电接点材料简述
一、电接点材料,通常按照使用目的可以分为下列几类:
(1)银及银合金电接点用于高导电性、弱电流(低能回路)的场合。
(2)铂及钯系合金电接点用于耐蚀性、抗氧化、弱电流的场合。
(3)Ag-W、Ag-CdO 、Ag-Ni 、Ag-SnO 等银基合金材料电接点用于耐电弧、高导电、低负荷的场合。
(4)Ag-Cu及钯、金系多元贵金属合金电接点用于耐磨性、低接触电阻的滑动接触的场合。
作为接点材料首先要求电阻率必须小,其次重要的是电接点表面抗变色能力。因此只限于极特殊的情况下才使用易生成氧化膜的铝、铜、钨等贱金属材料电接点及易消耗的碳或石墨材料制成的电接点,通常广泛使用的是抗变色性良好的贵金属作为电接点材料。
用金属复合材料作电接点,可以节约贵金属40%-70%,具有十分明显的经济效益,因而现已被广泛代替使用。
银在用作电接点标准材料中可列为第一位,它在金属材料中具有最高的导电率,其值为106%IACS。银的缺点是易于硫化而生成黑色的硫化膜(Ag2S),解决的办法是添加不硫化的贵金属。在这种情况下,由于必须添加50%(原子)以上的其它贵金属元素形成合金,因而它已不属于银基合金。但是由于银的物理性能性质优良而被广泛地用作低能回路电气接点。
金是在极特殊用途的情况下才作电接点材料使用。但是因为它化学稳定性极好,在电子领域中已经越来越广泛地用它电镀制成电接点接触面的膜。
铂在电接点的标准材料中居第二位,属于耐变色材料的一类,但是必需注意在有机气氛中会产生褐粉的特异现象。钯在铂族元素,可以代替铂使用,但是特异现象这一点与铂相同。
铑在常温下具有不受一切已知化学药剂的腐蚀,也具有不变色以及接触电阻变化小的优点。铑的电镀面由于硬度非常高而用于印刷线路端子的电镀。
二、电接点材料的选用
(一)周围气氛及条件对电接点表面的影响
周围气氛及条件对电接点的正常工作及使用寿命有很大影响。除与大气隔离的封闭式电接点外,一般电接点附近都被多种气体或尘埃所包围。这些周围气氛有来自室内或机器本身构成材料放出的气体,也有很多是由于大气污染造成的。受周围气氛的影响,电接点容易产生故障。
湿度的变化对某些电接点(如铂接点)接触电阻有影响。对于铂,极低的湿度存在就可抑制接点接触电阻的增大,湿度为10%时,电接点接触面上就未见有黑色粉状的磨擦粉生成,铑也一样,当湿度超过40%以上时,可见到这种效果,但对钯几乎看不出湿度的影响。
大气污染对电接点表面也有影响。大气污染物质有尘埃、二氧化硫、氮化物、氯和氯化物、硫化氢及有机气体等,这些污染物对电接点表面产生腐蚀、磨损等,直接影响到电接点的工作及使用寿命。此外,随着电流的增大,由电弧造成的影响加剧。
(二)选用接点材料的条件
1、理想的电接点材料必须具备以下条件
(1)接触电阻低而稳定;(2)不易磨损,接触面不易变形;(3)不发生熔焊且开闭动作可靠;(4)价格适中。
2、各种电接点材料均各有所长和不足之处,因而靠单一的材料满足所有条件是不可能的。因此实际上是按照各种电路的要求充分利用各种材料的长处来进行选择。特别是在重弱电场合下使用时,首先最要的条件是接触稳定和开闭可靠,所以广泛使用化学上稳定,即耐变色性良好的金、铂族合金。
3、一般电气条件而以电流为主时电接点材料分类如下:
(1)30-50毫安以下时用金及金合金系电接点;(2)50毫安-20安用银合金系电接点、铂族合金系电接点、银氧化物系电接点;(3)20安心上用银氧化物系电接点。随着电流增大,由电弧造成的影响加剧,因此要求抗熔焊性、耐损耗性能优良的电接点材料。
4、另外,电接点材料中有类似铂族金属出现的那种特异现象(参见下表)。所以必须对此有所认识和采取相应的措施。
接点的特异现象;大气污染物质与材料特性见表2-01、2-02。 表2-01 电接点的特异现象
现象 原因 因素 对策
氧化、硫化反应 在大气中使用时,由于周围气氛中存在无机气体,电接点表面因化学反应生成膜,接触电阻随着皮膜的增加而增大,造成电路故障 O2、H2S、SO2 等
1、净化周围气氛,密封电接点;2、增加接触压力;3、实行带滑动的接触;褐粉(由磨擦而生成的聚合物) 在有机体存在的气氛中,有的金属,主要是铂族电接点滑动时,被电接点表面吸附的有机气体分子发生反应,由于摩擦与金属催化作用,生成褐色或者黑褐色的粉末状有机化合物 1、产生聚合物的金属:Pt、Pd、Ru、Ta、Rh、Mo、Cr2、产生褐粉痕迹的金属:Au、A-Pd合金3、不产生褐粉的金属:Ni、Ag、Fe、Cu、W、V、Zn
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