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。     

AgSnO2电接触材料熔桥行为的高速摄像研究

本研究以AgSnO₂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,观测电触头对在不同负载条件下熔桥行为的基本特征和规律,并进行定量测量研究,同时通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)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,AgSnO₂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三个阶段,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,AgSnO₂触头材料的熔桥尺寸为微米级(0.027-0.295 mm),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。     

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...     

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。     

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。     

大变形Ag/Ni20纤维复合电接触材料电弧侵蚀及形貌特征

采用包覆挤压、集束挤压、大变形冷拉拔等大变形技术制备出Ag/Ni20纤维复合电接触材料,研究该材料在直流条件下触点的电弧侵蚀,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等方法分析电弧侵蚀后触点表面微观结构和元素分布,归纳出大变形Ag/Ni20纤维复合电接触材料具有浆糊状凝固物、珊瑚状结构、骨架结构、孔洞或气孔、裂纹等5种电弧侵蚀形貌特征。     

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。     

新型银稀土电接触材料的研究及应用

银基电接触材料具有优异的导电性和导热性,接触电阻低而稳定,加工性能优良,耐电弧熔焊和烧蚀,是低压电器、汽车电器和家用电器中广泛使用的电工材料。在银及银合金材料中添加稀土元素,可以抑制材料的自然时效和软化过程,提高材料的抗熔焊性、耐电弧烧蚀性、抗氧化能力以及力学性能,并且能够防止显微组织的长大,克服金属的迁移。阐述了稀土元素在银基电接触材料中的工作机制,以及银稀土新材料的应用情况。     

Ag-LaNiO3-δ电接触材料的直流电弧特性研究

研究了Ag-LaNiO3-δ电接触材料在直流电弧作用下弧区的元素分布、材料的微观组织形貌、直流电弧作用前后的电极形貌以及电极表面的元素分布；探讨了Ag-LaNiO3-δ电接触材料在直流电弧作用下的转移和腐蚀机理。实验结果表明：直流电弧引起阳极表面熔化、Ag离子向阴极转移及在阴极表面沉积；LaNiO3-δ复合金属氧化物在电弧高温作用下分解成单元素，吸收了电弧能，有利于灭弧；同时LaNiO3-δ颗粒悬浮在阳极Ag微小熔池中，增加了熔融Ag的粘度，有利于降低Ag熔滴的飞溅，减少了电弧烧损。Ag-LaNiO3-δ复合电接触材料显示出良好的综合电性能。     

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.     

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。     

Ag-30W的电弧行为高速摄像及表面侵蚀研究

采用高速摄像的方法,研究了直流条件下Ag-30W电接触材料电弧行为的基本特征和规律。通过扫描电镜技术,探讨了在电弧烧蚀触头表面的微观组织形貌、元素分布等特征。结果表明,电弧演化经历快速起弧、稳定燃烧和迅速熄灭3个过程。电弧烧蚀触头表面形貌由以钨为骨架、银为包裹层的大量凸丘组成。在电弧作用下,银包裹层可以有效保护钨骨架不被烧损,同时减少钨与空气的接触,减轻凸丘处电弧燃烧造成的侵蚀。     

Ag-GNPs 新型电接触材料的制备及其电接触行为

为阐明Ag-GNPs新型电接触材料的电弧侵蚀行为,采用粉末冶金技术制备了石墨烯纳米片质量分数为0.5%~2.0%的Ag-GNPs新型电接触材料,研究了Ag-GNPs材料的微观结构、密度、电导率,分析了材料电弧侵蚀后的质量损耗、表面形貌,探讨了材料的电弧侵蚀机制。实验结果表明,高含量的GNPs降低Ag-GNPs材料的密度和导电率,但可显著增加其力学性能。GNPs的密度与含量对熔池表面元素再分布有重要影响。高含量的GNPs更容易团聚和降低Ag-GNPs材料的电接触性能,特别是当Ag-GNPs材料中GNPs含量超过1.5%。GNPs含量为1.5%的Ag-GNPs电接触材料具有最佳的抗电弧侵蚀性能,DC 25/15A条件下电弧侵蚀后其质量损耗最低、侵蚀坑最浅。     

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。     

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。