PDF《AgCuO 电触头材料的接触电阻及电弧侵蚀形貌分析》

1 实验AgCuO 材料采用原位反应合成法制备. 将银粉(纯度≥99.5%,粒度≤74 μm)、铜粉(纯度≥99.9%,粒度 ≤50 μm)和氧化剂, 按所得材料中 CuO 含量为 10%的 比例,用行星式球磨机(型号:QM-ISP2)进行混料,然 后将混合料装入 Φ30 mm 的钢模中, 在压力机 (型号: QYL100)上以

400 MPa 的压力保压

2 min,脱模后制 得素坯, 再将素坯放入原位反应合成真空烧结炉中(型号:YSI-65-l350)进行固相烧结.烧结工艺为:加热至 ・1220・ 稀有金属材料与工程 第44 卷850 ℃,保温

3 h,后炉冷.再将烧结后的 AgCuO 电 触头材料挤压、拉拔成 Φ3 mm 的线材, 最后用冷墩复 合触点机(型号: YFC-16)制备得到铆钉状 AgCuO 电触 头样品. 实验选取4对采用原位反应合成法制备的AgCuO/Cu 复合触点, 外形尺寸为 Φ3.0 mm*0.8R mm +Φ1.5 mm*1.6 mm(圆点) ,Φ3.0 mm*0.8R mm+ Φ1.5 mm*1.5 mm(平点)进行研究;

采用接触电阻 仪(JF-04B,昆明贵金属研究所),在电压为

18 V、闭 合力为 0.8 N,开断频率为

1 Hz(接通、断开时间均 为1s) , 触点间距为 1.3 mm 的试验环境下, 进行

5000 次分断闭合试验,并对每对复合触点在电流条件分别 为

10、

15、

20、25 A 的低压直流负载电路下的接触电 阻进行测试,每种电流条件下各做

8 次试验,将试验 结果进行平均.采用扫描电镜(SEM,型号:PHILIPS XL30ESEM-TMP)对触点材料电侵蚀后的形貌进行观 察与分析;

采用能谱仪 (EDS, 型号: EDAX-PHOENIX) 对触点材料电侵蚀后的成分进行分析.

2 结果与讨论 2.1 AgCuO 材料开闭次数与接触电阻的关系分析 AgCuO 电触头材料在不同电流条件下接触电阻 与开闭次数的关系如图

1 所示.实验中不同电流条件 下,原位反应合成法制备的 AgCuO 电触头材料的接 触电阻随着电流的增加而降低,接触电阻的波动性也 逐渐减小;

而蒙建洲等[10] 通过对不同等级电流条件下 粉末冶金法制备的 AgSnO2 电接触特性研究后发现, AgSnO2 接触电阻随着电流的增加而升高;

这说明原位 反应合成AgCuO 电触头材料比粉末冶金制备的AgSnO2 具有更好的电接触特性. 而且,由图

1 还可看出,原位反应合成 AgCuO 电 触头材料在同一电流、不同开闭次数试验条件下,其图1不同电流条件下开闭次数与 AgCuO 材料接触电阻的关系 Fig.1 Relationship between the test times and the contact resistance under different current conditions 接触电阻变化不尽相同: 1) 电流为

10 A 时,接触电阻随着开闭次数的增 加呈大幅波动上升的趋势,随后在开闭次数达

3410 次时突然大幅下降,最后又呈现上升趋势. 2) 电流为

15 和20 A 时, 起初的接触电阻较为接 近,并随着开闭次数的增加而增加,但波动幅度均小 于电流为

10 A 时波动的幅度.当开闭次数分别达到

2750 和4275 次时,两者都出现了接触电阻突然下降 的情况,而后电流为

15 A 的接触电阻缓慢上升,电流 为20 A 的接触电阻则趋向平稳,在53 mΩ 附近波动. 3) 电流为

25 A 的接触电阻始终基本保持稳定 趋势. 分析上述不同电流条件下接触电阻的变化规律的 原因如下: 低电流条件下,接触电阻波动较大.这是由于在 电弧作用下, 触头表面接触斑点发生熔化和凝固现象, 每次接触时,接触斑点的面积和位置均发生变化,使 得触点材料熔化凝固过程具有反复性、接触斑点位置 不确定性,导致接触电阻的波动性较大. 接触电阻包括收缩电阻和膜电阻两部分,收缩电 阻和膜电阻的大小共同决定了接触电阻的大小[11] .开 始接触电阻随开闭次数增加而增加,一方面是由于多 次电弧作用下,部分 CuO 发生分解,生成更为稳定的 Cu2O,而Cu2O 导电性较弱,在触头表面形成氧化膜, 导致产生了较大的膜电阻;