AgSnO_2电接触材料熔桥行为的高速摄像研究（英文）

以AgSnO_2电接触材料为研究对象,借助高速摄像技术并与电接触试验机组成电接触-高速摄像试验体系,观测触头熔桥行为的基本特征和规律,并进行定量测量,同时通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析对熔桥行为后触头表面的微观结构和元素分布进行分析。结果表明,AgSnO_2触头熔桥演化行为可分为接触区域熔化、熔桥稳定存在和熔桥失稳及断开3个阶段,熔桥和电弧现象可以同时存在,并且存在一定的协同和竞争关系,AgSnO_2触头材料的熔桥尺寸为微米级,熔桥直径随电流的增大而增大,熔桥长度随电流的增大而减小。熔桥演化行为过程中熔桥形状依次表现为墩粗型、圆柱型和哑铃型,熔桥行为会改变触头的表面形貌和元素分布。     

不同电流下钯触头材料熔桥行为研究

用自制的电接触-高速摄像试验系统观测了钯触头材料在直流单分断模式下的电接触过程中的熔桥行为,用SEM分析触头表面形貌。结果表明,熔桥演化过程可分为熔桥形成、熔桥拉长和熔桥断开3个阶段,历时约2.08 ms;熔桥的形状有哑铃型和圆柱型2种,其尺寸为微米级,并且熔桥断开时具有针尖状的特征;熔桥行为会侵蚀触头表面形成具有熔池和凸丘等特征的表面特征;熔桥的直径和长度随电流的增大均呈现出先增大后减小的趋势,在熔桥形成之前可能有电弧出现,在DC 6 V的分断电压下,钯触头材料的理想工作电流不宜大于14 A。     

纯银触头熔桥行为高速摄像研究

采用自主设计的电接触-高速摄像试验系统,在直流单分断模式下对纯银触头在电接触过程中所发生的熔桥行为进行观测,从而在不同的电流条件下对电接触过程中熔桥的形貌尺寸进行研究,同时通过SEM对电接触熔桥行为作用后纯银触头的表面进行形貌分析。结果表明,在DC 10 V(8~20 A)条件下,纯银触头在电接触过程中形成的熔桥有圆柱型和哑铃型2种形貌,并且其尺寸为微米级;熔桥的直径和长度都随电流的增大而呈现出先减小后增大的趋势,10~15 A范围内纯银触头在电接触过程中不易形成熔桥,电接触过程中电弧可能先于熔桥而产生,并且熔桥和电弧现象可以同时存在。     

AgSnO2NiO电触头材料电接触性能的研究

采用合金内氧化法制备了不同NiO含量的AgSnO₂NiO电触头材料,在JF04C触点材料测试机上对材料进行电接触实验,研究了该材料的接触电阻、抗熔焊性、材料转移特性,并通过扫描电镜对试样阴/阳极表面电侵蚀下的微观形貌进行了分析。结果表明,NiO的加入有利于减小并稳定接触电阻,电压不高于18 V时,接触电阻随开闭次数的增加呈现出缓慢下降最后趋于稳定的趋势,而当测试电压增大到25 V时,各试样的接触电阻随之增大,且各试样接触电阻的增幅不同;材料的熔焊力和燃弧能量均随电压的增加而增大,NiO含量的增加并不会明显降低熔焊力,但起到了减小燃弧能量的作用。电接触过程材料为阳极转移,材料总损耗量随NiO的加入量增多而降低,阴极触头表面明显附有一层凝固后的熔融金属液形貌,材料转移主要以熔桥方式进行,且凸峰表面呈现浆糊状尖峰的形貌特征。     

第二相粒度对AgSnO2 触头材料润湿性和电接触性能的影响

选用TiO₂作为触头材料的添加剂,采用粉末冶金法制备了6种不同第二相（SnO₂）粒度的AgSnO₂和AgSnO₂/TiO₂触头材料。研究了2种触头材料的润湿性和电接触性能。用座滴法测量了Ag与SnO₂之间的润湿角,并表征了材料的湿润性,使用JF04C电接触触头材料测试系统对材料电接触性能进行了测试,分析了不同第二相粒度的触头材料的润湿性和电接触性能的变化规律。结果表明,当第二相粒度为100~300 nm时,2种触头材料的性能均优于其它粒度的触头材料。     

AgSnO2触点涂层的组织与性能

采用高能球磨方法制备Ag-SnO₂复合粉末,将球磨粉末冷喷涂到铜基板上,能够获得几毫米厚度的较致密的AgSnO₂触点涂层。850 ℃退火后涂层发生进一步致密化并且在原始粉末颗粒边界形成富银区,涂层材料硬度略为降低。电弧侵蚀和电接触试验表明,冷喷涂的AgSnO₂涂层材料具有低而稳定的接触电阻,能够满足触点的基本性能要求。     

新型AgZrB2 触头材料的制备及电气性能

采用超声、球磨和放电等离子烧结相结合的方法制备了不同ZrB₂含量（3%,5%,7%,质量分数）的新型AgZrB₂触头材料,并通过电接触试验研究了触头材料的电弧侵蚀和材料转移行为。结果表明,ZrB₂含量显著影响AgZrB₂触头材料的耐电弧侵蚀性能。Ag-3% ZrB₂触头材料具有稳定的闭合/分断燃弧能量和持续时间,表现出较好的耐电弧侵蚀性能。但是,过多的ZrB₂会导致更高的闭合燃弧能量和更长的闭合燃弧时间,并且分断燃弧能量和时间会产生较大的波动,电弧侵蚀较为严重,这说明过量的ZrB₂不利于提高触头材料的耐电弧侵蚀性能。此外,Ag-3% ZrB₂和Ag-5% ZrB₂触头材料具有相同的材料转移模式——从阳极向阴极转移,而Ag-7% ZrB₂触头材料则呈现出相反的转移模式——从阴极向阳极转移。     

La2O3掺杂AgSnO2电接触材料的制备及性能研究

以Ag、Sn、La₂O₃粉为原料,采用机械合金法制备复合粉体。结合氧化法与粉末冶金工艺,对复合粉体进行氧化、压制、烧结。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪、硬度计、金相显微镜、金属电导率测量仪等对复合粉体氧化前后的形貌以及电接触材料烧结前后的性能进行表征。结果表明：烧结后,电接触材料硬度较于烧结前明显下降。同时电接触材料随Sn含量增大,电阻率升高,密度反而下降。在一定的La₂O₃(0wt.%、0.75wt.%、1.5wt.%、2.25wt.%、3wt.%)含量范围内,La₂O₃掺杂量越高,密度越低。同时电接触材料经烧结后,随La₂O₃含量增加,其电阻率先降后升,在La₂O₃含量为0.75wt.%时,电接触材料的电阻率最低。     

网孔结构La2Sn2O7粉体的制备及其在Ag-电接触材料的制备及性能研究

以五水四氯化锡和硝酸镧为原料,采用化学共沉淀法在烧结温度920℃条件下合成了锡酸镧粉体。通过高能球磨法+成型烧结工艺制得Ag-La₂Sn₂O₇电接触复合材料。重点考察了胶凝剂浓度、烧结工艺对La₂Sn₂O₇粉体形貌及物相的影响,并对Ag- La₂Sn₂O₇电接触材料的物理性能进行了分析。研究结果表明：以碳酸氢铵为胶凝剂,于烧结温度920℃,2h条件下获得具有网孔结构的La₂Sn₂O₇粉体;于成型压力1200MPa,烧结温度900℃,6h条件下制得的Ag-La₂Sn₂O₇电接触材料表现出较佳的电阻率和硬度值。经过热挤压工艺,Ag-La₂Sn₂O₇电接触材料发生了大塑性变形,颗粒在热挤压过程中发生流动变形,形成类纤维状结构的排列分布状态,表现出更低的电阻率。     

不同粒度银粉的Ag-TiB2 触头材料电弧侵蚀行为

采用不同粒度的银粉和放电等离子烧结工艺制备了Ag-4% TiB₂（质量分数,下同）触头材料,测量了Ag-4% TiB₂触头材料的致密度、导电率和硬度,并在真空下对Ag-4% TiB₂触头材料进行了电弧侵蚀实验。采用扫描电子显微镜对Ag-4% TiB₂触头材料电弧侵蚀后的表面形貌进行了表征,采用TDS-2014双通道数字存储示波器记录了燃弧波形,并计算了燃弧时间,对电弧侵蚀机理进行了探讨。结果表明,Ag-4% TiB₂触头材料的致密度、导电率和硬度均随着Ag粒度的降低而增加。另外,采用细银粉制备的Ag-4% TiB₂触头材料具有较长的燃弧时间、较大的侵蚀面积和较浅的蚀坑,表明细小的Ag颗粒有助于电弧分散,能够提高材料的耐电弧侵蚀性能。     

Preparation and microstructure characterization of a nano-sized Ti<Superscript>4+</Superscript>-doped AgSnO<Subscript>2</Subscript> electrical contact material

A Ti⁴⁺-doped nano-structured AgSnO₂ material was prepared using sol-gel method and characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and scanning electron microscopy (SEM). The results show that Ti⁴⁺ cations are successfully doped into the crystal lattice of SnO₂, and thus significantly improve the electrical conductivity of the sample. Furthermore, the coating of Ag on Ti⁴⁺-doped SnO₂ nano-sized particles enhances the surface wettability and enables the resulting AgSnO₂ material to have better mechanical properties.     

环保型氧化物增强银基电接触功能复合材料研究进展

围绕研制开发具有与AgCdO性能相媲美的银基电接触材柞,报道柚近3年来传统Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/CuO三种银基电接触材柞体系的研究现状,主要论述国内外研究恘者从掺杂改性、制备方法、材柞模拟仿真、第一性原理计算等方面开展的大柎优化研究;梳理柚目前制备银基电接触材柞体系的常规制备技术及其工作原理;简述柚当前部...     

AgWC30电接触材料的电弧行为研究

对电弧基本行为的研究一直是电接触材料领域的研究重点,本研究以AgWC30触头为研究对象,借助高速摄像的手段,观测电触头对在不同工作条件下,电弧行为的基本特征和规律,并进行了定量测量研究。结果表明,电弧演化阶段经历起弧、稳定燃烧、迅速熄灭3个过程。起弧阶段存在多点起弧特征,并伴有明显的金属熔滴的喷溅行为,稳定燃烧阶段出现电弧的产生、长大和合并行为,最后电弧迅速熄灭。通过扫描电镜对燃弧后触头表面的形貌分析,判断触头表面存在以WC为骨架覆Ag的大量凸丘,凸丘与熔桥的产生和断裂行为有密切关系,触头分断过程中熔桥和电弧可同时存在,并存在一定的协助作用。     

Effects of Oxide-Modified Spherical ZnO on Electrical Properties of Ag/ZnO Electrical Contact Material

Silver-zinc oxide (Ag/ZnO) electrical contact material is widely used as contacts of the medium duty switching devices. Effects of modified ZnO on properties of Ag/ZnO electrical contact material were investigated in this work. NiO and CuO were introduced to modify spherical ZnO by a chemical solution nano-coating method. Ag/ZnO contacts prepared using the modified spherical ZnO were produced by powder metallurgy (PM) method in a muffle furnace in temperature ranges from 750 to 900 °C. Results show that electrical conductivity, stability of relative density, and Vickers’ hardness of Ag/ZnO electrical contact material can be improved by the addition of NiO because of the formation of NiO solid solution Zn_0.2Ni_0.8O. The addition of CuO to Ag/ZnO electrical contact material makes arcing energy and mass loss lower. Since this is attractive for a longer service life, using NiO and CuO co-modified ZnO as a second phase may be a promising way to improve properties of Ag/ZnO electrical contact material. Hence, the presented results could also be useful for the design of a new Ag/ZnO electrical contact material.     

不同方法制备的AgSnO2TiB2 电接触材料的微观结构和电弧侵蚀行为

分别采用球磨法、可溶性淀粉模板法和滤纸模板法制备了AgSnO₂TiB₂复合粉末,并利用火花等离子体烧结技术（SPS）制备了块体材料。对Ag4%SnO₂4%TiB₂（质量分数）电接触材料的物理性能和电弧侵蚀特性进行了研究。结果表明,模板的空间限域效应有效地改善了增强相在基体中的均匀分散,提高了Ag4%SnO₂4%TiB₂接触材料的导电率和硬度。与球磨法相比,滤纸模板法和淀粉模板法制备的Ag4%SnO₂4%TiB₂复合材料的电导率分别增加了12.18倍和9.60倍, 显微硬度分别增加了17.10%和33.94%。滤纸模板更有利于SnO₂和TiB₂的均匀分散,减少集中电弧侵蚀和飞溅损失,因此具有更好的抗弧蚀性。