納米晶CuCr25和AgSnO2觸頭電性能研究.pdf

1、電觸頭作為開關(guān)電器的核心部件，其電、熱性能的改善與觸頭材料息息相關(guān)，故深入研究觸頭材料電性能對(duì)提升開關(guān)電器質(zhì)量具有重要價(jià)值。納米晶材料作為一種新興電接觸材料，目前對(duì)它的研究多集中在制備方法以及截流值、耐壓水平的測(cè)試等方面，對(duì)其綜合電性能的研究較少。與普通微晶材料相比，納米晶材料在分?jǐn)嗪烷]合燃弧長(zhǎng)短、長(zhǎng)燃弧與觸頭熔焊的關(guān)系、抗熔焊能力、觸頭表面形貌、元素成分變化等電性能方面的表現(xiàn)是否更為優(yōu)良，已有研究結(jié)果是否具有普遍適用性等仍需做深入探討

2、。
　　本文選取目前使用較為廣泛、具有較好應(yīng)用前景的納米晶 CuCr25和 AgSnO2材料為研究對(duì)象，進(jìn)行了兩組電壽命對(duì)照實(shí)驗(yàn)，一是真空環(huán)境中42V/10A電壓電流下納米晶和微晶 CuCr25觸頭，二是真空和空氣環(huán)境中28V/10A電壓電流下納米晶AgSnO2觸頭。利用直流穩(wěn)壓電源、觸點(diǎn)模擬裝置、真空罐等搭建實(shí)驗(yàn)主回路，利用采集卡、LABVIEW軟件等搭建采集回路，記錄觸頭電壽命周期內(nèi)的電壓、電流、拉壓力等數(shù)據(jù)，并開展了觸頭表面

3、微觀形貌觀測(cè)和微區(qū)能譜成分分析。
　　觸頭燃弧分析結(jié)果表明，納米晶觸頭的分?jǐn)嗪烷]合燃弧時(shí)間均明顯長(zhǎng)于微晶觸頭；熔焊發(fā)生與燃弧時(shí)間長(zhǎng)短之間的關(guān)系比較復(fù)雜，多個(gè)長(zhǎng)燃弧可能造成熔焊，但穩(wěn)定而低的燃弧時(shí)間也會(huì)造成熔焊的突然發(fā)生，即熔焊具有隨機(jī)性和突發(fā)性。
　　觸頭表面形貌分析結(jié)果表明，材料都為一致性的從陰極轉(zhuǎn)移到陽極，裂縫出現(xiàn)于所有觸頭陽極表面。真空中 CuCr25納米晶觸頭陰極呈均勻水紋狀，陽極熔融區(qū)呈松散顆粒擠壓狀；微晶觸頭陰極

4、燒蝕相對(duì)集中，陽極熔融區(qū)呈液體噴濺狀。納米晶AgSnO2真空中觸頭陰極出現(xiàn)斷層和熔渣，陽極有大量氣泡；空氣中觸頭陰極平滑，陽極有液體流動(dòng)痕跡。觸頭表面微區(qū)能譜成分分析表明，真空中 CuCr25納米晶觸頭熔融區(qū) Cr含量相對(duì)穩(wěn)定，微晶觸頭熔融區(qū) Cr含量比例明顯增大。真空和空氣中納米晶AgSnO2觸頭熔融區(qū)都出現(xiàn)了Ag和Sn元素的富集和偏析現(xiàn)象。
　　抗熔焊性能分析表明，真空中 CuCr25納米晶觸頭的抗熔能力能明顯優(yōu)于微晶觸頭，納

5、米晶 AgSnO2觸頭空氣中抗熔焊能力明顯優(yōu)于真空中。多數(shù)觸頭熔焊類型屬于閉合熔焊，占總?cè)酆复螖?shù)的75％；少數(shù)屬于分離熔焊，占總?cè)酆复螖?shù)的25%，且本實(shí)驗(yàn)分離熔焊全部發(fā)生于納米晶觸頭上。同時(shí)利用 CCD相機(jī)、位移傳感器等搭建了一套觸頭表面凸尖測(cè)試裝置，分析了研究觸頭電壽命實(shí)驗(yàn)中觸點(diǎn)表面凸尖長(zhǎng)度、觸頭最小間距與操作次數(shù)之間的關(guān)系等。
　　本文多角度探究了納米晶觸頭材料的電性能，研究成果對(duì)深入掌握納米晶觸頭電性能，對(duì)納米晶電觸頭材料的