触头材料现状及发展趋势
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钨铜合金电触头材料的最新研究进展宫鑫;任帅;李黎【摘要】钨铜合金因其导电导热性好、密度大、强度硬度高、耐电弧烧蚀性能优异,被广泛用作高压电器的触头材料.鉴于电力工业的不断发展对触头材料性能提出的更高要求,综述了提高钨铜电触头性能多种途径的最新研究进展;介绍了电弧对钨铜触头的烧蚀过程与机理;总结了现阶段混合式和包覆式钨铜复合粉末的制备方法.概述钨铜合金触头传统和新型制备工艺的研究进展,提出功能梯度材料和细晶/纳米材料是钨铜合金的发展趋势.介绍添加稀土元素、硬质颗粒、活化剂元素对钨铜触头进行掺杂改性的方法,并列举影响钨铜合金性能的其他因素;最后分析钨铜合金电触头材料的研究热点和存在问题.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2019(032)005【总页数】12页(P87-98)【关键词】钨铜电触头;电弧烧蚀;制备工艺;掺杂改性;综述【作者】宫鑫;任帅;李黎【作者单位】强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),湖北武汉430074;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),湖北武汉 430074;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TM241钨铜合金出现之后即用于高压开关电器的电触头材料,如今在真空、压缩空气、SF6、N2等不同气氛的交直流开关和断路器中,钨铜触头材料占有很大份额[1-2]。
钨铜合金在其他学科领域的应用也十分广泛,被用作电阻焊和电加工电极、电子封装和靶材、破甲弹的药性罩、飞机喉衬和燃气舵、飞行器喷嘴等[3]。
在电接触领域,触头材料的性能基本上决定了高压开关的发展趋势。
对材料性能的基本要求有:导电导热性好、耐压值高、分断电流能力强、截流值低[4]、耐电弧烧蚀、抗材料转移能力强、抗熔焊性能优良[5],以及接触电阻低而稳定、温升低、耐环境性[6]等。
钨铜合金是由钨与铜组成的既不互溶又不形成金属间化合物的假合金(pseudo-alloy)[7],正是这种组合使得钨铜合金同时具有钨和铜的多种优良性能[8]。
银基电接触复合材料简述一、银基电接触材料简介电接触元件亦称触头或接点,在高、低压电器中起着接通、分断、导流和隔离电流的作用,是高低压电器的关键元件之一。
电接触元件主要由电接触材料制成,电接触材料是影响开关电器触头系统工作可靠性的关键因素,它必须具有良好的导电、导热性及耐电弧烧损、抗熔焊、小的电磨损、低而稳定的接触电阻、不与使用介质起化学变化、有一定的强度和易于机械加工等通性。
银是贵金属,具有很高的应用价值。
它具有良好的方向性和延展性,历史上银广泛用于制作珠宝首饰和工艺品、银币;银具有良好的光敏感度,使银成为制作感光材料的关键物质;银具有优良的导电性和导热性,使其成为目前电接触材料、钎焊材料及电子浆料发展不可缺少的原料。
电接触复合材料是电工合金的关键功能材料,用于高低压开关触头,其性能直接影响到发电装备和输变电装备的技术水平。
银基电触头材料是广泛应用的电触头材料。
银具有最高的导电率和热导率,其氧化物在很低的温度下分解,故基本上不存在氧化问题。
但银太软,抗熔焊和耐电腐蚀性能差,还会发生极性转移。
故在银中添加元素形成银合金,或银与金属,非金属氧化物形成假合金,可提高电触头材料的抗熔焊性和耐电腐蚀性。
银基电触头普遍应用于各种低压电器,是低压电器的核心元件,广泛用于配电系统、家电、交通和控制机械设备中。
二、银基电接触材料制备方法1.细晶银(熔炼法)在纯银中添加微量镍,使其晶粒细化。
金属的晶粒越细,晶界面积越大,界面能也就越大,金属的强度和硬度就越高,同时塑性和韧性也越好。
细晶银的金相组织为晶粒细微而均匀。
2.银-金属氧化物(合金内氧化法)银中含一种或几种金属氧化物,可以显著提高抗熔焊性和抗电弧烧损性。
合金内氧化法是制造银-金属氧化物电触头材料的主要方法之一。
首先将银与金属熔炼成银-金属合金,合金可经热加工或冷加工,然后将其臵于氧化气氛中加热,在一定的温度、氧化分压条件下进行内氧化处理。
内氧化的现象是由于溶媒金属的溶质金属对氧的亲和力不同而发生的,在某温度下,氧溶解度较大的溶媒金属应该与比氧填充速度小的溶质原子组合进行内氧化。
所有这此触头特性都与材料有关。
根据分析的结论,可以提出对触头材料的综合要求,现将常用的触头材料分三类简要介绍。
一、纯金属材料(1)银(Ag)——纯金属中银的导电和导热都是最好的。
银在空气中不易氧化,在潮湿的介硫气体中易硫化。
银的氧化膜和硫化膜易分解,故接触电阻小且稳定,允许温度高。
银的熔点低,在强电弧作用下易喷溅,只适用于小功率电器触头,或在固定触中作镀银材料。
(2)铜(Cu)----铜的导电和导热性能仅次于银,与银相比有较大的硬度和强度,熔点较高,价格低,易加工。
缺点是易氧化,使接触电阻随温度和时间迅速增长。
现在,用纯铜作触头材料已较少见。
(3)金(Au)----金的导电和导热性次于银和铜,突出的优点是不氧化,接触电阻稳定。
金的缺点是价格贵,易于产生冷焊、变形和磨损,一般用于弱电触头或用作镀层。
(4)钨(W)------钨的许多性质和铂相近,但它有很高的硬度、耐热性和耐腐蚀性,因而它的抗电弧烧损、抗熔焊性能都很好。
缺点是在高温下形成不导电的氧化膜,需要很大的接触力才能破坏,故适用于大功率电器的触头。
二、金属合金材料(1)银合金----银常与金或钯组合成合金。
银-金合金能耐大气腐蚀,当金含量低于50%时能生成硫化膜,这种合金的可塑性好,易加工。
银-钯合金的性质类似于银-金合金,但它具有电阻率大而电阻率大而电阻温度系数小的特点,钯对银有保护作用,当钯的含量超过5 0%时不会硫化,加工性能也很好。
(2)金合金----金-镍合金的硬度比较大,但在电弧作用下易氧化,使接触电阻增大。
金-铂合金在常温下光泽不变暗色,加温时不氧化。
金-锆合金能显著提高硬度,也不氧化,但抗熔焊较差。
金-银-钯合金硬度高,不氧化,但易于形成桥转移。
(3)铂合金----铂-铱合金随铱含量的增加,其硬度和电阻率都增大,它的生弧参数较铂高,触头使用寿命长。
铂-钌合金具有更高的硬度。
(4)钨合金--钨-钼合金含钼为45%时,硬度和电阻率最大,而电阻温度系数最小。
交流接触器触头什么材料好交流接触器触头是一种重要的电气元件,用于控制电路的开闭,也被广泛应用在各种电力系统和工业设备中。
触头的材料选择对接触器的性能有很大的影响,下面将介绍一些常用的触头材料以及它们的特点。
1. 银合金触头材料:银合金是一种常用的触头材料,具有优良的导电性能和低的接触电阻。
银的导电性能在所有金属中最好,而合金的添加可以提高其硬度、耐磨性和抗氧化性能。
银合金触头适用于高电流和高频率的应用,如交流继电器和工业控制设备。
2. 镀铜触头材料:铜是一种导电性能优良的金属,具有良好的导电性和耐腐蚀性。
铜触头通常通过电镀方式制成,将铜层均匀地镀在其他金属上,以增加其导电性能和耐磨性。
铜触头适用于低电流和低频率的应用,如低压断路器和小型继电器。
3. 铜铁合金触头材料:铜铁合金是由铜和铁两种金属组成的合金,具有较高的导电性能和较好的机械强度。
铜铁合金触头具有良好的接触性能和耐磨性,适用于中等电流和频率的应用,如中压断路器和电力开关。
4. 镀银触头材料:银具有优良的导电性能和电氧化抗性,能够提供稳定的接触电阻和较长的使用寿命。
银触头通常通过电镀方式制成,将银层均匀地镀在其他金属上,以增加其导电性能和耐磨性。
镀银触头适用于高精度的应用,如高压断路器和高频开关。
除了以上几种常见的触头材料外,还有一些其他的材料如钨铜合金、铜钛合金和钨银合金等,它们在特定的应用领域中具有优势和特点。
不同的触头材料适用于不同的电流、频率和环境条件,选择合适的触头材料可以提高接触器的性能和可靠性。
总结来说,交流接触器触头的材料选择是一个关键的技术问题。
银合金触头具有良好的导电性能和耐磨性,适用于高电流和高频率的应用;铜触头具有良好的导电性能和耐腐蚀性,适用于低电流和低频率的应用;铜铁合金触头具有较好的机械强度和接触性能,适用于中等电流和频率的应用;镀银触头具有稳定的接触电阻和较长的使用寿命,适用于高精度的应用。
选择合适的触头材料有助于提高交流接触器的性能和可靠性,满足不同应用场合的需求。
电气触头采用的材料分类电气触头是一种用于电气设备和电气设施中传递电流的元件。
电气触头的质量和导电性能对设备的运行和安全性非常重要。
电气触头采用的材料不同,其性能和用途也会有所不同。
本文将介绍电气触头常用的材料分类。
1.铜合金铜合金是电气触头最常用的材料之一、铜具有良好的导电性和导热性,所以铜合金可以提供良好的电流传导性能和散热性能。
此外,铜合金具有良好的可塑性和机械强度,可以满足电气触头的制造要求。
常见的铜合金有黄铜、磷青铜等。
2.铝合金铝合金是另一种常用的电气触头材料。
与铜相比,铝的导电性能稍差,但其比铜轻,价格相对较低。
铝合金具有良好的强度和耐腐蚀性能,可以适应不同工况环境。
铝合金的使用可以减少材料成本,并在一些轻负荷或中小功率设备中应用广泛。
3.银合金银具有极好的导电性能,是电气触头材料中最佳的导电材料。
银合金通常应用于高要求的电气触头,如高压断路器和接触器等。
它具有低电阻、低压降和较高的耐熔化温度等优点。
然而,银合金的成本较高,因此在一些低压和低功率设备中,采用银镀层或银合金包覆的铜材料也能满足要求。
4.钨铜合金钨铜合金是一种常用的耐磨材料,常用于高速接触开关和开关触头。
钨铜合金具有高硬度、高熔点和良好的导电性能,可以满足高频率和高电流传导要求。
此外,钨铜合金还具有良好的耐磨性和耐腐蚀性能,在高负荷和高温环境下,能够保持稳定的工作性能。
除了上述常用的材料,还有其他一些材料也被用于电气触头的制造,如金、镍、钢等。
这些材料的选择取决于触头的具体要求,如电流大小、工作环境、耐磨性要求等。
总之,电气触头采用的材料可以根据导电性能、机械强度、耐腐蚀性、耐磨性等要求选择。
合理选择材料可以提高电气触头的性能和可靠性,保障设备的正常运行和安全性。
交流接触器的触头的材料交流接触器是一种常见的电器元件,用于控制电流开关和切换电路。
其触点材料对于接触器性能和寿命起着至关重要的作用。
本文将介绍交流接触器中常见的触点材料以及它们的特点和应用。
1. 银触点材料:银是一种常见的接触器触点材料,具有优良的导电性和导热性能。
银触点的主要特点是接触电阻小、稳定性高、寿命长。
银触点适用于大部分电流和电压范围,并且高频电路中也能有效地减少电磁干扰。
2. 铜触点材料:铜是另一种常见的接触器触点材料,具有较好的导电性能和热导性能。
铜触点主要适用于低电流和电压范围,如小功率电器或控制电路。
与银触点相比,铜触点的接触电阻较大,容易被电弧氧化,因此其使用寿命较短。
3. 铁触点材料:铁触点在交流接触器中的应用相对较少,主要用于某些特殊场合。
铁触点具有较好的导电性能和强度,适用于高电流和高压范围。
铁触点的主要缺点是易产生电弧,因此需要配合其他材料来限制电弧的产生和传播。
4. 钼触点材料:钼是一种高熔点金属,具有优良的电性能和耐高温性能。
钼触点适用于高频电路和高温环境中的接触器。
钼触点的主要特点是耐磨损、抗氧化、抗腐蚀。
由于钼触点价格较高,一般在高要求的工业和航天领域中使用。
5. 合金触点材料:合金触点是将不同金属合金化得到的触点材料,具有优良的综合性能。
合金触点通常由银合金、镍合金、钨合金等组成,能够在较大的电流和电压范围内保持良好的接触性能。
合金触点的特点是接触电阻小、使用寿命长、抗氧化、耐腐蚀等。
总结起来,交流接触器触点的材料有银、铜、铁、钼和合金等。
不同材料具有不同的特点和适用范围,选择合适的触点材料对于确保接触器的稳定性、可靠性和寿命具有重要意义。
在实际应用中,需要根据具体的电流、电压和环境条件等因素进行选择。
我国环保型电触头材料研发现状及实际应用目前,我国环保型电触头材料的研发已取得了一定的进展,并在实际应用中得到一定程度的推广。
环保型电触头材料主要是指替代传统银鹅卵石电触头材料的新型材料,具有无毒、无铅、无污染、易加工等特点,对保护环境具有重要意义。
首先,我国在环保型电触头材料的研发上已取得了一些重要的突破。
目前,我国已经成功研发出了多种环保型电触头材料,包括硒化钡、氮化硼、碳化硅等。
这些新型材料不仅能够替代传统的银鹅卵石材料,而且具有更好的导电性能和机械性能,能够更好地适应高温、高湿等恶劣环境条件。
其次,环保型电触头材料的实际应用已经开始逐渐扩大。
目前,环保型电触头材料已经被应用于汽车行业、家电行业、电力行业等多个领域。
比如,在汽车行业中,环保型电触头材料被广泛应用于汽车发电机、汽车电动窗等零部件中,可有效减少环境污染和健康风险。
在电力行业中,环保型电触头材料被应用于变压器、断路器等电气设备中,提高了设备的安全性和可靠性。
然而,与国外相比,我国在环保型电触头材料的研发和应用上仍存在一些差距。
首先,目前我国的环保型电触头材料研发主要集中在学术研究层面,应用于实际生产中的情况相对较少。
其次,我国环保型电触头材料的生产工艺还不够成熟,产品的品质和稳定性还需要进一步提高。
此外,环保型电触头材料的成本相对较高,限制了其在大规模应用中的推广。
为了促进我国环保型电触头材料的研发和实际应用,需要采取一系列的措施。
首先,应加大对环保型电触头材料的科研投入力度,提升研发水平和技术实力。
其次,应加强学术界、工业界、政府部门之间的合作,形成良好的研发与应用体系。
此外,还需要加强环保型电触头材料的标准制定和监管,推动其规范化和产业化发展。
最后,需要加强对环保型电触头材料的宣传和推广,提高社会对环保型电触头材料的认知度和接受度。
综上所述,我国在环保型电触头材料的研发和实际应用方面已经取得了一定的进展,但与国外相比仍存在一定差距。
2023年钨基高压电器触头行业市场分析现状钨基高压电器触头是以钨为基础材料的高压电器接触部件,广泛应用于电力系统、电力传输设备、工业自动化设备等领域。
钨基高压电器触头具有优异的导电性能、高耐磨性、低烧蚀性等特点,可以在高温、高湿度、高压力等恶劣环境中稳定运行,因而受到广泛的关注和应用。
目前,钨基高压电器触头市场呈现以下几个现状:1. 市场规模较大:随着电力行业的发展和需求的增长,钨基高压电器触头的市场规模不断扩大。
电力系统升级换代、电力传输设备的增加以及工业自动化设备的普及都推动了钨基高压电器触头市场的发展。
2. 技术水平稳步提升:随着科技的进步和技术的创新,钨基高压电器触头的制造工艺不断改进,产品的质量和性能逐步提升。
各大企业通过引进国外先进技术、自主研发和创新,不断提高产品的可靠性和稳定性,满足市场需求。
3. 产品应用领域不断扩展:随着工业自动化程度的不断提高,钨基高压电器触头的应用领域也在不断扩展。
除了传统的电力系统和电力传输设备,钨基高压电器触头还广泛应用于新能源领域、轨道交通、航空航天等高科技领域。
4. 市场竞争加剧:随着市场规模的扩大和市场需求的增加,钨基高压电器触头市场的竞争也日益加剧。
国内外的企业纷纷进入这一领域,提高产品质量和性能,降低产品价格,以争夺市场份额。
同时,钨基高压电器触头行业的技术壁垒较高,新进入者需要具备一定的技术实力和资金实力。
5. 市场发展潜力巨大:虽然钨基高压电器触头市场已经取得了较好的发展,但仍然存在巨大的发展潜力。
随着电力系统的升级和改造、电力传输设备的增加、工业自动化水平的提高等,钨基高压电器触头市场需求将继续增长。
总体而言,钨基高压电器触头行业市场正呈现出规模扩大、技术提升、应用领域扩展、竞争加剧和发展潜力巨大的特点。
随着电力行业的发展和需求的增长,钨基高压电器触头市场将继续保持良好的发展态势。
3天津市自然科学基金资助项目(43614030006) 张尧卿:1981年生,硕士研究生,主要研究方向为电子功能材料 Tel :022********* E 2mail :y.q.zhang @AgSnO 2电接触材料研究概述3张尧卿,郑 冀(天津大学材料科学与工程学院,天津300072) 摘要 分析了AgSnO 2电接触材料替代有毒的AgCdO 材料进程中存在的主要问题。
综述了国内外AgSnO 2电接触材料的最新制造工艺及其优缺点。
通过对目前国内外电接触材料行业发展状况的对比分析,探讨了AgSnO 2电接触材料的研究和发展趋势。
关键词 电接触材料 AgSnO 2 研究进展 制造工艺 电触头行业A R evie w on the Development of AgSnO 2Contact MaterialZHAN G Yaoqing ,ZH EN G Ji(School of Material Science and Engineering ,Tianjin University ,Tianjin 300072)Abstract Main problems in the process of substitution of poisons AgCdO by AgSnO 2contact materials areanalyzed.We generally illustrate the advanced manufacturing technologies at home and abroad.Their merits and demerits intro 2duced as well.After a comparison between the development situation of contact material industry in China and foreign coun 2tries ,we give an exploring discussion on the research and development tendency of electrical contact material.K ey w ords electrical contact material ,AgSnO 2,research progress ,manufacturing technology ,electricalcontact industry0 前言任何一个电系统都是将承载着信号或者能量的电流从一个导体通过导体与导体的接触处传向另一个导体。
银烧结发展趋势
银烧结是一种制造银触头和银导体的技术,在电子、电力和能源等领域有广泛应用。
随着科技的不断发展,银烧结技术也在不断进步,以下是银烧结的发展趋势:
1.高温烧结技术的研发和应用:高温烧结技术可以进一步提高银烧
结产品的性能和可靠性,特别是在高温、高压和高湿度的环境下。
因此,高温烧结技术的研发和应用将是未来银烧结发展的重要方向。
2.纳米银烧结材料的制备和应用:纳米银烧结材料具有优异的导电、
导热和加工性能,可以广泛应用于电子、能源和环保等领域。
制备高质量、低成本的纳米银烧结材料是未来的重要研究方向。
3.环保型银烧结材料的研发和应用:随着环保意识的不断提高,环
保型银烧结材料的研发和应用也越来越受到关注。
环保型银烧结材料应该具有低毒性和低成本等特点,同时在使用过程中不会对环境造成负面影响。
4.新型银烧结设备的研发和应用:新型银烧结设备的研发和应用可
以提高生产效率和产品质量,同时降低生产成本。
例如,采用智能化的烧结设备可以实现自动化生产,提高生产效率;采用高精度控制设备可以实现高精度、高质量的银烧结产品。
5.银烧结在新能源领域的应用:随着新能源产业的快速发展,银烧
结在新能源领域的应用也越来越广泛。
例如,在太阳能光伏发电
领域,可以采用银烧结技术制造太阳能电池板中的电极和导电线路;在风力发电领域,可以采用银烧结技术制造风力发电机中的轴承和触头等关键部件。
总之,随着科技的不断发展,银烧结技术也在不断进步。
未来,银烧结将会在更多领域得到应用,同时也面临着环保、成本等方面的挑战。
因此,需要不断加强技术研发和创新,推动银烧结技术的可持续发展。
电触点材料研究报告随着电子技术的不断发展,电器设备的使用越来越普遍,而电触点作为电器设备中的重要部分,其质量的好坏直接影响着设备的使用寿命和安全性能。
因此,电触点材料的研究与开发一直是电子工程领域的热门话题。
一、电触点材料的分类电触点材料主要分为金属材料、合金材料、合成材料和复合材料四类。
1.金属材料:金属材料是电触点中最常用的材料之一,其主要成分为铜、银、钨等。
其中,铜是最常用的电触点材料之一,它的导电性能好、成本低,但耐磨性差。
银的导电性能比铜好,但成本较高。
钨的耐磨性好,但导电性能较差。
2.合金材料:合金材料是由两种或两种以上金属组成的材料。
常用的合金材料有铜钴合金、铜钴铁合金、铜锡合金等。
合金材料的优点是具有较好的导电性能和耐磨性能。
3.合成材料:合成材料是由多种材料制成的材料。
常用的合成材料有碳化钨、氮化硼等。
这些材料的导电性能和耐磨性能都比较好。
4.复合材料:复合材料是由两种或两种以上材料组成的材料。
常用的复合材料有铜基复合材料、银基复合材料等。
复合材料的优点是具有多种材料的优点,如导电性能好、耐磨性能好等。
二、电触点材料的性能要求电触点材料的性能要求主要包括导电性能、耐磨性能、抗氧化性能、焊接性能等。
1.导电性能:电触点材料的导电性能是其最基本的性能要求。
导电性能好的材料可以保证电器设备的正常运行。
2.耐磨性能:电触点材料的耐磨性能是其重要的性能要求之一。
耐磨性能好的材料可以延长电器设备的使用寿命。
3.抗氧化性能:电触点材料的抗氧化性能是其必要的性能要求之一。
抗氧化性能好的材料可以防止电触点氧化、生锈等情况的发生。
4.焊接性能:电触点材料的焊接性能是其必要的性能要求之一。
焊接性能好的材料可以保证电触点与电器设备的连接牢固、不易脱落。
三、电触点材料的研究现状目前,电触点材料的研究主要集中在提高材料的导电性能、耐磨性能和抗氧化性能等方面。
1.提高导电性能:为了提高电触点材料的导电性能,研究人员采用了各种方法,如添加导电剂、优化材料的结构等。
低压电器常用的触头材料、各自性能、应用电触头是仪器仪表、电器开关中非常重要的接触元件。
高压输变电间大容量超高压发展, 低压配电系统与控制系统对自动化水平、灵敏程度要求的提高以及电子工业产品的更新换代, 都对触头材料提出了新的要求。
电触头在开闭过程中产生的现象极其复杂, 影响因素较多, 理想的电触头材料必须具备良好的物理性能、力学性能、电接触性能、化学性能、加工制造性能等。
国外对电接触元件和材料的研究已有六七十年的历史。
早期的触头材料多采用纯钨、纯钼、纯铜及贵金属银, 以后开始研制复合触头, 目前研究比较多的是低压电器银基触头材料、双层或多层复层触头材料、真空开关及其它封闭开关用触头材料等。
我国从1956 年开始研究和生产触头材料, 经过40 多年的发展, 目前可生产银基触头材料、钨基触头材料、铜基触头材料、贵金属基弱电接点材料等。
1 铜基触头材料1.1 铜钨系触头材料铜钨系触头材料具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性、强度高等优点。
但由于其开断能力不大, 只适用于小容量的真空断路器和真空接触器。
近几年随着触头结构和灭弧介质的改进, 铜钨触头的开断容量有了很大提高, 如在少油断路器中达到了1200MVA。
在铜钨合金中添加镍可使其抗电弧腐蚀性能得到进一步提高。
1.2 铜铋合金触头材料铜铋合金具有良好的抗熔焊性、较低的截流值、一定的开断能力。
但因强度低、电弧侵蚀大, 故触头寿命较短, 可用于20kV 以下的真空断路器中。
为满足更高电压等级及分断更大电流的要求, 美国研究了CuBiAl( 12% Al, 1% Bi, 质量分数) 合金, 这种合金耐电压能力是铜铋( 0.5%Bi) 合金的3 倍, 抗熔焊能力也很强。
为提高分断容量, 日本又研究了CuTeSe 触头材料, 这种触头开断能力大, 损蚀率小。
1.3 铜铬材料铜铬材料的特点是耐电压水平高、分断容量大、有很强的吸气能力、耐损蚀特性好、截流值不太高。
但就某单一方面的性能, 铜铬触头还存在明显不足,如耐压不如铜钨合金, 抗熔焊性略逊于铜铋合金, 截流值则高于银钨合金, 而且, 由于铜与铬的互溶性差, 通过烧结收缩致密化有一定困难。
触头材料现状及发展趋势电工,电气,电子,通讯,航天,军工近年来上海浙江及国内外电触头材料研制历史、现状、存在的主要问题以及发展趋势;当今国际上先进的工艺:雾化法、纤维强化法、包覆法、纳米技术以及环保型触头材料的研究。
电触头材料制造工艺有两大类:1)合金熔炼内氧化;2)粉末冶金。
根据制造工艺其产品也可以分为内氧化触头和粉末冶金触头两大系列。
由于接触器、继电器等操作频繁的电器要求触头耐电磨损既电寿命长,一般采用熔炼内氧化产品;而承担分断大电流的开关,则要求触头有高的抗熔焊特性,一般采用粉末冶金产品。
电器开关功能、电流等级等要求不同,而选用的材料也不同。
另外,选用非对称配对能提高材料的使用寿命。
随着现代工业的高速发展,控制电器工业化、智能化水平越来越高;高压输变电网络负荷日益增加、低压配电系统和控制系统不断发展以及电子工业产品的更新换代。
电器产品向大容量、小体积方向发展,随之对电器产品的心脏元件——电触头材料提出了更高的要求,要求材料在极大的电弧热和焦耳热的情况下,不发生熔焊,机械磨损及耐电磨损性能好;在分断过程中产生的金属飞溅不宜过多,燃弧时间不宜太长;在直流使用环境下,抗熔焊性好,接触电阻低而稳定。
电触头在电器中承担接通、承载和分断正常电流和故障电流的功能,故要求其接触电阻低、动作可靠、寿命长等等。
由于电器使用条件差别很大,因此,对触头材料提出多种多样的性能要求。
但对各种性能要求,没有一种触头材料能完全满足,故必须根据各种材料的不同特点加以选用。
据有关资料报道,国外从上世纪二三十年代开始研究并制造电触头材料及电接触元件。
目前,国际上主要生产触头材料的国家有美国、德国、法国、英国、日本、奥地利,制造技术都比较先进。
目前,产品有AgCdO、AgZnO、AgSnO、AgCuO、AgPt、AgCu、Ag Ce、Ag W、Ag WC、Ag C、AgNi、Ag Mo、Cu W、Cu WC、Cu C、Cu Cr等十几大类,几十种产品。
上海从解放初期受美商GE爱迪生电器公司电器产品在国内的使用,也开始研究并制造Cu W、Ag W触头。
是我国最早研究生产电触头的地区。
目前,上海从事电触头研究生产有一所大学、一家研究所、十六家生产企业。
产品种类除Cu Cr外,基本与国外相同。
2008年产值16亿元。
行业现状目前,上海地区研究生产电触头材料的单位主要有:上海电器科学研究所合金分所、上海人民电器总厂触头分厂(原合金材料总厂)、上海肖泾合金有限公司、上海金茂实业公司电器触头厂、上海中希电工合金有限公司、上海康航公司、上海海峰电工合金厂,温州仁荣合金有限公司等;现有职工总数约10000余人,工业产值:2008年160000万元,有大型水雾化装置3台,600t以上的热挤压机13台,冷等静压机33台,各种型号的混粉机10余台,6.3t~200t的油压机50余台,单面、双复压制自动压机20余台,烧结炉60余台,各种型号铆钉机(包括双复、三复)240余台,年生产能力约1500t。
上海大学材料学院正在研发触头材料新工艺。
上海电器科学研究所合金分所经过30年的研究、开发,产品已应用于低压电器、船用电器、汽车电器、机车电器、信号电器及家用电器。
触头产品的品种有:①熔炼内氧化系列:银氧化镉、银氧化锌、银氧化锡;银氧化铜②粉末冶金系列:银钨、银碳化钨、银碳化钨石墨、银石墨、银镍、银氧化锡、银氧化镉、银氧化锌、银镍石墨、铜钨、铜碳化钨、铜石墨③线材:银氧化锡(8%~12%)、银氧化锌(8% ~10%)、银氧化镉(8%~12%)、银镍(10%~30%)、银铬、银铜、银石墨(10%);④铆钉:整体、复合、无脚铆钉及特殊形状铆钉。
因此,其品种已基本与国外大公司相同,产品性能已接近或达到国外先进水平,研发程度与国外同步,同时,已建立了中试生产基地,年生产能力约50t。
但工业化生产装备与国外有一定差距。
现有630t热挤压机、冷等静压机各1台,10kg、20kg、50kg真空熔炼炉各1台,30kg高频熔炼炉2台、500kg中频熔炼炉两台,500kg、750kg锻造设备各1套,热、冷轧机7台、各种吨位冲床6台、内氧化炉15台、月产500kg制粉装置1套、各种型号混粉机5 台、粉末自动压机6台、各种吨位压机12台、烧结炉8台、拉丝机5台、铆钉成型机3台以及模具加工设备。
上海人民电器总厂触头分厂于1981年进口美国西屋公司的烧结炉、覆带式烧结炉及生产技术;从日本中外电气工业株式会社引进生产银基复合触头的全部技术和关键设备,能批量生产各种触头材料,产品有熔炼内氧化、粉末冶金、铆钉型三大系列,年生产能力约300t。
上海肖泾合金有限公司(原上海肖泾无线电元件厂)于2002年改制为股份制企业。
主要产品有粉末冶金、铆钉型两大系列,年生产能力约200t。
上海中希电工合金有限公司(原上海天马贵金属复合材料厂)是一家民营股份制企业,主要产品有银合金线材、铆钉型触头、焊料,年生产能力约300t。
温州仁荣合金有限公司(原乐清市仁荣金属材料有限公司)引进国际先进的复合生产线专注于贵金属复合材料,电工合金电触头材料,银铜复合带材带材冲压件等产品,年生产能力约100t。
上海地区触头材料生产技术、质量水平在国内处于领先,能满足国内电器行业及新产品开发对触头处理的需求。
随着我国市场经济改革不断深化,以及中国加入WTO以来,上海的电器行业受到国内外同行的抢滩,引发产品价格战,许多中、低档产品供大于求,导致国营企业的资金周转困难,拖欠款严重,上海制造的产品明显萎缩,生产大幅度下降。
由于种种原因,许多企业都不景气。
上海地区的触头材料生产厂家也不例外,近年,年实际生产量约60t,应收货款3000多万元,严重影响企业的发展。
面对困难,一些企业强化内部管理,特别近几年,企业对产品质量引起很大重视,纷纷建立一套质量管理体系,对产品进行结构调整,对技术人员、操作工人进行业务知识、操作技能培训,大力提高企业人员素质,抓紧开发适合市场需求的新产品、工艺,为企业度过难关作出了艰苦的努力。
国内行业现状目前,我国触头材料行业有4~5所大学开始研究新产品、新工艺:有3个从事研发、中试生产的研究所、1家独资企业、有一定生产规模的企业约50家,这些企业主要集中在华东、华南地区。
近几年来,一些国营企业在经济市场的大浪中被淘汰出局,由于种种原因相继倒闭,转制,兼并,而民营企业像雨后春笋般不断发展、壮大。
这几年,受我国城乡电网改造的拉动,电器开关供不应求,相关的触头产量大幅度增加。
现有职工人总数2万余人,固定资产12.5亿元,生产高、低压触头产品480t以上,工业总产值约50亿,销售额40亿,其中有几家的产品外销。
电工合金行业技术创新将更为活跃,绝缘材料市场需求仍将保持稳定增幅一、市场需求仍持续强劲,但需求差异化将更为显著基于我国发电输变电、加工制造、汽车制造和房地产等产业的发展,电工合金行业产品的需求仍然保持旺盛。
据2008年的统计数据,工业总产值和销售收入增幅仍保持在30%以上,2005年受欧盟《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质旨令》的影响将日益显著,低压电触头材料增幅低于2003年和2004年,但全行业增幅变化不会太大,略低于2004年,约为30%。
由于受“欧盟指令”的影响,目前电工合金行业仍以银氧化镉系电触头材料为主(占60%)的电触头材料市场将出现明显的需求差异:外资、合资以及产品外销量较大的电器企业率先寻求替代含有害物质镉的银氧化镉的新型电触头材料,市场竞争的焦点转向替代品的研发和先进生产技术的竞争。
然而,不含有害物质的银氧化锡系电触头材料的生产和应用在欧洲已较为成熟,已广泛应用于接触器、断路器和继电器等电器开关中。
因此,电触头材料生产企业将面临国外同行先进企业参与国内电触头材料市场竞争的严峻挑战。
二、市场需求的变化,加速技术创新与应用进程由于“欧盟指令”实施期限的临近,电触头材料生产企业当务之急是加速银氧化镉系电触头产品的替代品(如银氧化锡、银氧化锌等)的研发;替代品生产技术(如超细晶粒金属氧化物制造技术、电触头材料制造和后加工技术及表面处理技术等关键、重要技术)的开发;替代品的应用试验与研究;替代品的产品标准和检测方法的研究。
2005年是电工合金行业技术创新或技术进步空前快速的一年。
然而,我国的银氧化锡系电触头材料的研发、生产和应用都还处于初级发展阶段,要在短期内赶上国外先进企业的水平,我们的任务还很艰巨。
三、电触头产品结构将有重大调整,专业化水平将上新台阶行业银氧化锡等新型电触头替代银氧经镉触头达到一定的比例,对于外资、合资以及产品外销量较大的电器产品可望超过50%,行业产品结构出现重大调整。
在产品结构调整过程中,电触头材料的生产技术及其专业化程度将上一个新台阶。
行业企业的竞争将出现优胜劣汰、重新“洗牌”的新局面。
围绕国家重点支柱产业,今后将发展多系列、高性能电工合金产品。
电触头材料将越来越多地采用自动化生产线,进一步向元件化方向发展,开发先进、实用、高效的专用工装设备,提高产品的可靠性、稳定性、耐腐蚀等性能。
在真空触头方面发展高电压、大电流、低截流水平的产品。
永磁材料则进一步发展高性能铝镍钴产品、Y35铁氧体以及具有高性能、低温度系数、抗氧化腐蚀的钕铁硼、钐钴等系列产品。
开发抗氧化性稳定的、具有高膨胀和低膨胀组合层的高温热双金属、超高电阻、电热合金等新型材料品种。
随着我国市场经济体制的确立和改革开放的深入进行,最近国家已决定从2000年起放开国内白银市场,转而采取鼓励银产品出口的政策,这将为国内银基触头材料生产企业带来新的挑战,使竞争更加激烈,国内企业要在外资企业的挑战中发展、壮大自己,将会经历一场艰苦的生存竞争。
但同时也打开了银基触头出口国外的大门。
这将使国内电工合金行业的竞争趋向国际化,带来新的竞争特点和发展机遇。
制造高质量的电工合金不但有助于制造品质优良的电工产品,而且可大大节约能源和原材料。
所以电工合金的品种、质量、工艺技术水平已成为电机、电器等工业产品水平的标志之一。
触头产品国外市场需求量之大,前景广阔。
主要原因是国外要求铁氧体性能高,而国内目前只能大量生产中、低档产品;铝镍钴国外性能要求高,异型且批量大,国内由于工艺装备的限制,目前出口量还不大;钕铁硼出口国外市场的前景最好。
目前国外原材料市场已开始短缺,是我们抓住机遇、占领市场的好时机,抓住当前国外企业想挤进中国市场的时机,与国外先进企业联合,借助其技术力量发展壮大自己,在国内外市场竞争中取得自己应有的地位。