制造工艺与添加物对银金属氧化物触头材料运行性能的影响与作用.doc

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1、制造工艺与添加物对银金属氧化物触头材料运行性能的影响与作用(430074)华屮理丁大学稈礼椿李震彪邹积岩摘要银金属氧化物触头材料是现代低压电器广泛采用、消耗量极大的一类材料。其小制造工艺和添加物对这类触头材料的运行特性起着十分关键的作用。本文从触头的工作状态问题和要求出发。引用国外有关研究结果和资料，对银金属氧化物的运行特性、制造工艺、添加物的作用和材料的应用等进行论述。叙词：工艺添加物银金属氧化物触头材料运行性能一、序言银金属氧化物触头材料早在本世纪20年代就有人提出过设想，不过由于当时制造技术上的困难，只能做出合金，例如AgCd合金在开关上实际使

2、用。由于开关操作时触头与空气屮的氧作用，在AgCd触头的表面形成AgCdO,使开关性能明显提高，因而促使了AgCdO材料的开发，经过一段漫长时间的努力，直到50年代才成功地制造出AgCdO材料来。此后，由于试验测量技术的进步，工艺方法的不断完善和更新，到60至70年代以后，经过改进和优化的AgCdO材料和制造工艺才告成熟，并进入大量实际应用。由于AgCdO料屮的Cd具有毒性，材料制造部门和使用部门都强烈要求研制新的无毒材料以取代AgCdOo经过近十多年来的大量研究和实际运行表明,AgSnO2是一种最有希望能取代AgCdO无毒材料。目前，国内有的电工台

3、金厂和触头材料研究单位除生产传统的AgCdO材料外，也已开始生产AgSnO,提供开关厂使用，甚至还有某些私营和个体单位也企图生产这类材料。众所周知，不论是在国外还是在国内，触头材料制造技术都有很高的保密性，尤其是工艺方法和添加物，是其屮的“诀窍”，掌握诀窍的制造者决不轻易“泄露机密”。为了帮助国内触头材料制造部门和有关技术人员了解和掌握工艺方法与添加物对银金属氧化物触头材料运行性能的影响和作用，特引用国外的有关研究报告和资料进行论述。二、触头的工作状态、问题和要求低压开关电器的先进性以它的可靠性高、工作寿命长为主要标志。开关电器的触头，特别是触头材料

4、是保证其实现高可靠性和长寿命的关键。要制造出满足高可靠性和长寿命的触头材料。必须首先了解开关电器触头在不同工作状态下存在的问题和对它提出的要求。开关电器触头一般都有下列三种工作状态。1•闭合过程动触头以一定的速度向静触头运动闭合。由于触头及其构件具有弹性，当动触头与静触头碰撞接触后，触头系统的动能大部分转变成变形能,当触头变形恢复吋，变形能乂转变成动能,使动触头反弹运动。若触头弹跳幅度超过了它的变形量，则动、静触头相互分离产生电弧(短弧),电弧的高温使触头表而材料熔化、气化和喷溅，造成触头的关合侵蚀。触头弹跳过程中由于摩擦和塑性变形等消耗部分能量，使

5、弹跳幅度一次一次地减小，最后弹跳停止进入闭合工作状态。触头弹跳停止后电孤熄灭，触头表面的熔化金属迅速冷却凝固，容易使触头产生熔焊(此种因触头闭合弹跳产生电弧而造成的熔焊称为动熔焊)。如杲触头的焊接强度超过了开关机构的分断力，则触头将造成永久性熔焊而使开关火去工作职能。2、闭合导电状态由于触头接触处有一定的接触电阻，当电流通过触头时，接触电阻产生的焦耳损失使触头发热，温升增高。如果触头的温升过高，接触内表面便迅速生长较厚的氧化膜,使导电斑点数冃减少，尺寸缩小，接触电阻变大。接触电阻一旦变大，温升进一步增高，接触电阻更加变大，如此恶性循环,最后导致接触面

6、熔化而焊接，或者接触电阻变为无限大使导电失效。这种因接触电阻发热而导致的熔焊称为触头的静熔焊。如果通过触头的电流很大,触头之间的电动斥力将抵消外加接触力而使实际作用接触力减小，也会导致接触电阻增大。在极端严重情况下，当触头间的斥力超过了外加接触力，触头便自动斥开产生电弧，更易造成触头的熔焊。另外,触头通电多次操作后，由于接触电阻和电弧的热作用,使接触表面侵蚀变形，氧化物集聚，也将导致接触电阻增大，温升变高。3、分断过程动触头以一定的速度对静触头分离断开、触头一旦分离即引燃电弧。低压电器常采用磁吹使电弧迅速运动进入灭弧室而熄灭。然而,触头起始分离时电弧

7、不能被磁场驱动,它耍停留在触头上一段时问，使触头表面侵蚀。只有当触头分离超过一定距离以后，磁场才能驱使电弧运动。电弧离开触头进入灭弧室后熄灭。电弧熄灭以后触头间隙起着隔离线路电压舶炸用。因此，上述这种触头工作状态，存在的问题和耍求是：(1)闭合过程存在机械磨损、短弧侵蚀和动熔焊问题，要求触头材料具有耐磨、抗电孤侵蚀和抗熔焊：(2)闭合导电状态存在触头发热、温升和静熔焊问题，耍求触头材料具有接触电阻小(高的电导率、高的化学稳定性等)，导热好和抗熔焊；(3)分断过程存在机械磨损、电弧侵蚀、电弧运动和电弧熄灭问题，要求触头材料具有耐磨、抗电弧侵蚀和使电弧易

8、于运动等性能。根据以上的论述，对银金属氧化物触头材料的综合要求主要是：抗闭合熔焊、抗闭合侵蚀、抗分断侵蚀，电