PDF《AgCuO 电触头材料的接触电阻及电弧侵蚀形貌分析》

第44 卷第5期稀有金属材料与工程 Vol.

44, No.5

2015 年5月RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING May

2015 收稿日期:2014-05-19 基金项目:国家自然科学基金 (51361016);

稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室开放基金 (ZDS2010014B);

昆明理工大学人才培 养基金 作者简介:陶麒鹦,男,1990 年生,硕士,昆明理工大学材料科学与工程学院,云南 昆明 650093,

电话:0871-65334185,E-mail: [email protected] AgCuO电触头材料的接触电阻及电弧侵蚀形貌分析 陶麒鹦

1 ,周晓龙 1,2 ,周允红

1 ,樊勇军

1 ,张浩1(1. 昆明理工大学,云南 昆明 650093) (2. 稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室 云南省新材料制备与加工重点实验室,云南 昆明 650093) 摘要:采用原位反应合成法制备 CuO 含量为 10%的AgCuO 电触头材料,使用接触电阻参数测试仪对试样在不同电 流条件下开闭次数与接触电阻的关系进行研究,并通过扫描电镜对试样的阴/阳极表面微观形貌进行电侵蚀特性分析. 结果表明,低电流条件下 AgCuO 电触头材料的接触电阻基本都是先升高,然后在某一开闭次数时急剧下降,最后基本 趋于一定值,且AgCuO 电触头材料接触电阻会随着试验电流的增加而逐渐降低;

当电流达到 25A 时,AgCuO 电触头 材料的接触电阻最低,且随开闭次数的增加其接触电阻变化不大,材料的接触电阻表现出极佳的稳定性.电弧侵蚀后 的形貌分析发现,阳极表面呈凹凸状,并有气孔和裂纹,而阴极表面呈现浆糊状尖峰结构. 关键词:银氧化铜;

触头材料;

原位反应合成法;

接触电阻 中图法分类号:TM572 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2015)05-1219-05 银金属氧化物(AgMeO)电触头材料因具有优良的 开关运行特性而被广泛应用于低压电器中. 最早开发应 用的是银氧化镉(AgCdO)材料,由于含有毒金属 Cd, 对人体和环境造成不可避免的污染问题;

同时对电器的 微型化、 长寿命和不断提高的工作可靠性要求, 使得替 代AgCdO 的银金属氧化物电触头材料成为研究的热 点.目前开发的替代 AgCdO 的银金属氧化物电触头材 料主要有: AgSnO

2、 AgZnO、 AgIn2O

3、 AgY2O

3、 AgCeO

2、 AgSiO

2、AgCr2O

3、AgNiO、AgCuO 等. 其中,AgSnO2 由于其优良的抗电弧侵蚀性、抗熔 焊性、 耐磨损等特点被认为是较好的替代材料, 从而成 为研究的热点[1-3] .但研究发现,AgSnO2 触头材料在实 际应用中仍存在着以下问题: (1) SnO2 与Ag 基体的润 湿性较差,在熔池表面易产生富集现象,导致 AgSnO2 触头材料在电弧的作用下温升较大,严重影响其寿命;

(2) AgSnO2 材料的硬度高, 塑性较差, 对其进行扎制、 挤压、拉拔等加工较为困难[4-7] .针对 AgSnO2 材料使 用中的问题,研究人员一方面尝试从成分、制备工艺、 表面改性、 组织纳米化等多方面对其进行改进, 一方面 不断研发新型电触头材料,此时 AgCuO 电触头材料开 始受到关注. 银氧化铜(AgCuO)作为一种新型环保的电触头材 料,其抗熔焊性高,电阻率(≤2.18 μΩ・cm)明显低于同 质量分数的 AgSnO2(≤2.40 μΩ・cm)电触头材料.由于 氧化铜具有稳定性高、 与银基体界面结合好、 价格低廉、 原材料丰富等特点, 使得 AgCuO 电触头材料得到重视. 前期研究发现,采用原位反应合成法制备的 AgCuO 电 触头材料,具有增强相颗粒细小、界面洁净、热稳定性 好、 与基体相容性好等优点, 使得原位反应合成法制备 的AgCuO 电触头材料的加工性能、导电性能和抗熔焊 性能得到改善和提高[8.9] . 但对 AgCuO 材料的电接触性 能及其电弧侵蚀特性的研究未见报道, 因此, 本实验拟 以原位反应合成制备的 CuO 含量为 10%的AgCuO 电 触头材料为研究对象, 考察在不同低压直流条件下, 开 闭次数与 AgCuO 接触电阻之间的关系及对其表面形貌 的影响.