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金属陶瓷在电器触头上的应用

2018-12-17
【摘要】:
为了满足电器对触头材料提出的各种复杂的,甚至是矛盾的要求,发展了金属陶瓷材料。   它是两相金属的机械混合物,每相金属各相保留原有的物理性能。两相金属中一相为难熔相,它的硬度高、熔点高,在高温和冲击作用下不变形,在电弧作用下不熔化,因此这相金属在材料中起骨架作用。这类金属有钨、钼、金属氧化物等。另一相金属为载流相,它主要起导电和导热作用。这类金属银、铜等。载流相金属熔点都比较低,在电弧高温作用下熔
  为了满足电器对触头材料提出的各种复杂的,甚至是矛盾的要求,发展了金属陶瓷材料。
 
  它是两相金属的机械混合物,每相金属各相保留原有的物理性能。两相金属中一相为难熔相,它的硬度高、熔点高,在高温和冲击作用下不变形,在电弧作用下不熔化,因此这相金属在材料中起骨架作用。这类金属有钨、钼、金属氧化物等。另一相金属为载流相,它主要起导电和导热作用。这类金属银、铜等。载流相金属熔点都比较低,在电弧高温作用下熔成液体,保留在难熔相金属骨架构成的空隙中,防止了熔化金属的大量喷溅,使触头电磨损大大减小。以下介绍几种常用的金属陶瓷材料:
 
  (1)银-氧化镉 这种材料具有良好的耐电磨损、抗熔焊和接触电阻低而稳定的特点。它被广泛应用于中等功率的电器中。这种材料具有这些优良性能的原因是:
 
  1)在电弧作用下氧化镉分解,从固态升华成气态(分解温度约900℃),产生剧烈蒸发,起着吹弧作用,并清洁触头表面;
 
  2)氧化镉分解时吸收大量的热,有利于电弧的冷却与熄灭;
 
  3)弥散的氧化镉微粒能增加熔融材料的粘度,减少金属的飞溅损耗;
 
  4)镉蒸汽一部分重新与氧结合形成固态氧化镉,沉积在触头表面,组织触头的焊接。
 
  氧化镉含量在12%~15%时可以得到最佳性能。如果在银-氧化镉中添加一些微量元素,例如硅、铝、钙等能进一步细化晶粒,提高耐电磨损性能。
 
  (2)银-钨 这种材料具有银、钨各自的优点。随着钨含量的增加,耐电弧磨损和抗熔焊性能提高,但导电性下降。低压开关常用含钨30%~40%的材料,高压开关用含钨60%~80%的材料。
 
  银-钨的缺点是接触电阻随触头开闭次数的增加而增大,严重者可达到初始值的十倍以上,因在分断过程中,触头表面会产生三氧化钨(WO3)或钨酸银(Ag2WO4)膜,这种膜不导电,使接触电阻剧增。
 
  (3)铜-钨 这种材料性能与银-钨相似,但比银-钨更容易氧化,形成钨酸铜(CuWO4)膜,使接触电阻剧增。它不宜作空气开关触头,但可以作油开关触头。
 
  (4)银-石墨 它的导电性好,接触电阻小,抗熔焊性能很好,缺点是电磨损大。一般石墨含量不超过5%。
 
  (5)银-铁 有好的导电、导热、耐电磨损等性能,用于中、小电流接触器中比纯银触头的电寿命成倍提高。主要缺点是在大气中易生锈斑。

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