SnO2粒度对AgSnO2触头材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了6种SnO2粒度的无掺杂AgSnO2和AgSnO2/La2O3两种触头材料,研究了SnO2粒度对两种AgSnO2触头材料物理性能和电接触性能的影响。结果表明,当SnO2粒度分别为1 000 nm和500 nm时,无掺杂AgSnO2和AgSnO2/La2O3两种触头材料的硬度适中,导电率较大,接触电阻和燃弧能量均较小且较稳定。通过选择合适的SnO2粒度,可改善AgSnO2触头材料的性能。

我国AgSnO2电触头材料发展与现状

电触头材料是开关电器的关键元件，在电能的转换、输配、控制与调节过程中起着重要的作用，其性能的好坏直接影响开关电器的寿命及可靠性。

AgSnO2电接触材料的研究进展

简要回顾了AgSnO2电接触材料的发展历史,并重点从制备工艺和优化改性两方面对国内外研究进展进行了总结,对比、分析了国内外AgSnO2电接触材料各种制备技术的优缺点及使用条件,归纳了添加剂复合、表面包覆和纳米技术3类改性方法对AgSnO2电接触材料性能的影响及相应改性机理,最后提出了AgSnO2电接触材料今后的发展方向。

电流等级对掺杂AgSnO2触头材料电接触性能的影响

采用粉末冶金法制备了AgSnO2、AgSnO2/Bi2O3、AgSnO2/TiO2三种触头材料。对制备的触头材料在DC 14 V条件下的不同电流等级进行电接触性能测试,得到接触电阻和燃弧能量参数,分析DC 14 V电压、不同电流等级下各掺杂AgSnO2触头材料电接触性能表现。结合显微组织分析结果,确定各掺杂AgSnO2触头材料在DC14 V电压下的最适用电流范围。结果表明,随着电流水平的增加,AgSnO2/Bi2O3与AgSnO2材料的接触电阻均呈现先增大后减小的趋势,AgSnO2/TiO2材料的接触电阻则呈现波动性减小的趋势,三种材料的电弧能量持续增大。添加剂的加入对AgSnO2触头材料的电接触性能有一定的改善作用。三种材料中AgSnO2/Bi2O3综合性能表现更为优异,并且在20 A的电流水平下具有最佳的整体性能。

Y-W掺杂AgSnO2触头材料电性能理论研究

为提高AgSnO2材料的导电性,对SnO2材料进行掺杂研究。利用第一性原理,通过原子替代的方法,分别用Y、W元素单掺SnO2以及共掺的形式,将SnO2中的Sn元素以16.7%的比例进行原子替换,计算掺杂后SnO2的晶格参数、能带结构、态密度和电荷布局。结果表明:掺杂后的SnO2晶胞,体积增大。通过能带和态密度分析得出,单掺与共掺之后的材料导带底部和价带顶部均向费米能级靠近,共掺后Y的4d轨道使导带宽度变窄,Y的4d轨道和W的5d轨道同时作用,形成杂质能级,帮助电子跃迁,导电性增强。共掺后原子的成键方式改变,新生成Y—O键和W—O键。共掺后的材料比单掺更能增加SnO2的导电性,为之后AgSnO2触头材料的研究提供了理论依据。

原位反应合成法制备AgSnO2Bi2O3电接触材料及其性能研究

以熔炼-雾化法合成AgSnBi合金粉体为原料,采用原位反应合成法制取AgSnO2Bi2O3中间体粉体;采用粉末冶金技术制备了AgSnO2Bi2O3电接触材料,重点探究了成型压力、烧结温度等对其物理性能及断口微观组织的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-ray衍射分析仪(XRD)、电导率仪、维氏硬度计等对AgSnO2Bi2O3电接触材料的微观形貌、物相组成及物理性能进行相应的表征。研究结果表明:熔炼-雾化法制得的AgSnBi合金粉体形貌上呈球状及棒状颗粒,平均颗粒尺寸为10~20 μm。AgSnBi合金粉体氧化前的物相主要由Sn,Ag4Sn、Ag3Sn及Bi相构成;随着氧化温度的升高,AgSnBi合金粉体的氧化增重量先快速增加而后趋于稳定,并于800℃、2h条件下实现完全氧化。由物理性能关系曲线分析得出在成型压力1200MPa、烧结温度920℃、颗粒粒径400目条件下,AgSnO2Bi2O3电接触材料的电阻率、硬度及密度达到最佳值,分别为2.32μΩ·cm、78.2HV0.5与9.352g/cm^3。由微结构分析得出AgSnO2Bi2O3电接触材料自然断口表面不存在明显的韧窝带,其断裂类型判定为脆性断裂。

不同添加剂对AgSnO2In2O3触头材料电性能的影响

采用内氧化法工艺制备了不含添加剂及分别含添加剂CuO或TeO2的3种AgSnO2In2O3触头材料。应用模拟继电器试验设备检测了这3种材料在AC230 V、25 A阻性负载条件下的电寿命、熔焊力、电弧能量、燃弧时间、质量侵蚀率等相关电性能参数,并对检测结果及试验后铆钉触头样品进行了分析。研究发现:与不含添加剂的AgSnO2In2O3材料相比,添加剂CuO对材料的电寿命影响不大,而添加剂TeO2明显提高了材料的电寿命;含添加剂的两种材料的熔焊力和电弧能量均有了不同程度的降低,但它们的质量侵蚀率却明显增加。

AgSnO2/Cu材料焊接钎着率及界面的组织研究

以AgSnO2电接触复合材料为触点材料、紫铜为底板、银铜锌为钎料,通过火焰焊接实现触头和底板的联接。采用超声波成像无损探伤检测仪、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,研究焊料及焊缝的显微组织形貌对钎着率的影响。结果表明,在焊接过程中触头材料会出现气孔、裂纹、夹杂等微观缺陷,该缺陷主要存在于铜与AgSnO2的结合界面层,采用AgCuZn作为钎焊材料,结合界面具有良好的焊接性能。

桂林金格电工电子材料科技有限公司接触器用AgSnO2新产品成功实现产业化

随着欧盟RoHS指令的颁布及实施，综合性能优良的环保、无毒AgSnO2触头材料的研发工作得到了桂林金格公司的高度重视。目前，（接触器用环保触头材料研制〉、（替代银氧化镉的环保型银氧化锡基触头材料产业化技术研究〉、〈环保型“反应喷射法”AgSnO2触头材料研制〉等科研项目已通过上级主管部门的鉴定、验收。经过项目研究成果的成功转化，公司最新研制的AgSnO2触头材料已顺利实现从样品试制到规模生产的过渡，

AgSnO2NiO电触头材料电接触性能的研究

采用合金内氧化法制备了不同NiO含量的AgSnO2NiO电触头材料,在JF04C触点材料测试机上对材料进行电接触试验,研究了该材料的接触电阻、抗熔焊性、材料转移特性,并通过扫描电镜对试样阴/阳极表面电侵蚀下的微观形貌进行了分析。结果表明,AgSnO2NiO触头材料接触电阻小,当电压不高于18 V时,接触电阻随开闭次数的增加呈现出缓慢下降最后趋于稳定的趋势,而当测试电压增大到25 V时,各试样的接触电阻随之增大,且各试样接触电阻的增幅不同;对NiO含量不变的试样,其熔焊力小并随测试电压的增大,呈现出先减小后增大的趋势;材料的燃弧能量随测试电压的增大而升高,NiO含量的增加对减小燃弧能量的作用不明显。电接触过程材料为阳极转移,材料的损耗量随NiO加入量的增多而降低,阴/阳极触头表面呈凸凹状,且明显附有一层凝固后的熔融金属液浆糊状峰,材料转移主要以熔桥方式进行。

基于模糊综合评判的稀土La掺杂AgSnO2触头材料性能评估

为了对掺杂稀土元素La的AgSnO2触头材料性能进行定量化分析,更准确的反应触头材料工作性能,将模糊综合评判应用于触头材料性能评估。采用改进层次分析法(AHP)将主观定性结论定量化,得到主观专家权重,通过客观数据信息得到客观熵权,用拉格朗日乘子优化法对两种权重进行综合权重计算,这样可以充分减少权重计算的主观性,发掘原始数据中所包含的信息量,使各指标权重的确定更加精确。综合评估第二相SnO2粒度对AgSnO2/La2O3触头材料物理和电接触性能的影响,案例分析结果验证了所提方法的有效性和实用性。最后进行物理与电接触性能实验,实验结果与综合评估结果相吻合,进一步验证了该评估方法的可靠性,为今后AgSnO2触头材料的应用提供科学的参考依据与方法。

Bi对AgSnO_2触头材料接触电阻的影响

AgSnO2是最有可能替代AgCdO的触头材料,但AgSnO2在使用过程中存在接触电阻过高的缺陷。如何降低AgSnO2的接触电阻是本文重点讨论的问题。首先利用粉末冶金法制备AgSnO2Bi2O3和AgSnO2两种触头材料,并对两种触头材料进行了电弧实验,通过扫描电镜对触头材料电弧侵蚀后的形貌进行了观察和分析。然后,通过润湿性实验,测量了AgSnO2和AgSnO2Bi2O3两种触头材料的润湿角。结果发现,Bi元素的加入改善了Ag液对SnO2的浸润性,使润湿角减小,从而使AgSnO2Bi2O3经电弧侵蚀后表面形成河流状组织,避免了SnO2富集在触头表面形成绝缘层。最后,通过电性能实验验证了AgSnO2Bi2O3的接触电阻小于AgSnO2的接触电阻。通过以上实验证明,Bi元素的加入达到了降低AgSnO2触头材料接触电阻的目的。

AgSnO_2触头材料的反应合成制备与大塑性变形加工

研究了银氧化锡电触头材料的反应合成制备以及制备的银氧化锡电触头材料在大塑性变形加工条件下的组织均匀化过程。XRD、SEM、TEM和能谱分析结果表明,反应合成制备的银氧化锡电触头材料的显微组织为纳米氧化锡团聚颗粒生长在银基体颗粒的周围形成大基体、小颗粒的环状。通过对反应合成银氧化锡电触头材料在真应变为4和12大塑性变形条件下显微组织的研究,发现经过大塑性变形加工技术能够对银氧化锡电触头材料显微组织起到均匀化和弥散化作用,且真应变为12的AgSnO2触头材料的组织均匀化程度与抗拉强度都好于真应变为4的AgSnO2触头材料的。

AgSnO_2电接触材料的研究进展

作为AgCdO材料的替代物,AgSnO_2材料是近年发展很快的一种新型无毒电接触材料。简要分析了内氧化法与粉末冶金法制备AgSnO_2电接触材料的优缺点。通过对当前国内外电接触材料行业状况的对比分析,讨论了AgSnO_2电接触材料的品种、物理性能及相关制备工艺。

反应合成AgSnO_2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。

La掺杂对AgSnO_2电接触合金阴极侵蚀区成分的影响

利用化学共沉淀、高能球磨技术及常压烧结等方法制备掺杂La元素的纳米复合AgSnO2电接触合金,对合金进行了模拟电弧侵蚀试验,通过冷场发射扫描电镜及其附带的X射线能谱仪分别对合金电弧侵蚀前后形貌和阴极侵蚀区的成分进行了观察和分析。结果发现,与无掺杂的纳米复合AgSnO2合金相比,La元素的加入,明显抑制了电弧侵蚀过程中Ag与SnO2富集区的产生。同时随掺杂元素含量的增加,银液的飞溅现象明显减少,电弧侵蚀从液态喷溅转变为以蒸发沉积为主,具有较好的耐电弧侵蚀特性。

反应合成与大塑性变形制备AgMeO电接触材料的组织形貌特征

采用反应合成制备技术与大塑性变形加工技术,研究了银氧化锡(AgSnO2)、银氧化铜(AgCuO)、银氧化钇(AgY2O3)3种电接触复合材料的组织均匀化。结果表明,在相同工艺条件下,通过反应合成技术所制备的3种电接触复合材料具有不同的显微组织形貌。产生这种现象的原因主要是合金体系中元素性质不同,使得反应合成制备中元素的扩散机制不同所造成的。通过大塑性变形加工,能够对不同显微组织形貌复合材料的显微组织进行均匀化处理,只是对于不同的材料体系,对大塑性变形强度有不同的要求。

添加物Bi对AgSnO_2触头材料的影响

AgSnO2是最有可能替代AgCdO的新型材料,在其制备方法中,合金内氧化法是主要方法之一。但在制备过程中合金粉末氧化速度较慢且不能完全内氧化,添加金属元素促进合金内氧化是一个重要研究方向。本文将Bi与Ag、Sn粉经机械合金化得到AgSnBi合金粉末,将合金粉末压制成型、烧结、致密化加工后置于电阻炉中在大气气氛中进行粉末内氧化。采用内氧化物增重法分析Bi对AgSn合金内氧化性能的影响。利用PhilipsXL30W/TMP型扫描电镜观察试样AgSnO2-Bi2O3的显微组织及形貌,并用其能谱仪进行微区成分分析。研究结果表明Bi元素大大地提高了AgSn合金的内氧化速度,并且氧化得到的AgSnO2-Bi2O3材料组织致密。

AgSnO_2触头材料电弧侵蚀特征的分子动力学模拟

研究电接触材料电弧侵蚀作用过程中灭弧过程的微观机理,采用分子动力学和实验的方法对反应合成的AgSnO2电接触材料的熔池行为进行模拟。结果表明:根据起弧时的物相所构建的模型,能够准确地模拟熔池特征,熔池内部物质运动和存在状态是决定耐电弧侵蚀的关键因素。可通过增加反应合成AgSnO2电接触材料与基体浸润的氧化物组分,以及氧化物发生物态变化、化学分解过程来达到熄弧的目的。