新型銅基無銀弱電接觸材料的研究.pdf

1、觸頭元件是開關電器中的關鍵元件,開關電器的主要性能以及壽命在很大程度上決定于觸頭材料的好壞。隨著開關電器制造水平的不斷提高,品種的不斷增加,特別是由于節(jié)約銀等貴金屬、保護其枯竭的自然資源的需要,節(jié)銀電觸頭材料的研究受到人們的高度重視。 理想的電觸頭材料必須滿足物理性能、力學性能、電接觸性能、化學性能、加工制造性能等多方面的要求,這些要求是多樣的,而且有些性能要求是相互矛盾的,因而一種單一材料能具有這些要求幾乎是不可能的。為此,通常是采用

2、粉末冶金的方法,把性能不同而又不能相互溶解或溶解度很小的兩種或多種金屬或合金組合在一起,制成復合材料,來實現(xiàn)上述主要性能要求,并獲得最佳的綜合性能。 本文根據(jù)電觸頭性能的要求,在銅基體內添加多種組元,采用粉末冶金工藝,研制出一種新型的高性能銅基無銀電觸頭復合材料。該材料具有較高的導電率、較好的抗氧化性和抗熔焊性、較低的接觸電阻以及良好的力學性能,滿足了低中壓電器中電觸頭的使用要求,可以替代目前廣泛使用的銀基電觸頭材料,同時還可提高開關電

3、器的使用性能,大大降低電觸頭元件的成本。 電觸頭材料要求具有很好的抗電燒蝕和抗熔焊性能,但純銅很難達到該種要求,這就需要選擇一種低熔點組元,在銅的熔化溫度以下,這種組元物質容易比銅先氧化、燃燒或蒸發(fā),且形成的氧化物易于分解,分解時將消耗電弧能量使電弧容易熄滅,過剩的氧被逐出,形成小孔或微孔,這種多孔結構有利于觸頭的抗熔焊性。本文選擇Sn、Cd、Zn、Bi、Sb為低熔點組元,對材料進行了電性能和氧化試驗,結果顯示,以Cd為低熔點組元的電接

4、觸材料的導電性能最佳,但Cd蒸汽具有毒性。Bi在電導率和接觸電阻方面表現(xiàn)出來的綜合性能要好一些。綜合考慮Bi對各性能的影響,確定Bi的加入量為2%。 為提高銅基體的力學性能,增加其硬度,提高其耐磨性和抗熔焊性,需要含有高熔點、高硬度組元,使之與銅基體復合后具有良好的電性能和力學性能。選擇WC、TiC、B4C作為高熔點、高硬度組元,通過對加入這些組元試樣的導電性和硬度比較可知,B4C顆粒所表現(xiàn)出的性能最好。對B4C不同含量對材料性能的影響