Ni含量对AgNi电接触材料性能和电弧特性的影响

AgNi触头是一种工业上应用最广泛的电接触材料。采用粉末冶金方法制备了不同Ni含量的AgNi电接触材料,在直流阻性负载条件下(24 V,20 A,DC)测试触点电弧侵蚀行为。利用扫描电子显微镜、力学性能测试以及电接触测试系统研究Ni含量对AgNi触头材料的微观组织、电弧侵蚀形貌、力学性能、电接触性能的影响,揭示AgNi触头的电弧侵蚀机理。结果表明：Ni在Ag基体中呈纤维状弥散分布,随着Ni含量增加AgNi材料的强度和电阻率都增大,但塑性下降;随着Ni含量增加,AgNi触点接触电阻显著增加,抗熔焊性能下降。AgNi触点燃弧时间随Ni含量增加波动增大,但平均燃弧时间和燃弧能量没有明显增大,AgNi30的最大燃弧能量随分断次数增加明显。除了AgNi10以外,AgNi触点材料转移方向为阳极向阴极转移,转移量随Ni含量增加先增大后减小,电弧侵蚀后触点形貌为阳极形成凹坑而阴极形成凸点,且随着Ni含量增加,凹坑和凸点大而集中。     

AgSnO2电接触材料的制备和直流电弧侵蚀形貌特征

采用反应合成和热挤压方法制备出新型银二氧化锡电接触材料，运用X-ray分析了AgSnO2(10)材料的物相组成。在直流条件下进行AgSnO2(10)触点的电寿命实验，利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等实验手段对触点烧损后熔层表面进行元素成分分析，研究了熔层表面的微观组织结构。归纳出AgSnO2(10)材料的4种侵蚀形貌特征。     

Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料的抗电弧侵蚀特性研究

本文采用化学共沉淀法合成了La2Sn2O7/SnO2复合粉体,并通过粉末冶金法制备了Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料;研究了复合材料的抗电弧侵蚀性能,并对抗电弧侵蚀机理进行了探讨。结果表明：与Ag-SnO2相比,Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料经电弧作用后表面形貌较为平整,表现出较低的熔焊力。这可能是由于在电弧作用下La2Sn2O7的存在有助于提高熔池的粘度,同时Ag-La2Sn2O7/SnO2触点表面分布的“小汗珠”状颗粒物能够起到分散电弧能量的作用,从而可以降低侵蚀区域的温升、减小熔焊力,表现出较好的抗熔焊性能。 Ag-La2Sn2O7/SnO2有望作为一种环保型电接触材料得到广泛应用。     

不同SnO2含量的AgSnO2触头材料电弧侵蚀行为研究

采用粉末冶金法制备了不同SnO2含量的AgSnO2触头材料,研究了SnO2含量对AgSnO2触头材料电弧侵蚀行为的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）表征了AgSnO2触头材料电弧侵蚀形貌,对影响AgSnO2触头材料电弧侵蚀的因素进行了分析。结果表明：在电弧侵蚀过程中侵蚀优先发生在SnO2区域。随SnO2含量增多,燃弧时间依次增加,侵蚀面积逐渐减小,侵蚀坑变深,金属喷溅增强。     

反应合成AgSnO2电接触材料的电弧侵蚀特性研究

抗电弧侵蚀性能是衡量电接触材料好坏的一个重要指标.本文对采用反应合成技术制备的AgSnO2电接触材料进行电接触试验,并通过扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的形貌,对AgSnO2(10)材料在直流、阻性负载条件下的电弧侵蚀特征进行研究.结果表明,反应合成法制备的AgSnO2(10)电接触材料在电流≤20A条件下,材料由阴极向阳极转移;电流＞20A条件下,材料的转移方向反转.归纳出电弧侵蚀后的AgSnO2(10)的表面形貌特征.     

纳米掺杂Ag（SnFe）O2电接触合金的研究

利用化学共沉淀、高能球磨技术及热压烧结等方法制备出纳米掺杂Ag（SnFe）O2触头合金，通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和冷场发射扫描电镜（FESEM）等对合金触头及其燃弧性能进行了分析。结果发现：Fe元素的加入，使Sn02纳米颗粒在550℃以下焙烧制粉和750℃以下块体烧结成型时都未明显长大，保持在20nm左右，制备的触头合金呈现纳米第二相弥散均匀分布在Ag基体中。在模拟电弧侵蚀试验中，该合金电弧阴极斑点铺展在较大区域，形成多点燃弧形貌，有效降低燃弧时间和电弧电流，分散电弧能量，使阴极斑点没有明显的液体喷溅、Ag的蒸发和第二相的分解，同时非晶的纳米第二相与Ag的润湿性更好，可进一步增加熔体粘度，提高耐电弧侵蚀性能。     

Ag-GNPs 新型电接触材料的制备及其电接触行为

为阐明Ag-GNPs新型电接触材料的电弧侵蚀行为,采用粉末冶金技术制备了石墨烯纳米片质量分数为0.5%~2.0%的Ag-GNPs新型电接触材料,研究了Ag-GNPs材料的微观结构、密度、电导率,分析了材料电弧侵蚀后的质量损耗、表面形貌,探讨了材料的电弧侵蚀机制。实验结果表明,高含量的GNPs降低Ag-GNPs材料的密度和导电率,但可显著增加其力学性能。GNPs的密度与含量对熔池表面元素再分布有重要影响。高含量的GNPs更容易团聚和降低Ag-GNPs材料的电接触性能,特别是当Ag-GNPs材料中GNPs含量超过1.5%。GNPs含量为1.5%的Ag-GNPs电接触材料具有最佳的抗电弧侵蚀性能,DC 25/15A条件下电弧侵蚀后其质量损耗最低、侵蚀坑最浅。     

制备工艺对AgSnO_2(12)电接触材料组织与性能的影响

分别采用粉末冶金法和内氧化法制备了AgSnO_2(12)电接触材料,研究了制备工艺对AgSnO_2电接触材料微观组织、物理性能、加工性能和抗电弧侵蚀性能的影响。结果表明,内氧化法制备的AgSnO_2电接触材料组织致密、SnO_2颗粒在Ag基体内分布均匀,其显微硬度(Hv0.2)为109,抗拉强度为254 MPa,断后伸长率为18%。与粉末冶金法相比,内氧化法制得的AgSnO_2电接触材料具有更好的加工性能和抗电弧侵蚀性能。     

AgWC30电接触材料的电弧行为研究

对电弧基本行为的研究一直是电接触材料领域的研究重点,本研究以AgWC30触头为研究对象,借助高速摄像的手段,观测电触头对在不同工作条件下,电弧行为的基本特征和规律,并进行了定量测量研究。结果表明,电弧演化阶段经历起弧、稳定燃烧、迅速熄灭3个过程。起弧阶段存在多点起弧特征,并伴有明显的金属熔滴的喷溅行为,稳定燃烧阶段出现电弧的产生、长大和合并行为,最后电弧迅速熄灭。通过扫描电镜对燃弧后触头表面的形貌分析,判断触头表面存在以WC为骨架覆Ag的大量凸丘,凸丘与熔桥的产生和断裂行为有密切关系,触头分断过程中熔桥和电弧可同时存在,并存在一定的协助作用。     

改善电接触导电性能方法的探讨

本文叙述了导体在电接触处,接触电阻形成的机理。并且综合国内外有关电接触文献详细的介绍了在不同的接触形式下,改善电接触导电性能的方法。     

Bi2Sn2O7含量对改性Ag/SnO2电接触复合材料性能的影响研究

以SnO2、Bi2Sn2O7为增强相粉体,化学银粉为基体相,采用高能球磨辅助常压烧结工艺制备出系列Bi2Sn2O7改性SnO2增强银基复合材料。考察了Bi2Sn2O7含量、球磨时间、烧结制度对Ag/SnO2-Bi2Sn2O7复合材料物理性能的影响规律。结果表明：随着球磨时间从1h延长至12h,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7复合粉体从颗粒态向片状结构发生转变,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7复合材料的电阻率呈逐渐上升趋势而密度呈不断下降趋势。烧结温度的提升和Bi2Sn2O7掺杂量的增加均有助于降低Ag/SnO2-Bi2Sn2O7复合材料的电阻率,且当Bi2Sn2O7掺杂量为12 wt.%、烧结温度900℃时,样品Ag/ (12 wt.%) Bi2Sn2O7的电阻率达到最佳值2.24 μΩ·cm。循环50次的初期电弧烧蚀试验分析可知,相比于纯Ag/SnO2而言,Bi2Sn2O7改性样品表面的烧损面积并未快速扩展至整个表面,且当Bi2Sn2O7含量为6 wt%时,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7样品表面的烧损面积最小。而当Bi2Sn2O7含量为12 wt.%时, Ag/ (12 wt.%) Bi2Sn2O7表面烧蚀区出现了飞溅现象,这可能归因于其较低的表面硬度(82.38HV0.3)。     

LaSrCuO4粉体微结构对Ag/LSCO电接触材料性能的影响

以硝酸镧、硝酸铜、硝酸锶等为原料,分别采用固相法、溶胶-凝胶法和共沉淀法合成了不规则颗粒状(LSCO_g)、介孔状(LSCOm)和片层状(LSCOl)的LaSrCuO_4(LSCO)粉体。采用高能球磨并结合初压-初烧-热压工艺制备出Ag/LSCO电接触材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、金属电导率仪、维氏硬度计和电寿命试验机等对粉体形貌及电接触材料的物理和电学性能进行了表征。结果表明:与Ag/LSCO_(m)、Ag/LSCO_l材料相比,Ag/LSCO_(g)电接触材料表现出更加优异的物理性能,其电阻率为2.37μΩ·cm,硬度为800MPa,密度为9.32g/cm~3;但电学性能差异较小,其在AC220V12A开断状态下的燃弧能量为400 mJ、燃弧时间为23 ms,关合状态下的燃弧能量为1500 mJ,燃弧时间为68ms。Ag/LSCO电接触材料的主要失效形式是液滴喷溅,微裂纹和孔洞。     

AgSnO2电接触材料熔桥行为的高速摄像研究

本研究以AgSnO₂电接触材料为研究对象,借助高速摄像技术并与电接触试验机组成电接触-高速摄像试验体系,观测电触头对在不同负载条件下熔桥行为的基本特征和规律,并进行定量测量研究,同时通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对熔桥行为后触头表面的微观结构和元素分布进行分析。结果表明,AgSnO₂触头熔桥演化行为可分为接触区域熔化、熔桥稳定存在和熔桥失稳及断开三个阶段,熔桥和电弧现象可以同时存在,并且存在一定的协同和竞争关系,AgSnO₂触头材料的熔桥尺寸为微米级(0.027-0.295 mm),熔桥直径随电流的增大而增大,熔桥长度随电流的增大而减小,熔桥演化行为过程中熔桥形状依次表现为墩粗型、圆柱型和哑铃型,熔桥行为会改变触头的表面形貌和元素分布。     

SnO2实心球制备及其在电接触材料中应用

以结晶四氯化锡(SnCl₄.5H₂O)和氢氧化钠(NaOH)为原料,采用水热法在180℃下反应25h成功地制备了SnO₂实心微球,并通过高能球磨法将SnO₂实心微球与化学Ag粉混合,并进行压制、烧结等工艺处理。考察了表面活性剂种类、水热时间及PH值对SnO₂微球形貌的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和维氏硬度计、电导率仪等分析手段对产物的形貌、结构及物理性能等进行了表征。结果表明,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,反应温度为180℃、PH值13时,可以得到分散性良好的SnO₂微球,微球为实心状,球形度好,尺寸在1~4 μm之间;与Ag粉经压制、烧结后片材的电阻率为3.18 μΩ.cm、密度为71.5 g.cm_-3, 均比普通纳米SnO₂粉体与Ag制得的样品性能好。     

原位氧化工艺制备Ag-92SnO2In2O3电接触材料研究

以Ag-65SnIn-8熔炼雾化粉体为原料,采用原位氧化工艺制备了Ag-60SnO₂In₂O₃中间体粉体,与雾化纯银粉配比成Ag-92SnO₂In₂O₃材料,通过混粉-等静压-烧结-热压-挤压技术制备Ag-92SnO₂In₂O₃带材,再通过固相复合工艺制备所需要的Ag-92SnO₂In₂O₃/Cu/Fe电接点材料。相对比常规氧化工艺制备的Ag-60SnO₂In₂O₃中间体粉体制备的Ag-92SnO₂In₂O₃/Cu/Fe电接点材料,原位氧化工艺制备的Ag-92SnO₂In₂O₃/Cu/Fe电接点材料电阻率可达2.1μΩ.cm以下,硬度可达85~110HV;产品应用于380V,65A,功率因数0.7的电动机负载电路的热保护器中,电器寿命满足5000次分断要求,替代AgCdO/Cu/Fe电接点材料,实现环保,无镉化切换。     

多元复合改性Ag/SnO2触点材料的内氧化法制备与电气性能研究

为探究掺杂组元类型及含量对多元复合改性Ag/SnO2In2O3触点材料的内氧化法制备工艺、微观结构、显微硬度、温升、电寿命等电气性能的影响规律,采用中频熔炼-铸造工艺制备了改性AgSnIn合金,通过内氧化法制备了多元复合改性Ag/SnO2In2O3触点材料。利用AC-4电寿命型式试验平台对触点材料进行温升、电寿命性能评价。研究表明,改性Ag/SnO2In2O3材料的内氧化工艺优选参数为700 ℃,5 MPa,48 h。相比于Ni、Cu或Zn二元改性而言,Ni-Cu-Zn三元改性AgSn合金内部存在较大的微应变,相应的改性Ag/SnO2In2O3材料的显微硬度随着In元素含量的降低呈先上升后急剧下降。由0.47 wt.%镍,0.4 wt.%铜,0.43 wt.%锌和2.1 wt.%铟元素组成的改性AgSnIn合金可实现完全内氧化,相应的改性Ag/SnO2In2O3材料表现为最佳的显微硬度（1382.49 MPa）、最长服役寿命（28989次）和合适的温升（43.69 K）,这归因于显微结构中存在较大的微应变（19×10-3）和起到强化效应的晶界组织。经分析发现,在特定的In含量比例范围2.1~3.1 wt.%,改性Ag/SnO2触点材料的电寿命循环周期与显微硬度大小之间呈正相关性,这一结果将为Ag/SnO2触点材料的配方设计与电寿命性能预测提供新思路。     

SnO2 增强相对AgCuOIn2O3 电触头材料显微组织与性能的影响

采用反应合成法结合塑性变形工艺制备了不同SnO₂含量的AgCuOIn₂O₃SnO₂电触头材料,利用扫描电镜和金相显微镜表征了材料的微观形貌及显微组织,分析对比了不同SnO₂含量的材料金相组织及其增强相的分布均匀性,并利用X射线衍射分析了材料的物相结构。测量了材料的抗拉伸强度、硬度、电阻等性能。结果表明：添加适量的SnO₂能使组织中的孔隙尺寸缩小、其他缺陷明显减少。氧化物弥散分布在银基体中,极大地改善了AgCuOIn₂O₃电触头材料的显微组织均匀性。在SnO₂含量不变时,材料的电阻率随塑性变形程度增加而有所降低;随着SnO₂含量增多,电阻率呈现先降低后升高的趋势,最后趋于定值,约为2.4 μΩ·cm。添加SnO₂后各试样材料的硬度均显著升高,SnO₂含量为1%（质量分数）的材料具有最优的抗拉伸强度和延伸率。     

MeO掺杂AgSnO2电接触材料的结构与性能

采用机械合金化技术将不同用量的CuO或Fe_2O_3粉掺入银和SnO_2粉中制备Ag/SnO_2(x)-MeO(y)复合粉体,并辅以热压成型工艺制得Ag/SnO_2(x)-MeO(y)电接触材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、电阻测试仪、硬度计及拉伸试验机等测试仪器对材料的组织结构、物理和力学性能进行了表征。结果表明:随着掺杂剂用量的增加,Ag/SnO_2(x)-MeO(y)材料的密度逐渐降低,且CuO较Fe_2O_3更利于提高材料的导电性。2种掺杂剂均能显著改善Ag/SnO_2(x)-MeO(y)材料的塑性变形能力。Ag/SnO_2(11.2%)-CuO(0.8%)(也即CuO用量为0.8%)材料的电阻率达到最低值2.35μΩ·cm,延伸率约为9.1%,比Ag/SnO_2材料的延伸率提高近93.6%,综合性能最优。     

预热温度对AgCuOSnO2热挤压变形的影响：有限元模拟与实验

根据实验结果建立有限元模型,研究了不同预热温度对AgCuOSnO₂复合材料在热挤压过程中,应力、应变和显微组织的影响,并通过模拟计算验证实验结果。结果表明,提高预热温度将导致应力降低,颗粒弥散以及金属流动性增强,这有利于减小模具磨损深度,但会减弱CuO的纤维化程度。在轴向和径向上都出现了温度梯度,且两者的温度变化随热挤压的进行表现出相反的规律,提高预热温度可使径向温差为零。在800℃的预热温度下,坯料受热均匀,模具磨损较小,立方CuO能够充分纤维化,因此是AgCuOSnO₂复合材料热挤压的理想预热温度。     

AgSnO2触点涂层的组织与性能

采用高能球磨方法制备Ag-SnO₂复合粉末,将球磨粉末冷喷涂到铜基板上,能够获得几毫米厚度的较致密的AgSnO₂触点涂层。850 ℃退火后涂层发生进一步致密化并且在原始粉末颗粒边界形成富银区,涂层材料硬度略为降低。电弧侵蚀和电接触试验表明,冷喷涂的AgSnO₂涂层材料具有低而稳定的接触电阻,能够满足触点的基本性能要求。