微型繼電器用鍍金觸點材料粘接特性實驗研究.pdf

1、鍍金觸點材料現(xiàn)廣泛應用于微型繼電器等高可靠電接觸應用領域，然而其中帶來的冷粘失效問題已極大地影響了微型繼電器的質量與可靠性。本文通過開發(fā)觸點材料粘接特性實驗系統(tǒng)，分別從理論建模與實驗分析方法入手，針對球—平面接觸形式的鍍金觸點材料的冷粘特性進行了深入研究，進而確定了材料冷粘物理機制和影響冷粘特性的主要因素。
　　首先，設計了觸點材料粘接特性實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)以壓電陶瓷電機、光柵尺和精密滑臺組合作為致動單元，以高精密力傳感器作為接觸力

2、檢測手段，以手動直線滑臺和旋轉平臺作為三維位置及角度調整機構。同時，系統(tǒng)具有開路電壓、觸點電流調節(jié)功能和隔振功能。從而實現(xiàn)了微型繼電器用觸點材料柔性閉合和斷開運動過程的模擬，以及接觸力和接觸電壓信號的實時同步采集、處理。
　　其次，基于Hamaker假設、Lennard—Jones勢能定理和GW粗糙表面模型，建立了毫米量級曲率半徑的粗糙球—平面類型彈性接觸的物理模型，模擬分析了觸點間隙變化過程中的接觸力和表面形變，得到了觸點閉合過

3、程中存在的最大冷粘力。在此基礎上，理論分析了表面粗糙度、球面曲率半徑、鍍層材料和彈性模量對最大冷粘力的影響，并提出了減小冷粘力的方法。根據(jù)拉普拉斯公式計算了濕度環(huán)境下的毛細力，并與分子間作用力進行了對比。
　　此外實驗研究了鍍金觸點閉合斷開過程的冷粘力，觀測了鍍金觸點材料連續(xù)1萬次模擬動作過程的冷粘力特性。在此基礎上著重分析了表面粗糙度、球面曲率半徑、接觸壓力和鍍層材料對冷粘特性的影響，從而提出了減小冷粘力的有效措施。