agmeo電接觸材料材料

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1、電接觸材料及其異型復(fù)合的研究電接觸材料屬顆粒增強(qiáng)型復(fù)合材料,又稱顆粒彌散強(qiáng)化材料,在冶金原理上同樣遵循復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)理[1]。銀基體承擔(dān)導(dǎo)電導(dǎo)熱的主要任務(wù),強(qiáng)化相的狀態(tài)和行為關(guān)系到電接觸元件在服役期間抗電弧侵蝕能力和耐磨損性,因此彌散強(qiáng)化相的選擇及用量是關(guān)鍵之一。電接觸材料中,在電子電器元件制造業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛。由于近年世界各國(guó)相繼出臺(tái)了有關(guān)法令法規(guī),含產(chǎn)品必須被替代,使業(yè)內(nèi)科技工作者更加重視其它環(huán)保材料的質(zhì)量改進(jìn)和推廣應(yīng)用。這些環(huán)保型電接觸材料主要有、、、、、、、等,還有添加Ni、、、、、、、、、、、、、、、、等作為改性劑的派生產(chǎn)品。其制備工藝除

2、了較為成熟的粉末冶金法、合金內(nèi)氧化法外,還針對(duì)不同產(chǎn)品的特點(diǎn)研發(fā)了反應(yīng)合成法、化學(xué)共沉積法、化學(xué)鍍法等[2]。實(shí)踐證明,目前能夠較好替代作為復(fù)合材料貴金屬?gòu)?fù)層的主要是及其派生產(chǎn)品。材料作為近年電觸頭材料研究的熱點(diǎn),在發(fā)達(dá)國(guó)家得到迅速發(fā)展,已逐步應(yīng)用于交流、直流接觸器、功率繼電器和某些低壓斷路器等領(lǐng)域。雖然具有抗熔焊、耐磨損的特點(diǎn),但因其抗電弧侵蝕能力差、幾乎不被銀基體潤(rùn)濕、較高的接觸電阻和溫升、與銀基體熱膨脹系數(shù)差別大、界面易生裂紋等缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用。研究者從合金設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)改進(jìn)入手,研究出許多派生品種和相應(yīng)的生產(chǎn)工藝,試圖滿足不同使用條件下的電接觸

3、元件對(duì)此類材料的性能要求。業(yè)內(nèi)人士在新型電接觸材料的研發(fā)中對(duì)界面結(jié)合狀況給予了較多的關(guān)注,例如：(1)采用及+添加劑對(duì)進(jìn)行表面改性,用以改善表面與Ag的潤(rùn)濕性,提高界面結(jié)合強(qiáng)度[3]；(2)采用添加劑、、,分散劑聚乙二醇,以及采用表面鍍銀的方法,在改善與Ag的潤(rùn)濕性、減少晶界析出、使分布均勻以減少晶界電子散射、降低材料電阻率、提高材料力學(xué)物理性能方面有一定效果[4]；(3)采用一定的工藝方法,使彌散強(qiáng)化相細(xì)化到納米尺度,能改善6與Ag的潤(rùn)濕性,可以使彌散度更高,有助于提高材料的力學(xué)物理性能,電性能也有所提高[5]。觸頭材料中氧化物含量、氧化物顆粒大小以

4、及添加物的種類共同影響著觸頭的電壽命。工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐表明,粉末中值粒徑d=2~4μm、粒徑分布范圍窄的添加物較適用于優(yōu)質(zhì)觸頭材料的制備。部分研究者從改善觸頭材料氧化物的分布和粒度入手，采用化學(xué)共沉淀制備含F(xiàn)e元素的復(fù)合納米粉末，利用750℃常壓燒結(jié)成型工藝制備出納米復(fù)合Ag基觸頭合金[6]。耐電壓性能和放電后表面形貌的測(cè)試分析表明該納米復(fù)合電接觸材料電阻率及硬度較高，密度偏低，原因應(yīng)該是納米顆粒（40nm以下）的存在增加了組織中缺陷的數(shù)量。與商用內(nèi)氧化法制得的和納米復(fù)合電接觸材料相比氧化物粒子在Ag基體中的彌散程度更高。而商用觸頭氧化物粒子在晶界處沉積較

5、多，而且在銀晶粒內(nèi)部存在氧化物粒子的團(tuán)聚。電擊穿實(shí)驗(yàn)表明，商用電接觸材料耐電壓場(chǎng)強(qiáng)具有較大的分散性，在（3～11）×10V/m范圍內(nèi)都有明顯分布，而納米復(fù)合電接觸材料電壓場(chǎng)強(qiáng)分布較集中，主要分布在（3～6）×107V/m左右。此外，納米復(fù)合電接觸材料的平均場(chǎng)強(qiáng)基本比商用的低9.8%～29.7%。純的納米復(fù)合電接觸材料隨納米氧化物焙燒制備溫度的升高平均電壓場(chǎng)強(qiáng)升高。而含F(xiàn)e的納米復(fù)合電接觸材料正好相反，隨納米氧化物焙燒制備溫度的升高平均電壓場(chǎng)強(qiáng)下降。電擊穿（500次）實(shí)驗(yàn)表明：商用合金表面熔融現(xiàn)象嚴(yán)重，蝕坑起伏較大，存在眾多的小液滴。這樣就使商用電接觸材

6、料因表面粗糙度差，凸凹起伏程度高，電壓場(chǎng)強(qiáng)統(tǒng)計(jì)分布分散。比較而言，納米復(fù)合合金的表面電弧燒蝕形貌更加均勻，電弧蝕坑小而均勻，液滴數(shù)目少，燒蝕輕微。因此納米復(fù)合電接觸材料的燒蝕輕微、蝕坑凸凹起伏程度小，電壓場(chǎng)強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)分布集中。6納米復(fù)合電接觸材料的平均電壓場(chǎng)強(qiáng)基本都低于商用電接觸材料，可能的原因是商用電接觸材料采用內(nèi)氧化法制備，合金密度高，而納米電接觸材料采用粉末冶金法制得，加上納米化的影響，納米復(fù)合電接觸材料的致密度較低，降低了納米電接觸材料的平均耐電壓強(qiáng)度。同時(shí)，起弧電壓取決于電接觸材料的功函數(shù)和其蒸汽的電離電位，納米粒度越細(xì)小，其合金材料表面功函數(shù)

7、及其蒸汽的電離電位越小，易于引起觸點(diǎn)間電擊穿，降低耐電壓強(qiáng)度，這對(duì)觸點(diǎn)合金是不利的。但Fe摻雜的合金觸點(diǎn)卻正好相反，隨納米粒度的增加，耐電壓強(qiáng)度減少，這可能是納米第二相的熱導(dǎo)率大大低于基體Ag，F(xiàn)e元素的加入，進(jìn)一步降低第二相顆粒的熱導(dǎo)率，放電過(guò)程中熱量不易從納米顆粒向基體傳導(dǎo)，容易發(fā)生熱量集中導(dǎo)致?lián)舸?，并隨著納米顆粒尺寸的增大，向周圍傳導(dǎo)的能力進(jìn)一步降低，使其耐電壓強(qiáng)度下降[7]。此外，采用復(fù)合添加劑是提高傳統(tǒng)觸頭材料性能的有效途徑[8]。如添加In能顯著改變觸頭材料的電性能,對(duì)材料的熱穩(wěn)定性和電弧熔化區(qū)微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,有效降低開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中觸頭材

8、料的溫升,提高觸頭材料的抗電弧侵蝕和抗熔焊性能。內(nèi)氧化法作為制備觸頭材料的常用工藝方法存在的致