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          电接触材料的种类及分类
          时间:2019-07-10
           

                 电接触材料(亦称触点材料或触头材料)是电能传递和信号输送过程中重要材料之一。在电气、电子领域,电接触材料主要用作电触点、导电刷、集电环、换向片、整流片和接插件等,是电通断环节中重要的功能性元件。采用电接触元件的电机、电气开关、继电器、接插件等作为基础件在信息工程、家用电子电器、汽车工程等领域大量使用。这些电接触元件的性能直接影响所应用产品及整个系统的可靠性、稳定性、精度及使用寿命。同时,随着各类产品向高精度和微型化发展,对电接触元件的性能提出了更高的要求:具有优良的导电性、小而稳定的接触电阻、高的化学稳定性、耐磨性和抗电弧烧损能力。电接触元件必须在电阻率、接触电阻、密度、硬度、化学成分、抗熔焊性、抗腐蚀性、可焊性、可靠性、稳定性、精度及使用寿命等方面满足应用的要求。随着电子技术的发展,电接触材料的研制和生产得到了行业的高度重视。
                 传统的电接触材料是贵金属( Ag、Au、Pt、Pd、Os、Ir、Ru、Rh等)及其合金材料,成本较高,且使用寿命则较短。现代的电接触材料主要是贵/廉金属构成的复合材料,例如:以Cu为基材,Ag为复合层的Cu/Ag合金层状复合材料等。这样不仅会节约成本,还能提高电接触材料的硬度、抗熔焊性、抗腐蚀性、可靠性、稳定性、精度及使用寿命等性能。
                 如何正确选择触头材质,对于设计者来说,是一个十分重要而又棘手的问题。如果能将全部触头材料按照使用条件和用途明确分类,在应用中是非常方便的。然而触头在接触时发生的各种现象与周围条件的关系极为复杂,而且还有不少问题未彻底搞清楚,因此将触头材料按照上述方法分类,实际上是相当困难的。
                1.按组成成分分类:电接触材料按照合金元素来分主要有: Ag及其合金、Au及其合金、Pt及其合金、Pd及其合金、Cu及其合金、W及其合金、Mo及其合金Ti-Co-C系等电接触材料。目前,已有报道的电接触材料的具体组成如下:
                 1)Ag及其合金触头: Ag,Ag-Cu,Ag-Ni,Ag-Cu-Ni,Ag-Cu-Ni-Ce,Ag-Cu-Cd,Ag-Mg-Ni,Ag-Mg-Zr,Ag-In,Ag -Cd ,Ag-In-Cd ,Ag- Cd-Ni ,Ag-Co,Ag-Fe,Ag-金属氧化物系(Cu,Zn,Sn,Cd,La,Sb,Zn,Pb,Ni,Al,Zr,Mg),Ag-WC,Ag-Mo,Ag-C,Ag-Re等。
                 2)Au及其合金触头:Au,(10,70,78,80,90)Au-Ag,69Au-25Ag-Pt,Au-Ag-Pt-其他,Au-Pd-Ag-Pt-其他,62.5Au-30Ag-Cu,75Au-22Ag-Ni,(60,82,95)Au-Ni,97.7Au-Cr,60Au-Pd等。
                 3)Pt及其合金触头:Pt,Pt-Ir(<30 Wt.%Ir),(70,75,80,90)Pt-Ir,90Pt-Ru,76Pt-6Ru-Rh,Pt-Ir-Pd,(80,90)Pt-(10,20)Ir-Ru,(90,91.5,92.5)Pt-Ni,(70,80,90)Pt-Pd,90Pt-Au,(92,95)Pt-W。
                 4)Pd及其合金触头:Pd,(10,20,30,40,50,60)Pd-Ag,40Pd-30Ag-Cu,(20~50)Pd-(40~75)Ag-(余量)Cu,(60~85)Pd-Cu,Pd-Ag-Ni,90Pd-Ru,Pd-Pt-Au-Ag。
                 5)Cu及其合金触头:Cu-Ti-Si-C,30~60Cu-W,50Cu-WC,60~70Cu-Zn,Cu-8Sn-0.25P,Cu-Be,Cu-2Be-0.3Co。
                 6)其他金属及合金触头:Rh,Re,W,Mo,C,Fe-Cu-Al,Fe-Cu-Pb等。
                 2.按使用条件分类 :1)按照电接触材料实际使用情况大致分为:微负载触头,轻负载继电器、微型开关,中负载开关,重负载断路器;2)按照使用的具体领域分为:电接点材料,电刷材料,绕组材料,导电环、换向片或整流片材料,接插件材料;3)触头的使用条件中关于负载情况,通常将电压分为高压(200V左右及高于200V)、低压(15~50 V),电流分为小(最多为几安)、中(最多到100A)、大(拌有强烈电弧的电流负载)三类。图1中将电接触材料的使用条件和具体用途进行分类。图2 中将适合于相应电流、电压范围内使用的触头材料成分分别列与方框内,并按照实际使用领域中负载情况由小到大分为微负载、轻负载、中负载、重负载。
               
                3.按工作方式分类:电接触按照其工作原理可分为3类:固定电接触(如铆钉接触、焊接接触、螺栓接触等),滚动和滑动电接触(载流轴承与电车之间的接触、电机电刷与换向器之间的接触、电力机车受电弓滑板与接触网导线之间的接触等),可分、合电接触(各类开关器件的触头或触点之间的接触)。此外,按照接触传导时是否产生电弧分为有弧电接触和无弧电接触。电接触按上述工作方式电接触材料可分为:固定接触材料,开闭接触材料,滑动和滑动接触材料,弹性接触材料。

               4.按材料的制造工艺分类:按材料的制造工艺将电接触材料分为:熔铸加工合金接触材料,粉末冶金接触材料,内氧化合金接触材料,电镀接触材料,复合电接触材料。

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