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          電接觸材料的種類及分類
          時間:2019-07-10
           

                 電接觸材料(亦稱觸點材料或觸頭材料)是電能傳遞和信號輸送過程中重要材料之一。在電氣、電子領域,電接觸材料主要用作電觸點、導電刷、集電環、換向片、整流片和接插件等,是電通斷環節中重要的功能性元件。采用電接觸元件的電機、電氣開關、繼電器、接插件等作為基礎件在信息工程、家用電子電器、汽車工程等領域大量使用。這些電接觸元件的性能直接影響所應用產品及整個系統的可靠性、穩定性、精度及使用壽命。同時,隨著各類產品向高精度和微型化發展,對電接觸元件的性能提出了更高的要求:具有優良的導電性、小而穩定的接觸電阻、高的化學穩定性、耐磨性和抗電弧燒損能力。電接觸元件必須在電阻率、接觸電阻、密度、硬度、化學成分、抗熔焊性、抗腐蝕性、可焊性、可靠性、穩定性、精度及使用壽命等方面滿足應用的要求。隨著電子技術的發展,電接觸材料的研制和生產得到了行業的高度重視。
                 傳統的電接觸材料是貴金屬( Ag、Au、Pt、Pd、Os、Ir、Ru、Rh等)及其合金材料,成本較高,且使用壽命則較短?,F代的電接觸材料主要是貴/廉金屬構成的復合材料,例如:以Cu為基材,Ag為復合層的Cu/Ag合金層狀復合材料等。這樣不僅會節約成本,還能提高電接觸材料的硬度、抗熔焊性、抗腐蝕性、可靠性、穩定性、精度及使用壽命等性能。
                 如何正確選擇觸頭材質,對于設計者來說,是一個十分重要而又棘手的問題。如果能將全部觸頭材料按照使用條件和用途明確分類,在應用中是非常方便的。然而觸頭在接觸時發生的各種現象與周圍條件的關系極為復雜,而且還有不少問題未徹底搞清楚,因此將觸頭材料按照上述方法分類,實際上是相當困難的。
                1.按組成成分分類:電接觸材料按照合金元素來分主要有: 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系等電接觸材料。目前,已有報道的電接觸材料的具體組成如下:
                 1)Ag及其合金觸頭: 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-金屬氧化物系(Cu,Zn,Sn,Cd,La,Sb,Zn,Pb,Ni,Al,Zr,Mg),Ag-WC,Ag-Mo,Ag-C,Ag-Re等。
                 2)Au及其合金觸頭: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及其合金觸頭: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及其合金觸頭: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及其合金觸頭:Cu-Ti-Si-C,30~60Cu-W,50Cu-WC,60~70Cu-Zn,Cu-8Sn-0.25P,Cu-Be,Cu-2Be-0.3Co。
                 6)其他金屬及合金觸頭:Rh,Re,W,Mo,C,Fe-Cu-Al,Fe-Cu-Pb等。
                 2.按使用條件分類 :1)按照電接觸材料實際使用情況大致分為:微負載觸頭,輕負載繼電器、微型開關,中負載開關,重負載斷路器;2)按照使用的具體領域分為:電接點材料,電刷材料,繞組材料,導電環、換向片或整流片材料,接插件材料;3)觸頭的使用條件中關于負載情況,通常將電壓分為高壓(200V左右及高于200V)、低壓(15~50 V),電流分為?。ㄗ疃酁閹装玻?、中(最多到100A)、大(拌有強烈電弧的電流負載)三類。圖1中將電接觸材料的使用條件和具體用途進行分類。圖2 中將適合于相應電流、電壓范圍內使用的觸頭材料成分分別列與方框內,并按照實際使用領域中負載情況由小到大分為微負載、輕負載、中負載、重負載。
               
                3.按工作方式分類:電接觸按照其工作原理可分為3類:固定電接觸(如鉚釘接觸、焊接接觸、螺栓接觸等),滾動和滑動電接觸(載流軸承與電車之間的接觸、電機電刷與換向器之間的接觸、電力機車受電弓滑板與接觸網導線之間的接觸等),可分、合電接觸(各類開關器件的觸頭或觸點之間的接觸)。此外,按照接觸傳導時是否產生電弧分為有弧電接觸和無弧電接觸。電接觸按上述工作方式電接觸材料可分為:固定接觸材料,開閉接觸材料,滑動和滑動接觸材料,彈性接觸材料。

               4.按材料的制造工藝分類:按材料的制造工藝將電接觸材料分為:熔鑄加工合金接觸材料,粉末冶金接觸材料,內氧化合金接觸材料,電鍍接觸材料,復合電接觸材料。

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