新型银基电接触材料的研究进展

综述了3种新型银基电接触材料的性能特点。以NiO、Bi2O3或CuO改性的Ag/SnO2MeO可以改善传统Ag/SnO2电接触材料的接触电阻稳定性、温升控制及室温加工性;以Ag/Ti3SiC2和Ag/Ti3AlC2为代表的三元层状化合物陶瓷相增强银基材料(Ag/MAX)可以改善AgNi材料大电流条件下的抗熔焊性能,降低直流负载条件下材料转移量;用石墨烯替代传统石墨研制的Ag/GNPs可以解决表面膜增厚、接触电阻增大、耐磨性不足等缺点。提出新型银基电接触材料的主要研发方向。     

银基系列电接触复合材料的研发与应用

银基电接触复合材料具有优异的电接触性能,在低压电器、汽车电器和家用电器等行业有广泛的应用。从银基系列电接触复合材料的物理、力学、电学及加工性能等应用要求出发,介绍了银基系列电接触复合材料的制备方法、种类、性能、特点及应用领域,阐述了在已有的银基电接触材料中添加第三组元,改善银基系列电接触复合材料性能的情况。同时介绍了Ag-碳纳米管、Ag-导电陶瓷、Ag-石墨烯等新型银基电接触复合材料的性能、特点及应用领域。     

Ag／CuO复合材料界面稳定性的第一性原理计算

通过对银氧化铜复合材料界面第一性原理计算与界面高分辨透射电镜的分析,研究银氧化铜复合材料界面的稳定性。通过对低指数面的银与氧化铜界面的总态密度和界面结合能计算,考察银氧化铜反应合成后最稳定的结合界面,通过高分辨透射电镜分析并对计算结果进行验证。结果表明:银的(110)面与氧化铜的(100)面的结合能最大,容易形成稳定的结合界面,从界面态密度和电子云分布进一步证实此结果;通过高分辨透射电镜分析发现反应合成后银的(101)与氧化铜的(002)面属于稳定结合面,而(101)与(110)面,(002)与(100)面分别属于同一个晶面簇,其界面结合稳定性相近,这说明第一性原理模拟计算结果与实验结果能够很好地吻合。     

MeO掺杂AgSnO2电接触材料的结构与性能

采用机械合金化技术将不同用量的CuO或Fe_2O_3粉掺入银和SnO_2粉中制备Ag/SnO_2(x)-MeO(y)复合粉体,并辅以热压成型工艺制得Ag/SnO_2(x)-MeO(y)电接触材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、电阻测试仪、硬度计及拉伸试验机等测试仪器对材料的组织结构、物理和力学性能进行了表征。结果表明:随着掺杂剂用量的增加,Ag/SnO_2(x)-MeO(y)材料的密度逐渐降低,且CuO较Fe_2O_3更利于提高材料的导电性。2种掺杂剂均能显著改善Ag/SnO_2(x)-MeO(y)材料的塑性变形能力。Ag/SnO_2(11.2%)-CuO(0.8%)(也即CuO用量为0.8%)材料的电阻率达到最低值2.35μΩ·cm,延伸率约为9.1%,比Ag/SnO_2材料的延伸率提高近93.6%,综合性能最优。     

锡酸锌纳米粉体的制备及其在电接触材料中的应用

以不同的锌源,锡源与沉淀剂为原料,采用化学共沉淀法成功合成了具有尖晶石结构的高纯度立方锡酸锌纳米粉体。采用机械合金化和粉末冶金技术制备Ag/Zn_2SnO_4电接触材料。探究了煅烧温度、锌源种类和沉淀剂类型等工艺参数对Zn_2SnO_4粉体的微观结构和Ag/Zn_2SnO_4电接触材料性能的影响规律。采用场发射扫描电子显微镜和X射线电子衍射仪表征锡酸锌粉体的形貌和物相,并测试Ag/Zn_2SnO_4电接触材料的电阻率,硬度与密度等物理性能。结果表明:以五水四氯化锡,氯化锌与碳酸钠为原料,于1000℃条件下煅烧3h合成的Zn_2SnO_4增强Ag基电接触材料可达到最佳电阻率2.31μΩ·cm,此时材料相应的密度和维氏硬度分别为9.51 g/cm3和656.3 MPa。相比于传统的Ag/SnO_2与Ag/ZnO电接触材料,Ag/Zn_2SnO_4电接触材料在电学性能和致密度上具有明显优势;由Ag/Zn_2SnO_4材料的断口组织分析可知,Ag相与Zn_2SnO_4增强相颗粒间结合良好。     

不同碳质相增强银基复合材料的电接触行为

采用粉末冶金工艺制备碳质相质量分数为3%的不同碳质相(石墨、碳纳米管和石墨烯)增强银基复合材料,并对其微观组织和物理性能进行表征。对复合材料触头进行直流阻性负载条件下的电弧侵蚀试验,研究了不同碳质相对复合材料电弧特征、材料转移和质量净损耗的影响。结果表明,银-碳纳米管复合材料具有最佳的致密度、硬度和抗拉强度;而银-石墨烯复合材料具有最好的导电率。复合材料触头的材料转移方式均为阴极向阳极转移。同等电接触参数条件下,银-石墨烯复合材料具有最佳电接触性能,其燃弧时间最短、燃弧能量最低、材料转移量和质量净损耗最少。     

Ag/SnO2电接触材料的制备及其燃弧特性研究

以Ag粉和自制SnO_2为原料,采用机械合金化和热挤压拉拔工艺制备Ag/SnO_2电接触材料。采用冷压焊工艺设备制备了Ag/SnO_2铆钉元件。采用X射线衍射仪(XRD)对Ag粉、自制SnO_2及Ag/SnO_2复合粉体进行物相分析;采用扫描电子显微镜(SEM)对电寿命测试前后Ag/SnO_2铆钉元件的表面形貌进行了表征。并考察了不同电气参数对Ag/SnO_2铆钉元件的燃弧特性、电弧侵蚀形貌、质量损失及其失效退化模式等特性研究。结果表明:Ag/SnO_2电接触材料在电弧作用下相比于纯Ag表现出更高的燃弧时间和燃弧能量,平均闭合与断开燃弧时间分别为51.78和25.86 ms,比纯Ag多出4.87和2.78 ms;同理,平均闭合、断开燃弧能量分别为988.14和493.85 mJ,比纯Ag高出104.93和58.76mJ;随着循环操作次数的增加,Ag/SnO_2电接触材料的总质量损失为负值,其失效退化模式主要表现为液滴飞溅与SnO_2颗粒上浮。     

Ag/SnO_2电接触材料的制备新方法(英文)

描述了一种制备Ag/Sn O2电接触材料(Sn O2的质量分数为12%)的新方法。首先采用共沉淀法制备Ag-Sn O2纳米复合粉体(Sn O2的质量分数为42%)并对该Ag-Sn O2纳米复合粉体进行了表征。XRD结果表明制备的复合粉体由纯立方相的Ag和四方金红石相的Sn O2组成;SEM及TEM结果表明,纳米Sn O2与纳米Ag颗粒均匀弥散分布在复合粉体中;并借助于TG-DTA热分析对纳米复合粉体前驱体的制备过程进行了分析。然后,将Ag-Sn O2纳米复合粉体与Ag粉混合,采用粉末冶金法制备成Ag/Sn O2电接触材料,并对制备的Ag/Sn O2电接触材料进行了表征。结果表明,由于纳米Sn O2在Ag基体中弥散分布,制备的材料的物理性能如密度、硬度及电导率比普通工艺制备的材料好。     

反应合成法制备Ag/SnO2复合材料中的反应路线

采用反应合成法制备Ag/SnO2复合材料,并从电子-原子层次详细阐述反应中合金中间化合物向富集区转变、寻找过渡态最后生成稳定相的过程。结果表明：Sn的活化性能高于Ag,氧源的参与对反应过程起主导作用,且初始反应混合物中分解游离态的O是氧化反应能持续、彻底进行的另一个重要途径,最后预测出完整的反应路径     

多壁碳纳米管增强银基复合材料的组织与性能

采用化学镀方法将银沉积在碳纳米管上,获得体积分数为8%的多壁碳纳米管/银(CNTs/Ag)复合粉末,通过高能球磨、压制烧结、热挤压粉末冶金手段制备了CNTs/Ag复合材料,并研究了复合材料的微观组织、导电率、抗拉强度及硬度。结果表明,化学沉积工艺能够显著改善CNTs和Ag之间的界面结合,进而提高CNTs/Ag复合材料的加工性能。与纯银比较,CNTs/Ag复合材料的抗拉强度增加了65%,硬度增加了近2倍,表明CNTs对银具有较好的强化作用。     

银基稀土电接触材料的研究进展和展望

贵金属电接触材料广泛应用于电子、电器、航空、航天等领域中,其中银基电接触材料因具有优异的电接触性能和较低的价格,是贵金属电接触材料中用途最广的电接触材料。稀土因具有特殊的物理化学性质,使其在材料研究领域有着“工业维他命”的称谓。通过往银中添加少量稀土不仅能提升银合金的力学性能,还可提高材料的耐电弧烧蚀性、抗熔焊能力、抗氧化能力等电接触性能。本文总结了银稀土电接触材料的主要种类、制备方法、添加稀土数目,及稀土对组织结构和电学性能的影响。介绍了银稀土电接触材料性能的部分测试方法,最后提出了银稀土电接触材料研究中待解决问题和研究发展趋势。     

Cu含量对Ag/LSCO电接触材料物理性能的影响

采用溶胶凝胶法辅以高能球磨工艺合成Cu粉体改性La_0.5Sr_0.5CoO_3-δ(LSCO)粉体,用粉末冶金工艺结合热挤压技术制备了系列Cu改性Ag/LSCO电接触材料与成品丝,研究了Cu粉体对改性Ag/LSCO材料界面润湿性、物理力学性能等影响规律。结果表明,随着Cu含量的增加,改性Ag/LSCO-x Cu (x=0、1、2、4、6、8)电接触材料的电阻率呈先增加后减小的趋势,与Ag和LSCO基底的润湿角变化趋势相一致,但其密度和硬度性能变化趋势相反;当Cu含量为4%时,Ag和LSCO-4Cu基底的润湿角达最小值55.0°,相应的成品丝(φ2.35 mm)性能最佳：电阻率2.29μ?·cm,硬度(HV_0.3)946.7 MPa,密度9.73 g/cm³,断后延伸率3.9%,为纯Ag/LSCO的3.9倍。     

Influence of operation number on arc erosion behavior of Ag/Ni electrical contact materials

Arc erosion behavior of Ag/Ni materials with different operation numbers was investigated by OM, 3DOP and SEM. The results indicated that the arc erosion of Ag/10Ni electrical contact material fabricated by sintering? extrusion technology was more and more serious with the operation numbers increasing from 1000 to 40000. With the same operation numbers, the arc erosion on anode was more serious than that on cathode. Besides, the pores preferred to emerge around the arc effect spot during the first 10000 operations. And the morphology of the molten silver on cathode and anode was different due to the action of gravity and arc erosion. Furthermore, the relationships among arc energy, arc time, welding force, electric resistivity, temperature and mass change on contacts were discussed, which indicated that the mass loss on cathode was mainly caused by the fracture of molten bridge.     

Ag-SnO2电接触材料的研究进展及发展趋势

Ag-SnO2电接触材料因具有优良的物理性能、抗熔焊性和耐电弧烧蚀性等特性,已经成为最有可能代替传统有毒电接触材料Ag-CdO的一种新型环保电接触材料.基于40多篇文献的分析,归纳了包括合金内氧化法、粉末冶金法、喷涂法、模板法、磁控溅射法等制备工艺,增强相改性,增强相调控等方面对Ag-SnO2电接触材料组织性能的影响....     

Bi2Sn2O7掺杂对Ag/SnO2材料界面润湿性及物理性能的影响

以化学共沉淀法合成的锡酸铋(Bi2Sn2O7)为改性组元,采用座滴法研究了Bi2Sn2O7掺杂对Ag/SnO2界面润湿角的影响规律,并利用机械合金化技术结合成型烧结工艺制备了Ag/SnO2(x)-Bi2Sn2O7(y)电接触材料.采用扫描电镜、X射线衍射仪、视频光学接触角测量仪、电阻测试仪、硬度计以及密度计等表征手段对...     

新型银氧化锡电接触材料

研究了1种新型的纳米AgSnO2触头材料.通过采用掺杂、SnO2粒子的纳米化及化学镀的方法,改善了氧化物和银的浸润性,从而提高了触头材料的导电性、机械强度和加工性能.通过机械混合法和溶胶凝胶法2种工艺的对比,证明用机械混合法在SnO2中掺杂TiO2,反而使电导率升高;用溶胶凝胶法在SnO2中掺杂TiO2,Ti4 能够很好的进入SnO2的晶格,能够明显改善触头的电性能.微观组织分析表明:纳米触头中SnO2的分布明显的比非纳米触头中SnO2分布的要均匀,从而可以避免因SnO2的富集导致电导率降低,提高AgSnO2触头的电性能和电寿命.     

SnO_2颗粒大小对Ag/SnO_2(10)材料组织与性能的影响

采用机械混粉、冷等静压成形、烧结、热挤压、轧制、拉拔、中间热处理等工艺集成的粉末冶金方法制备了3种含有不同平均粒径的SnO_2的Ag/SnO_2(10),探讨了SnO_2颗粒大小对Ag/SnO2(10)显微组织、密度、力学性能和电学性能的影响。结果表明,SnO_2粉末越细,表面活性越高,越容易团聚。脆性相SnO_2在加工过程中有破碎现象。随着SnO_2颗粒尺寸的减少,材料的密度、抗拉强度、硬度和电阻率逐渐上升。     

银氧化锡电触头材料研究现状及发展趋势

作为最有希望代替银氧化镉材料的材料,银氧化锡成了国内外研究的重点,目前取得了许多成果。文章总结了银氧化锡的性能、制造工艺及其添加元素的种类和作用并简单介绍了国内外的研究现状及发展趋势。