银基电接触材料在继电器中的应用研究

摘要

导体与导体之间的接触称为电接触，带有电接触的各类装置是电信号或电能传送的关键元件。近年来，随着通信业、汽车、各类电子产品的飞速发展，对各类继电器的需求增长非常迅猛，因而作为继电器关键元件的电接触材料具有很好的市场前景。理想的电接触材料必须具备良好的静态物理性能、动态物理性能和机械加工性能。研究表明，电接触材料中添加不同的添加剂可以使触头表面组织结构发生改变，从而改善触头材料的各种性能。
　　 本文采用粉末冶金法制备了添加稀土氧化物CeO2和La2O3的AgSnO2电接触材料，并对其导电性能及物理-机械性能进行测试，分析了稀土氧化物的种类、含量对AgSnO2材料组织和性能的影响。结果表明，AgSnO2触头材料的最佳稀土添加含量为2％左右。
　　 制备出了AgW、AgWC、AgSnO2、AgCeO2、AgLa2O3银基电触头材料。对制备的电触头材料的导电性、密度、硬度等静态物理性能进行测试和分析，并通过光学显微镜、环境扫描电子显微镜和原子力显微镜对表面微观组织进行表征。
　　 根据继电器国家标准设计并组装电触头材料动态性能测试试验系统，对AgW、AgWC、AgSnO2、AgCeO2、AgLa2O3电接触材料进行10万次动态开闭实验，测试了材料转移以及动态电性能。实验结果表明，通过10万动态开闭实验，AgW触头的材料转移最小为5.5mg，电导率下降较小。对动态试验后电触头表面的电侵蚀区域形貌进行了SEM和AFM表征，发现AgW触头表面侵蚀程度较小，耐电弧侵蚀能力较强。
　　 综合考虑电触头材料的静态性能，以及材料转移、电导率变化和电侵蚀形貌等动态性能指标，AgW触头材料的综合性能最佳，更适合作为继电器材料使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2电触头的工作状态

1.2.1闭合过程

1.2.2闭合导电状态

1.2.3分断过程

1.3电器对电触头材料的基本要求

1.3.4物理性质

1.3.5化学性质

1.3.6电接触性质

1.3.7其他性质

1.4电触头材料的分类

1.4.1弱电触头材料

1.4.2强电触头材料

1.4.3银金属氧化物电接触材料

1.4.4烧结银合金触头材料

1.5添加物对银基触头材料的影响

1.6稀土元素在电触头中的应用

1.6.1稀土的性质

1.6.2稀土的主要应用

1.6.3稀土元素的作用机制

1.7原子力显微镜在形貌分析中的应用

1.7.1基本原理

1.7.2原子力显微镜的特点

1.8本论文的研究内容

研究内容

本课题来源

第二章银基电触头材料的制备与研究

2.1引言

2.2电触头材料的制备工艺

2.2.1粉末冶金法

2.2.2反应喷雾法

2.2.3机械合金化法

2.2.4化学共沉淀法

2.2.5合金内氧化法

2.2.6预氧化合金法

2.2.7反应合成法

2.3实验方法

2.3.1制备工艺的选取

2.3.2实验药品

2.3.3实验设备

2.4 AgSnO2电触头的制备工艺

2.5本章小结

第三章银基电触头静态性能研究

3.1引言

3.2稀土元素对AgSnO2电触头性能的影响

3.2.1实验方案及结果

3.2.2稀土含量对AgSnO2触头电性能的影响

3.2.3稀土含量对触头密度的影响

3.2.4稀土含量对AgSnO2触头硬度的影响

3.2.5 AgSnO2稀土触头显微组织分析

3.2.6 AgSnO2稀土触头SEM和元素分布分析

3.3 AgW、AgWC触头材料的静态性能研究

3.3.1实验方案及结果

3.3.2 AgW和AgWC触头材料显微组织分析

3.3.3 AgW和AgWC电触头表面成分分析

3.4银基触头材料静态物理性能比较分析

3.5本章小结

第四章模拟继电器条件下电触头动态性能研究

4.1引言

4.2电弧能量作用及触头材料的响应

4.2.1电弧放电的过程

4.2.2架桥的形成

4.2.3开离电弧

4.3触头动态性能测试的国家规定

4.4动态性能测试系统的设计

4.5触头材料动态性能测试分析

4.5.1触头间材料转移分析

4.5.2触头导电性能分析

4.5.3触头表面形貌分析

4.6银基电触头材料的电侵蚀机制

4.6.1电侵蚀的主要形式

4.6.2银基触头的电侵蚀形貌特征

4.6.3电触头材料的粘附与熔焊

4.7本章小结

第五章全文总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢