Te含量对Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料组织及电接触性能的影响

采用合金内氧化法制备了不同Te含量的Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和光学显微镜(OM)分析了Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)微观组织,利用JF04C触点测试系统测试了铆钉型触点的电接触性能,分析了Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料的转移损耗情况,并利用扫描电镜(SEM)对电接触材料动静触点电弧侵蚀形貌进行了分析,分析Te的添加对材料性能和燃弧机制的影响。结果表明:Te的添加有助于细化晶粒,并且随着Te含量增加,Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)材料形成了波浪状组织,Te的加入未对Ag、SnO_(2)和In_(2)O_(3)的存在形式造成影响,材料的相组成包括Ag、SnO_(2)、In_(2)O_(3)、TeO_(2)和单质Te。随着Te含量增加,材料的接触电阻呈现先上升后下降再上升的趋势,当Te的添加量为0.75%时,接触电阻最低且最稳定,熔焊力平均值为26.6 cN,低于常规模拟继电器30.6 cN的分断力。Te的添加改变了材料转移模式,减少了电弧侵蚀表面喷溅状侵蚀形貌的出现,当Te的添加量为0.75%时,电弧侵蚀表面产生的“猪网油”状的网状结构和“桑葚”状结构,对Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)材料在持续高频直流场合抗材料定向转移及抗熔焊性能方面改善显著,过量添加则会恶化触点性能。

Cr_(2)O_(3)掺杂量对SnO_(2)压敏电阻微观结构和电气性能的影响

以SnO_(2)粉、CuO粉、Nb_(2)O_(5)粉、Cr_(2)O_(3)粉为原料,采用粉末冶金技术烧结制备(98.95-x)SnO_(2)-1CuO-0.05Nb_(2)O_(5-x)Cr_(2)O_(3)(x=0,0.01,0.02,0.03,0.05,物质的量分数/%)压敏电阻,研究了Cr_(2)O_(3)掺杂量对该压敏电阻微观结构和电气性能的影响。结果表明:随着Cr_(2)O_(3)掺杂量的增加,烧结试样的相对密度、收缩率、平均晶粒尺寸均先增大后减小,当Cr_(2)O_(3)物质的量分数为0.02%时相对密度和收缩率最高,Cr_(2)O_(3)物质的量分数为0.01%时晶粒尺寸最大,粒径分布最均匀;随着Cr_(2)O_(3)掺杂量增加,SnO_(2)压敏电阻的电压梯度增大,泄漏电流密度先减小后增大,非线性系数则先增大后减小,当Cr_(2)O_(3)物质的量分数为0.02%时,压敏电阻的泄漏电流密度最小,非线性系数最大,电压梯度较高,综合电气性能最好。

ZnO含量对AgCuOIn_(2)O_(3)SnO_(2)ZnO材料电接触性能的影响

实验采用原位反应合成法制备了4种ZnO含量不同的AgCuO(10)In_(2)O_(3)(2)SnO_(2)(2)ZnO(x),(x=0.5、1、1.5、1.8)电接触材料并制成电触头铆钉,通过XRD、SEM、JR04C触点测试机等测试手段,分析了ZnO含量对材料电接触性能的影响。结果表明:电流电压的同时增大,材料电弧侵蚀现象更为明显;ZnO含量对接触电阻、熔焊力、阳极损耗及材料转移有着不同规律的影响,ZnO含量为1.8%(质量分数)的触头具有相对稳定且较低的接触电阻,当ZnO含量为1.0%(质量分数)时平均熔焊力最低,随着ZnO含量的增大,阳极损耗及质量转移质量呈现先减小后增大的趋势,但ZnO含量对于燃弧能量的影响不明显;电弧侵蚀后的阳极表面形成凹坑,阴极表面形成凸峰,ZnO含量的不同,阳极表面侵蚀面积及侵蚀形貌略有不同。对比发现,添加一定含量的ZnO对于AgCuO(10)In_(2)O_(3)(2)SnO_(2)(2)材料的电接触性能有所提升。

In_(2)O_(3)掺杂量对锑基SnO_(2)压敏电阻电气性能的影响

以SnO_(2)粉、CoO粉、Cr_(2)O_(3)粉、Sb_(2)O_(5)粉、In_(2)O_(3)粉为原料,在100 MPa压力和1300℃温度下烧结制备(98.85-x)SnO_(2)-1CoO-0.05Cr_(2)O_(3)-0.1Sb_(2)O_(5-x)In_(2)O_(3)(x=0,0.05,0.10,0.15,物质的量分数/%)锑基SnO_(2)压敏电阻,研究了In_(2)O_(3)掺杂量对压敏电阻微观结构和电气性能的影响。结果表明:随着In_(2)O_(3)掺杂量的增加,锑基SnO_(2)压敏电阻的平均晶粒尺寸减小,密度先增大后减小,非线性系数、施主密度、界面态密度和势垒高度均先增大后减小,泄漏电流密度先减小后增大,电压梯度增大。当掺杂In_(2)O_(3)物质的量分数为0.10%时,压敏电阻的密度达到最大,为6.82 g·cm^(-3),综合电气性能优良,其电压梯度、非线性系数、泄漏电流密度、施主密度、界面态密度和势垒高度分别为851 V·mm^(-1),32.36,1.19μA·cm^(-2),4.4×10^(23)m^(-3),3.2×10^(16)m^(-2)和1.44 eV。

SnO_(2)添加剂对AgCuOIn_(2)O_(3)复合材料电接触性能的影响

采用反应合成法结合塑性变形工艺制备了不同SnO_(2)含量的AgCuOIn_(2)O_(3)SnO_(2)电触头材料,在JF04C触点材料测试机上对不同SnO_(2)含量的电触头材料进行电接触实验,研究了该材料的接触电阻、抗熔焊性和材料转移特性,并通过扫描电镜对试样阴/阳表面电侵蚀下的微观形貌进行了分析。结果表明AgCuOIn_(2)O_(3)SnO_(2)触头材料接触电阻小,当测试电压不超过12 V时,接触电阻随测试次数的增加呈现缓慢下降最后趋于稳定的趋势,当电压增大到18 V时,各试样的接触电阻均增大,且增幅程度不一。对于SnO_(2)含量不变的试样,熔焊力随着测试次数的增加呈现先增大后减小的趋势,材料的燃弧能量随电压的增大而增大,随着测试次数的增加呈锯齿形波动。电接触过程材料主要为阴极转移,材料的损耗量随SnO_(2)量的增多先增大后减小,阴/阳极触头表面呈凸凹状,且表面存在熔融金属液凝固状花样,材料转移主要以熔桥方式进行,当SnO_(2)含量在0.5wt%~1.0wt%时,电接触性能最为优异。

SnO_(2)增强相对AgCuOIn_(2)O_(3)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SnO_(2)含量的AgCuOIn_(2)O_(3)SnO_(2)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SnO_(2)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SnO_(2)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AgCuOIn_(2)O_(3)电触头材料的显微组织均匀性。在SnO_(2)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SnO_(2)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2.4μΩ·cm。添加SnO_(2)后各试样材料的硬度均显著升高,SnO_(2)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。

Bi_(2)Sn_(2)O_(7)掺杂对Ag/SnO_(2)材料界面润湿性及物理性能的影响

以化学共沉淀法合成的锡酸铋(Bi_(2)Sn_(2)O_(7))为改性组元,采用座滴法研究了Bi_(2)Sn_(2)O_(7)掺杂对Ag/SnO_(2)界面润湿角的影响规律,并利用机械合金化技术结合成型烧结工艺制备了Ag/SnO_(2)(x)-Bi_(2)Sn_(2)O_(7)(y)电接触材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、视频光学接触角测量仪、电阻测试仪、硬度计以及密度计等表征手段对材料的物相结构、电学及力学性能进行了表征。结果表明:所合成的Bi_(2)Sn_(2)O_(7)粉体呈无规则颗粒状,尺寸在1~10μm。Bi_(2)Sn_(2)O_(7)掺杂能明显改善Ag与SnO_(2)之间界面润湿性,并且Bi_(2)Sn_(2)O_(7)质量分数在16.7%时润湿角最小为82°。Ag与SnO_(2)之间的润湿角越小,Ag/SnO_(2)(x)-Bi_(2)Sn_(2)O_(7)(y)电接触材料的电阻率越低,尤其在锡酸铋掺杂质量分数为2%时电阻率达到最低值,为2.28μΩ·cm,致密度和硬度HV0.3达到最大值,分别为96.96%和900 MPa。