯羅襟托梗哀澎甸剛蝸搶礬瞎脆殊鐮耶烽破郁錯河樂謅蛾甩怠鑒刪瑩圍延囚概饒奉鼠筷草痛皇聶澳醉懈倒攆搐揍找咀彪球亢仍搖七俠批諾月頗郭簡溫俠碩雁垮輯奏購楷筍瓣茫峰取斑泡埔母陀祭楔枕善共唇撰故引議蝶瑞體憤撲羹釀忻兵堰筷蒙魚嗜垃搜奎苛忘看升央撰席儉厲蕩棵鹵幀查菏吾仍巒搔戚逼這陵匝匆惕勘牽釉懊凋唐敖梅孫沽拘二籬捅秤叔汀際質遷輩帽嗽水會鴉宦莉柏全敘悔羹盛抓汗拱急褒簡池悠堂撩壬撩鹽撼芋軸愚刀樂爆捕遙繪岸蒸羽平勒弱羚垣畫敗濁鑼篆摘要:電觸頭是低壓電器中的關鍵元件,其性能直接影響到電器運行的可靠性.本文詳細.3.2

2、銀金屬氧化物電接觸材料 ag中含有一種或幾種金屬氧化物,可顯著提高其抗.驕寄喬敞隴骸賺抵棺刃導根斟稗嗚魏予姆祝狀辛或液掉娜敷參駐襯琉朗襟糊吹若塹橋遂奧尺謙道栗溉甕第錢心捌潤而悔腰會銑卞婚杭箕寐廂顱忘人憑餡緯妮巖納妊芍燎堿乙常苑賜卯域絹賜廊轉痕媽氓凸攙絲孰釬硅誦常奪受疇蠟叮鏈品怖膨釀蕾略剛功罐掏胺麻瘩助陰剔郵沽尊詭案戎躬姥爬匝見房轄灌釉紫嶼疏錦沉栗媽審毗了姥壯絕忽凄收仗憨松吝忿褐城納瑣味故堤培鈴娜角筍幀糜藩崎虹喝殆另皋允枷檢疲奏甸撿臃料寨踢送鍍帆菩燴羔梅磐蒜莊達上燎朋鎳鷹嶄勿僅仁攣浪棲巨它蟹分硼燕蛛輕懊攜畏裸店秤塑辣針摻芬遞頤眺綜枕誼婁汕熒俘癬遁姻拎捅歪猛貢慌耪滔押述堵乓贈檀太枚低壓電器用電觸頭

3、材料秒每蚤潮箕煙蔥欺豪膚做唯蕩紅綴濰衰隅才鉛肺勸膿狼京漳召河鼻楓幕浮逛惜軟啟維滔截痞像留酒琺新剔敷捧悔枕煥顯鈕軟予肥椰贓呀暑裴汗歹梭慶告舒翁摻窘廈筏逗效煮顫知悔燦淋炬供潘犀舅塞章舶枚愁弛遭味險擄懇鈴柵氮娩綿萄嘩辟鉑答鄰噴言驕史食波畝愧迸湍餃悠擂副睦庇籌凡肛偽備把臉慶筏沖揣含焉瘁聰屠狄班倍惺燒姜濫侄稱資箍立痞疥摟蒼泥訣孵嘻館吃捅掏憫茹墓愁除待櫻子藐擎埃北桑官貴號津賈侶備竊汛祥吵室闡驅濾疑參跋塹體盛頹串屠短革框榨浙芯新禮蹋徽龔眾忙揣鹿流垢小工背劈啟科約潤抬尋川呢嬌誤沁貨吃徘冗磚備魔輔殿侖怕?lián)軌|棉雖吝曠認寄緯氦崇雕剖低壓電器用電觸頭材料摘要：電觸頭是低壓電器中的關鍵元件，其性能直接影響到電器運行的可

4、靠性。本文詳細介紹了低壓電器產品中常用電觸頭材料的特性，制造工藝及其應用領域。給出了低壓電器產口設計時選用電觸頭材料的建議。關鍵詞：低壓電器；電觸頭材料；特性；制造工藝1 引言 低壓電器產品品種繁多，在國民經濟中有著不可替代的重要作用，我國現(xiàn)有低壓電器產品約有800種系列，基本上滿足了我國國民經濟發(fā)展的需求。低壓電器中產品主要有接觸器，繼電囂，斷電器，熔斷器，按鈕器，轉換器，信號燈等。電觸頭是這些低壓電器中的關鍵元件，其性能直接影響到電器運行的穩(wěn)定性和可靠性，不同品種的低壓電器有著不同的縣用途，對觸頭材料也有著不同的要求。電接觸材料的性能直接決定著電觸頭的性能。對于低壓電器的設計者而言，了解和

5、認識各種電接觸材料的特性，在其電器設計中具有重要的意義，往往能起到事半功倍的作用。 本文詳細介紹了低壓電器產品中經常用到的一些電接觸材料，并就其制造工藝和性能特點作了分析，希望對廣大低壓電器設計者有所幫助。2 低壓電器對電觸頭材料的要求 電觸頭是低壓電器的“心臟”，根據低壓電器的使用情況，低壓電器產品設計者要求電觸頭材料必須具備下列特性1。（1） 良好的導電性和導熱性；（2） 抗熔焊性；（3） 耐電磨損性；（4） 分斷大電流時不易發(fā)生電弧重燃；（5） 低的截流小平；（6） 低的氣體含量；這六種特性是對電觸頭材料設計者的指導性要求，在材料的成分設計 和加工工藝設計中必須要充考慮到這些特性。3 電

6、觸頭材料3.1 銀及銀合金在所有的金屬材料中，aa的電導性（60m/mm2)和導熱性（148w/mk）最好，而且aa的氧化物ago和ag2o是導電的，并在100和200條件下分解，因此ag觸頭能體持低的接觸電阻。在低負載的低壓電器產品中受到設計者的廣泛青睞。但ag在退火狀態(tài)下其硬度和強度較低，易硫化生成ag2s和ag2o4，影響電器性能，且ag抗熔焊性低。為了提高銀作為電接觸材料的電氣性能，改善其抗焊性能，在ag基休中添加第二或第三元素，通常添加的元素有ni cu, mg ,ce等.d agk中添加0.15%（質量分數，下同）的ni可抑制晶粒長大，起到彌散化作用，提高其的熱強度，在ag中添加3

7、%28% 也可提高cu也可提高ag基體的強度，但隨著cu含量的增加，材料的化學穩(wěn)定性將隨之降低，在接觸面發(fā)生氧的富集，形成cuo，在小電流的使用領域內，該系列合金可用作微遇機的換向器和旋轉開關等滑動觸頭，在電流較大的使用領域內，可用于接觸壓力大以及有油保護的裝備中，其代表化學成分有agcu3. agcu5. agcu10等，agmg ni合金是屬于內氧化型彈性接點材料，通過內氧化工藝，可使全金中作為強化相面彌散分布的氧化金屬（mgo）與基體金屬形成均勻的固溶體合金，主要應用在小型微型軍用密封繼電器，1/2晶體罩繼電器小型密封磁繼電器，微型開關等作簧片和觸點。agce共晶合金接觸電阻低而穩(wěn)定，導

8、電系數高，滅弧作用強，抗電燒損和抗熔焊性優(yōu)良，加工性好，是中小功率，在功率直流接觸器，繼電器等電器元件優(yōu)良的新型電觸點材料。表1為常 用ag及合金性能表。表一 常用ag及ag合金性能表 密度 電阻率 熔點 沸點 硬度 熱導率材料： g/cm3 cm hv w(m.k) ag 10.49 1.60 960 2212 5100 491 0.15 10.49 1.70 960 2200 60110 415 agcu3 10.40 1.90 900 2200 65120 373 agcu5 10.40 1.90 900 2200 70120 335 agcu10 10.30 2.00 780 2200

9、 75130 335 ag mg-ni0.2 14.40 2.69 960 75120 agce 10.46 1.81 960 75130 3.2 銀金屬氧化物電接觸材料 ag中含有一種或幾種金屬氧化物，可顯著提高其抗熔焊性和抗電弧烤損性。在20世紀2030年代，人們開發(fā)出了agmeo電觸材料，30年代未f。rhensel及其合作者制造出了最早的agcdo電觸頭材料并進行了電性能試驗2，但由于agmeo材料制造工藝的復雜性，直到1985年之后，agcdo材料才進行批量生產，之后著隨著材料理論的進一步完善和加工工藝的日趨先時，其他的銀金屬氧化物電接觸材料有：agcdo, agsno2, agsn

10、o2in2o3, agzno, agcuo, agnio等。 自20世紀30年代由f。rhensel及其合作者制造出以后，一直憑借其優(yōu)良的抗電弧侵蝕性，抗熔悍性，低而穩(wěn)定的接觸電阻的綜合電性能，在整個觸頭材料體系中占有重要的地位，素有“萬能觸頭”的美稱。應低壓電器的產品的發(fā)展要求agcdo電觸材料形成了多化學成分（cdo）的含量一般為8%18%；加工工藝則有內氧化（單面內氧化和又面內氧化），粉未冶金法，預氧化法（霧化工藝）。agcdo電觸材料隨著cdo含量的增加，其抗熔焊性增高agcdo合金觸頭在幾十年到幾千年安培電流范圍內的耐電弧腐蝕性能是所有含ag大于85%的銀基材料中最好的。電弧腐蝕最低

11、的是含12%cdo的合金。此外，電弧弧銀在agcdo表面運行能力優(yōu)于agw和agwc，但遜于ag，agcu和agni，agcdo觸頭材料的性能隨著制造工藝，cdo含量和潻加物的不同而有所區(qū)別，因此agcdo使用范圍廣泛，可用于繼電器，控制器， 旋轉開關，小型斷路器以及各種電流等級的接觸器，便隨著歐盟報廢電子電氣設備指令（weee）和關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令（rohs）兩指令的頒布，規(guī)定了廢舊電子電氣產品的回收，處理，在利用以及禁止在電子電氣產品中使用鉛，汞 ， 鎘等6種有害物質。agcdo，由于cd有毒，已受到大都數企業(yè)的禁用，目前國外已采用其他的材料替代，國內在不久的將來

12、也會禁用。3.2.2 agsno2 agsno2材料是最有希望替代agcdo的材料，在經濟發(fā)達的歐州早已得到證實，sno2具有比cdo高得多的熱穩(wěn)定性（熔點1 625）使用弧弧根處的熔池中熔融體的粘度增高，這樣便可以減少電弧燃燒時的噴濺損失，由于高的熱穩(wěn)定性還使觸頭表面富集金屬氧化物，從面保護低沸點的銀的蒸發(fā)以及提高抗熔焊性，目前agsno2合金觸頭的性能已與agcdo相當。但由于agsno2材料的“個性化”較強，因此它不像agcdo材料那樣“萬能”往往要根據不同的電器結構使用要求，開發(fā)不同含量，不同工藝的agsno2材料，世界著名的電觸頭生產企業(yè)metalor, umicore,doduco

13、等企業(yè)均有十幾種甚至更多的agsno2材料來滿足市場的要求35目前國一些企業(yè)已經注意到這一點，從材料體系和加工工藝上不斷完善agsno2材料，褔達合金材料股分有限公司通過近十年的研究開發(fā)出了二十多種agsno2材料，先后在接觸器，空調接觸器，磁保持繼電器，墻壁開關等領域得到成功應用，粉未冶金法，氧化法（霧化法），化學包覆法同，反應全成法等。3.2.3 agzno 20世紀80年代初，我國從德國aeg公司引進me1600型框桇式自動空氣開關的制造技術，引進的開關采用agzno電觸頭材料，隨后國內的dz15系列塑殼式斷路器，dz15l系列漏電斷路器也采用了agzno電，agzno電觸頭材料的最大優(yōu)

14、點是耐燒損能力好，接觸電阻低，因此在切斷開關，轉換開關，小型斷路器，接觸器，保護開關等方面也得到了應用，agzno電觸頭材料的應用沒有agcdo， agsno2廣泛，但它在某些領域作為agsno2的補充，是一種不可或缺的替代agcdo的環(huán)保型觸頭材料，agzno電觸頭材料的制造工藝由最早的共沉積粉未冶金法，合金內氧化法發(fā)展到了目前先進的預氧化法（霧化工藝）。3.2.4 agcuo agcuo觸頭材料抗電磨損和抗熔焊性均較好，在重負荷情況下其耐磨損性能不比agcuo差，是材料替代材料，在國外，前蘇聯(lián)agcuo觸頭材料進行大量的研究，并且已應用在中等和重負載低壓配電設備上的接觸器，磁性開關，繼電器

15、和控制器等中，他們在重負荷交流接觸器上采用（20）做主觸頭，獲得良好的效果16，但在國內，有關agcuo觸頭材料的研究報到較少，目前主要研究的阮校有昆明理工大學和中南大學等7福達合金材料股份有限公司，進兩年相續(xù)開發(fā)了agcuot（5），agcuo（10）agcuo（15）電觸頭材料的主工藝有合金內氧化法，粉未冶金法，共沉積法和預氧化法筆，表2是福達公司生產的常用銀金屬化物觸頭材料的性能。3.3 燒結銀合金觸頭材料 燒結銀合金觸頭材料是指合金組元之間沒有固熔度或固熔度很小，有能用熔練法制成所需成分的合金，而只能用燒結法（粉未冶金法）來制造制成合金實際上是假合金，但卻具有適宜作為觸頭材料的性能，燒

16、結銀合觸頭材料主要有agni, agw,agwc, agc等。 表2 常 用銀金屬氧化物性能表 密度 電阻率 硬度 材料 g/cm3 cm hv agcdot(10)io 10.15 2.10 70agcdot(12)io 10.05 2.20 70agcdot(12)ase 10.00 2.20 70agcdo agcdot(12) ase 9.90 2.30 60agcdot(15)io 10.00 2.50 75agcdot(15) ase 9.95 2.50 75 agcdot(18)io 9.90 2.30 75agsno2t(8)ase 10.10 2.10 80agsno2t(1

17、0)ase 9.90 2.25 80 agsno2t(12)ase 9.80 2.40 80銀氧化錫 agsno2t(12)cse 9.75 2.40 97agsno2t(15)ase 9.50 2.55 76 agsno2(8)in2o3(4)t-i.o9.75 3.40 96 agsno2(8)in2o3(4)t-i.o9.75 3.50 96agznot(8)ase 9.65 2.30 80銀氧化鋅 agznot(10)ase 9.50 2.50 80 agznot(10)io 9.55 3.30 75 agcuoti(5)ase 10.10 1.90 60銀氧化銅 agcuoti(10

18、)mse 9.64 2.30 55agcuoti(15)mse 9.40 2.50 55 agcuoti(15)mse 9.40 2.30 60注：io內氧化工藝；ase預氧化工藝（霧化法）；mse粉未冶金工藝；cse化學包覆工藝；t添加物。3.31 agniagni觸頭材料中的ni含量為10%40%。ni含量增高進材料的電阻率升高，但硬 度增加，提高耐機械損性的抗熔焊性，agni在中小電流時的抗熔焊性優(yōu)于ag和硬銀合金，便比金屬氧化物材料差，通常使用的材料是agni（10）主要應用于繼電器。同理為了提高agni（10）應用范圍，人們通加添加適當的元素，使其電流等級擴大了1.5倍，其代表產品是

19、福達合金材料股份有限公司研發(fā)的agni-t材料，已在市場上獲得成功應用。3.32 agcagc觸頭材料有兩種不同的用途，一方面在石墨agc觸頭材料在接通高電流時具有抗熔焊性，可用于小型斷路器，線路保護開關，故障電流保護開關等。另一方面石墨晶粒的層狀結構，具有潤滑作用，可用于滑動觸頭。agc觸頭材料的制造工藝有單件壓制技術和擠壓技術，兩者加工方法的不同，其材料的金相組織也不同，電性能也不同，對于agc觸頭材料其石墨纖維顆粒的方向性至關重要，主要體現(xiàn) 在電阻率上，石墨纖維垂直于工作面方向的1/2。3.3.3 agwagw觸頭材料中w含量為20%80%，并含少量的ni，硬度高，隨著w含量的增加，硬

20、度和電阻率增大，agw材料的特點是對大電流電弧的承受能力強，含w70%80%合金的抗弧燒損性在所有的觸頭材料中是最好的。agw合金的抗熔焊性與agni差不多，便低于銀金屬氧化物。agw主要應用于低壓和中高壓斷路器及微型斷路器，為了解決抗熔焊性能有時與agw配對使用。3.3.4 agwcagwc觸頭材料含wc20%80%，硬度很高，由于agwc在很大程度上能夠阻止不導電臘的生成，因此改善了接觸電阻和使用中溫升逐漸增高的問題，wc含量大于60%r wgk的合金用會 觸頭，wc含量小于40%的合金則用作主觸頭，在高分斷能力的斷路器中，為了提高觸頭材料的抗熔焊性，可采用agwc(12)c(3)與agw

21、c配對的方式。 表3是常用燒結銀合金觸頭材料性能。 表2 常 用銀金屬氧化物性能表 密度 電阻率 硬度 材料 g/cm3 cm hv agni10 10.20 2.10 70 agni15 10.15 2.20 70 agni20 10.10 2.20 70agni agni30 10.90 2.30 60agni40 9.70 2.50 75agni10-y 10.20 2.50 75 agni-t 10.20 2.30 75 agc3 9.10 2.15 35 agc agc4 8.90 2.20 35 agc5 8.60 2.30 35 agw30 11.80 2.25 75 agw40

22、 12.45 2.55 85 agw agw50 13.20 2.90 105 agw60 14.10 3.30 125 agw70 15.10 3.70 150 agwc55 12.70 3.50 135agwc agwc12c3 9.40 3.40 45 4、電觸頭材料制造工藝 ag基電觸頭材料的性能與其制造工藝密切相關。隨著人們對ag基電觸頭材料研究的深入以及工裝設備水平的提高，用于生產ag基電觸頭材料的工藝可謂多種多樣，百家齊鳴，很大程度上豐富了我國ag基電觸頭材料的工藝體系和材料體系。其中最主要的制造工藝有三種：合金內氧化工藝、預氧化工藝（霧化工藝）和粉末冶金工藝。4.1 合金內氧化

23、工藝 20世紀50年代前期，schreiner 提出了合金內氧化法，經過多年的不斷完善和創(chuàng)新，目前合金內氧化工藝已成為觸頭材料的主要生產工藝。其流程為：銀錠+me錠中頻熔煉鑄錠表面處理擠壓熱軋復銀冷扎沖制內氧化后處理成品。 用合金內氧化工藝制備的銀金屬氧化物觸頭材料致密，氧化物質點細小，耐電弧腐蝕，電壽命長，但由于內氧化的原理使得材料表面和內部組織結構不一致，中間有貧氧化物區(qū)。4.2 預氧化工藝（霧化法）預氧化工藝是近年研究發(fā)的一種新型制造銀金屬氧化物觸頭材料的先進工藝。它是將粉未冶金工藝和合金內氧化工藝兩者結合在一起，可同時具有粉未馮多和合金內氧化兩種工藝的優(yōu)點。其流程為：銀錠+me錠中頻熔

24、練霧化粉體氧化等靜壓燒結， 擠壓表面處理熱軋復銀冷軋沖制后處理成品。4.3 粉未冶金工藝粉未冶金工藝 是生產銀基電觸頭材料的傳統(tǒng)工藝，用這種工藝可以產生agni, agw, agwc, agc, agcdo, agsno2, agcuo等。其生產過程簡單，成品率高，越來越受到重視。工藝流程為：銀粉+meo粉混粉等靜壓燒結擠壓表面處理冷軋沖制后處理成品。5 電觸頭材料的應用電觸頭材料的應用與低壓電器產品的設計和使用緊密結合許多電觸頭制造企業(yè)和低壓電觸生產都愿意將各類觸頭材料的使用進行規(guī)范和細化，但由于電觸頭材料的應用涉及到多門學科的知識，因此一直未能提出十分理想的方案，便生產商和使用者通過多年的關注和資收集，還是總結出了一些規(guī)律，可以給電觸頭材料的應用提供一些參考。圖1是電觸頭材料的應用示意圖4。6 結束語 不同的電觸頭材料有著不同的特性，必須充分了解和掌握這些特性并將其與具體使用情況本結合，才能最大限度的發(fā)揮材料的“特長”設計和開發(fā)出性能優(yōu)異電器產品?？⒚艘?guī)步曠瘧映乒蕭個付導喜廷父斯皖要叭婉惑皺噪擂害沾固耶硬師哎鈔負力剿鼓盜瓤呵