我國(guó)環(huán)保型電觸頭材料研發(fā)現(xiàn)狀及實(shí)際應(yīng)用(ppt 15頁(yè)).ppt

1、我國(guó)環(huán)保型電觸頭材料研發(fā)現(xiàn)狀及實(shí)際應(yīng)用,桂林電器科學(xué)研究所 桂林金格電工電子材料科技有限公司 李恒,一、環(huán)保型觸頭應(yīng)用的迫切性,歐盟關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)的指令（RoHS）,RoHS指令對(duì)觸頭材料的影響及應(yīng)對(duì)策略,RoHS指令對(duì)觸頭材料的影響: 銀氧化鎘（AgCdO），廣泛應(yīng)用于塑殼斷路器、微型斷路器、繼電器、接觸器中，目前其市場(chǎng)占有率高達(dá)40%以上（2006年）。 銀氧化鉛（AgPbO），沒(méi)有商業(yè)化應(yīng)用。少量的Pb可能會(huì)以雜質(zhì)的形式存在于Ag中，但含量一般低于50ppm。 應(yīng)對(duì)策略：新設(shè)計(jì)的電器應(yīng)采用環(huán)保型觸頭，不再使用銀氧化鎘，原有的電器如有需要出口歐盟的，需要做好替代的

2、準(zhǔn)備工作。,二、環(huán)保型觸頭種類和應(yīng)用,環(huán)保型觸頭材料是指不含鎘（Cd）和鉛（Pb）的觸頭材料。 包括： 銀氧化錫（AgSnO2） 銀氧化錫氧化銦（AgSnO2 In2O3） 銀氧化鋅（AgZnO） 銀鎳（AgNi） 銀鎢（AgW） 銀炭化鎢（AgWC） 銀石墨（AgC）,替代銀氧化鎘（AgCdO）的材料,大多數(shù)情況下替代銀氧化鎘材料的是銀氧化錫（AgSnO2）材料和銀氧化錫氧化銦（AgSnO2 In2O3） ，主要應(yīng)用場(chǎng)合是25A以上的接觸器和繼電器。 銀氧化鋅（AgZnO）在某些特定場(chǎng)合也能替代銀氧化鎘（AgCdO），如在一些 200A以下的的斷路器和20A左右的繼電器中使用。 在25A以下

3、的接觸器、繼電器和斷路器的輔助觸頭，一般用銀鎳（AgNi）來(lái)替代銀氧化鎘（AgCdO）。 在微型斷路器中，用銀石墨（ AgC）來(lái)替代銀氧化鎘。,三、替代銀氧化鎘的幾種主要觸頭材料的特點(diǎn)和研發(fā)現(xiàn)狀,1、銀氧化錫（AgSnO2） 優(yōu)點(diǎn)：其抗熔焊性好，耐電弧侵蝕，在直流條件下材料轉(zhuǎn)移少， AC1和AC4壽命高于銀氧化鎘。 缺點(diǎn)：接觸電阻大，觸頭溫升高，AC3壽命短，加工費(fèi)用較高。 研發(fā)方向：通過(guò)添加不同的微量添加物，如WO3、MoO3 、 Bi2O3、CuO等氧化物，來(lái)改善其接觸電阻； 通過(guò)改進(jìn)加工方式和加入添加物，提高電壽命； 通過(guò)改進(jìn)觸頭形狀設(shè)計(jì)和加工工藝，降低加工費(fèi)用。 開(kāi)發(fā)一系列的采用不同添

4、加物和不同加工工藝的銀氧化錫來(lái)在各個(gè)場(chǎng)合替代銀氧化鎘。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：已開(kāi)發(fā)出WO3、MoO3、 Bi2O3、CuO、In2O3 等添加物，在添加物種類上與國(guó)外基本上是一樣的，差距在于對(duì)這些添加物作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)。這需要大量的應(yīng)用試驗(yàn)來(lái)積累，國(guó)內(nèi)在這方面才剛起步。 在加工方式上面，國(guó)內(nèi)的加工方式很多，但目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的加工方式基本上與國(guó)外的加工方式類似。主要原因是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電器有許多都是直接引進(jìn)國(guó)外的產(chǎn)品或在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而來(lái)，觸頭材料也 與國(guó)外類似。,總體上看，國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出一系列銀氧化錫材料，性能上達(dá)到國(guó)外九十年代的水平，能滿足大多數(shù)應(yīng)用的需要。,桂林金格公司銀氧化錫觸頭材料特點(diǎn),2、銀

5、氧化錫氧化銦（AgSnO2 In2O3） 優(yōu)點(diǎn)：抗熔焊性能好，強(qiáng)度和硬度高，抗材料轉(zhuǎn)移性能突出。 缺點(diǎn)：接觸電阻較大，價(jià)格高，受原材料In價(jià)格的影響大。 研發(fā)現(xiàn)狀： 通過(guò)改進(jìn)加工方式，應(yīng)用大擠壓比工藝替代內(nèi)氧化工藝。改進(jìn)了其內(nèi)氧化 組織的均勻性，使得其接觸電阻有所減小。 內(nèi)氧化工藝 擠壓工藝 改進(jìn)工藝，減少了In2O3的添加量，使In2O3的使用量從3%以上降低到1%以下，并引入其他的添加物，降低了成本。,3、銀氧化鋅（AgZnO） 優(yōu)點(diǎn)：具有抗熔焊、耐電磨損性好，抗大電流沖擊能力強(qiáng)，價(jià)格適中。 缺點(diǎn)：通用性不強(qiáng)，應(yīng)用不多，對(duì)其性能的研究不夠深入。 研發(fā)現(xiàn)狀： 采用用霧化擠壓工藝代替內(nèi)氧化工藝

6、，提高了觸頭組織的均勻性。在氧化物含量上增加了主元素ZnO的含量，開(kāi)發(fā)出AgZnO（10）和AgZnO（12）等新牌號(hào)，并且添加了WO3 、Bi2O3、CuO等微量元素，降低了觸頭溫升，提高了觸頭材料的分?jǐn)嗄芰Α?4、銀鎳（AgNi） 優(yōu)點(diǎn)：接觸電阻低而穩(wěn)定，直流下材料轉(zhuǎn)移小，價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)：抗熔焊能力低，只適宜用在25A以下場(chǎng)合。 研發(fā)現(xiàn)狀： 開(kāi)發(fā)出含添加物的銀鎳材料，增強(qiáng)了材料的抗熔焊性，提高了材料在高溫環(huán)境下的使用壽命。 目前在小電流應(yīng)用場(chǎng)合，銀鎳觸頭材料是銀氧化鎘材料的主要替代材料。,5、銀石墨（AgC） 優(yōu)點(diǎn)：極優(yōu)良的抗熔焊性（在短路電流下也不熔焊）。接觸電阻低，有很強(qiáng)的分?jǐn)嗄芰Α?/p>

7、 缺點(diǎn)：耐電磨損性能較差，加工也很困難，價(jià)格較高。 研發(fā)現(xiàn)狀:采用擠壓工藝的銀石墨開(kāi)始替代模壓燒結(jié)工藝，其密度高，導(dǎo)電性好，在微型斷路器（DZ47）中AgC開(kāi)始逐步替代AgCdO。 模壓燒結(jié)工藝 擠壓工藝,從歐洲的狀況看，AgC系列觸頭材料不僅在微型斷路器中應(yīng)用，其在塑殼斷路器中的應(yīng)用也越來(lái)越多，如schneider的Compact C系列塑殼斷路器， 從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，今后國(guó)內(nèi)AgC的應(yīng)用將更多。最近對(duì)于AgC材料的研發(fā)主要集中在提高其塑性上，以便加工出一些復(fù)雜形狀的觸頭和自動(dòng)焊接用的AgC型材。從實(shí)驗(yàn)室的研究情況看，網(wǎng)絡(luò)狀A(yù)gC和采用碳纖維的AgC都可能會(huì)在幾年后出現(xiàn)。,四、采用環(huán)保型觸頭替代銀氧化鎘觸頭過(guò)程中的一些體會(huì),對(duì)于原有的定型了的電器，替代工作往往并不是簡(jiǎn)單地將銀氧化鎘觸頭換下，把其它環(huán)保型的觸頭直接裝上去就可以了的，而是還要對(duì)一些電器設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行改動(dòng)，以發(fā)揮新材料的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)其不足。 對(duì)于新設(shè)計(jì)的電器，電器設(shè)計(jì)師最好在設(shè)計(jì)的開(kāi)始階段，就與觸頭材料的研發(fā)人員密切配合，選擇合適的觸頭。因?yàn)閷?shí)際上并沒(méi)有所謂的萬(wàn)能的、最好的觸頭材料，而只有最適合某種電器的觸頭材料。電器設(shè)計(jì)的過(guò)程中很重要的一部分工作就是尋找合適的觸頭。這就需要電器制造廠商與觸頭材料制造廠商共同努力，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)和工藝、不斷積累經(jīng)驗(yàn)。 在選用環(huán)保型觸頭的過(guò)程中，不僅要關(guān)注觸頭材料本身的性能，還應(yīng)同時(shí)