CN108231439B

CN108231439B - 电触头材料

Info

Publication number: CN108231439B
Application number: CN201711082161.XA
Authority: CN
Inventors: 郑潣莙; 金智正
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: KR102417333B1; KR20180072392A; US20180174770A1; CN108231439A; DE102017125967A1; US10573469B2

Abstract

本发明公开了一种电触头材料，其可以包括接触负极的第一触头、接触正极的第三触头、以及设置在所述第一触头和所述第三触头之间的第二触头，其中将不同的镀敷材料分别附着至所述第一触头、所述第二触头和所述第三触头。

Description

电触头材料

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月21日提交的韩国专利申请No.10-2016-0175901的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种电触头材料。

背景技术

相对的开关由一对静触头和动触头形成。静触头和动触头通过物理力相互接触以打开、闭合或转换电路。与具有用于常开或常开/常闭的一对或两对触头的常规开关不同，用于双向导电的交叉型开关具有四对触头。在这种情况中，为了导电，使用其中心部分的中央桥，并且该桥应当保持连续导电的状态。

通常，该开关通过其中开关的中心部分被设置为壁式的结构来操作，因此开关如同跷跷板被放置在墙壁上。当触头通过物理力操作时，跷跷板结构中动触头的中心部分与墙壁的上端连续地产生摩擦，因此变得易于磨损。然而，与跷跷板的中心部分不同，当对接触头由于垂直运动而进行接触时，该触头会由于电弧而受损。当使用典型的直流电流时，在触头进行接触时产生作为触头构成元素的金属原子的转移，并且由此在一个触头(即，负(-)端)处形成突起，而在相对的触头(即，正(+)端)中形成凹陷。当连续地形成这样的突起时，会发生诸如触头之间因熔合引起的异常接触或者突起与凹陷之间锁定的问题，从而导致部件的连续运行或者运行失败的问题。

当没有突起形成时，如果银触头组分的含量不适当，则在继电器运行过程中因电弧的热量或来自导电的热量而会使触头之间发生熔合。这样的现象受到开关材料和电流方向的极大影响。为了解决熔合现象，银被镀敷在开关上，但是由于银具有非常低的抗熔合性，所以镀银会导致可靠性的问题。

由于电弧而引起的这样的材料转移或熔合受到触头组分和触头形状的影响。为了解决这样的问题，在继电器的制造中，以铆钉形式加工具有优良耐电弧性的触头材料，例如银-氧化物合金。

然而，由于铆钉触头不能很容易地应用于交叉型开关，所以采用了具有低抗熔合性的镀银材料触头。通常，难以以镀敷形式加工具有优良抗熔合性的银-氧化物触头材料。

如上所述，交叉型开关的每个触头需要不同的特性，从而难以确保其可靠性。

公开于该发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种电触头材料，其包覆有根据相应触头的位置而不同的镀敷材料。

根据本发明的示例性实施方案的电触头材料可以包括接触负极的第一触头、接触正极的第三触头以及设置在第一触头和第三触头之间的第二触头，其中使不同的镀敷材料分别附着至第一触头、第二触头和第三触头。

第一触头可以附着有选自以下的镀敷材料：Cu含量为20重量％至50重量％的AgCu合金，Ni含量为10重量％至30重量％的AgNi合金，以及Pd含量为10重量％至70重量％的AgPd合金。

第二触头可以附着有选自以下的镀敷材料：Ni含量为10重量％至30重量％的AgNi合金，Pd含量为10重量％至40重量％的AgPd合金，Co含量为1重量％至5重量％的AuCo合金，Ni含量为1重量％至10重量％的AuNi合金，以及Ni含量为10重量％至30重量％的PdNi合金。

第三触头可以附着有银和氧化物的复合材料的镀敷材料，所述氧化物为选自AgSnInO_x、AgSnO₂和AgZnO中的一种氧化物，并且所述氧化物的含量可以为5重量％至20重量％。

第一触头的镀敷材料、第二触头的镀敷材料和第三触头的镀敷材料可以附着至磷青铜板。

根据本发明的示例性实施方案，通过使用包覆工艺将根据在交叉型开关中触头的位置而不同的镀敷材料附着至相应的触头，从而使得能够提供满足相应位置的触头需求的接触特性，并且能够改进产品的使用寿命。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行更详细的陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1示出根据示例性实施方案的电触头材料。

图2为应用了图1中电触头材料的交叉型开关的图。

应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如具体的尺寸、方向、位置和外形，将部分地由具体目的的应用和使用环境所确定。

在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的示例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等同形式以及其它实施方案。

将在下文中参考附图来更全面地描述本申请的示例性实施方案，在附图中示出了本发明的示例性实施方案。如本领域技术人员将认识到的，在所有都不脱离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施方案可以以各种不同的方式进行修改。

在附图中，为了清楚起见，层、膜、板，区域等的厚度被放大。在贯穿说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当包括层、膜、区域或衬底的元件被称为是在另一元件“上”时，其能够直接在另一元件上，或者也可以存在介入中间的元件。相反，当元件被称为是“直接在另一元件上”时，则不存在介入中间的元件。

在下文中，将参考附图来详细地描述根据本发明的示例性实施方案的电触头材料。

图1示出根据本发明示例性实施方案的电触头材料。图2为应用了图1中电触头材料的交叉型开关的图。

参考图1，根据本示例性实施方案的电触头材料包括接触负极的第一触头A、接触正极的第三触头C以及设置在第一触头A和第三触头C之间的第二触头B，并且将不同的镀敷材料分别附着至第一触头A、第二触头B和第三触头C。

参考图1，第一触头A的镀敷材料、第二触头B的镀敷材料和第三触头C的镀敷材料可以附着至镀铜材料(或者包括磷青铜、黄铜、纯铜的开关用板)。将第一触头A的镀敷材料、第二触头B的镀敷材料和第三触头C的镀敷材料以带状形式提供到被设置成整块板的镀磷青铜材料上，然后卷起，从而能够制得如在图1中所示的复杂类型的板。

现在将描述附着至第一触头A的镀敷材料。第一触头A是接触负极的部分，需要保持低接触电阻。另外，第一触头A需要高导电性、高硬度和耐腐蚀性。

因此，第一触头A的镀敷材料可以为选自以下合金中的一种：Cu含量为20重量％至50重量％的AgCu合金，Ni含量为10重量％至30重量％的AgNi合金，以及Pd含量为10重量％至70重量％的AgPd合金。

当第一触头A的镀敷材料是AgCu合金时，Cu的含量优选为20重量％至50重量％。当Cu含量小于20重量％时，不能获得足够的增强效果，而当Cu含量超过50重量％时，则会发生腐蚀。

当第一触头A的镀敷材料是AgNi合金时，Ni的含量可以为10重量％至30重量％。当Ni含量小于10重量％时，不能获得足够的增强效果，而当Ni含量超过30重量％时，接触电阻会显著增加。

此外，当第一触头A的镀敷材料是AgPd合金时，Pd的含量可以为10重量％至70重量％。当Pd含量小于10重量％时，不能获得足够的增强效果，而当Pd含量超过70重量％时，会难以进行包覆工艺。

接下来，将描述附着至第二触头B的镀敷材料。第二触头B是在应用于交叉型开关时对应于跷跷板中心的部分，需要高耐磨性和低接触电阻。换言之，第二触头B需要高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性。

在本情况中，第二触头B的镀敷材料可以为选自以下合金中的一种：Ni含量为10重量％至30重量％的AgNi合金，Pd含量为10重量％至40重量％的AgPd合金，Co含量为1重量％至5重量％的AuCo合金，Ni含量为1重量％至10重量％的AuNi合金，以及Ni含量为10重量％至30重量％的PdNi合金。

当第二触头B的镀敷材料是AgNi合金时，Ni的含量可以为10重量％至30重量％。当Ni含量小于10重量％时，不能获得足够的增强效果，而当Ni含量超过30重量％时，接触电阻会显著增加。

当第二触头B的镀敷材料是AgPd合金时，Pd含量可以为10重量％至40重量％。当Pd含量小于10重量％或超过40重量％时，不能获得足够的增强效果。

当第二触头B的镀敷材料是AuCo合金时，Co含量可以为1重量％至5重量％。当Co含量小于1重量％时，不能获得足够的增强效果，而当Co含量超过5重量％时，会发生腐蚀。

当第二触头B的镀敷材料是AuNi合金时，Ni含量可以为1重量％至10重量％。当Ni含量小于1重量％时，不能获得足够的增强效果，而当Ni含量超过10重量％时，会发生腐蚀。

当第二触头B的镀敷材料是PdNi合金时，Ni含量可以为10重量％至30重量％。当Ni的含量小于10重量％时，不能获得足够的增强效果，而当Ni的含量超过30重量％时，接触电阻会显著增加。

接下来，将描述附着至第三触头C的镀敷材料。第三触头C是与正极接触的部分，并且该触头因直流电流而被大部分消耗。因此，第三触头C需要耐电弧性和抗熔合性。附着至第三触头C的镀敷材料可以由银和氧化物的复合材料制成。

氧化物为选自AgSnInO_x、AgSnO₂和AgZnO中的一种氧化物，并且氧化物的含量可以为5重量％至20重量％。当氧化物的含量小于5重量％时，不能获得足够的耐电弧性，而当氧化物的含量超过20重量％时，导电性会变差。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案，附着至每个触头的镀敷材料彼此不同，以使每个触头处的性能最佳。因此，能够在确保开关可靠性的同时满足交叉型开关的各个触头所需的不同特性。

接下来，将通过详细的实验例来比较根据本发明示例性实施方案的电触头材料的效果和根据比较例的电触头材料的效果。

实验例1

如在图1中所示，制得用于操作基座倾斜电机的开关，然后开关以正向-切断-反向方式起作用。电机额定电压为12V，电流为10A。

下表1示出了比较例和本发明示例性实施方案中的第一触头、第二触头和第三触头的材料，以及来自实验例1的耐久性试验次数。

(表1)

如在表1中所示，相比于比较例1至比较例6，在示例性实施方案1至示例性实施方案5中的耐久性试验次数得以更显著的提高，在这些示例性实施方案中使不同的镀敷材料分别附着至第一触头A、第二触头B和第三触头C。

实验例2

制得与实验例1相同的开关，然后在与实验例1相同的条件下进行测试以测量熔合产生的次数，表2显示测试结果。

(表2)

如在表2中所示，相比于比较例1至比较例6，在示例性实施方案1至示例性实施方案5中熔合次数显著下降，在这些示例性实施方案中使不同的镀敷材料分别附着至第一触头A、第二触头B和第三触头C。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上部”、“下部”，“内部的”、“外部的”、“上”、“下”、“上方“、”下方“、“向上”、“向下”、“前面”、“后面”、“背部”、“在里面”、“在外面”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内部“、“外部”、“向前”和“向后”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

已呈现的前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了例证和说明的目的。这些描述并非旨在穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多修改和变型。对示例性实施方案进行选择和描述是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案以及它们的各种替换和修改。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims

1.一种用于双向导电的交叉型开关的电触头材料，其包括：

接触负极的第一触头；

接触正极的第三触头；以及

设置在所述第一触头和所述第三触头之间的第二触头，其中，所述第一触头、第二触头和第三触头设置在跷跷板结构上，所述第二触头设置在所述跷跷板结构的中心部分并且与第一触头和第三触头电连接，

其中将不同的镀敷材料分别附着至所述第一触头、所述第二触头和所述第三触头。

2.根据权利要求1所述的电触头材料，其中所述第一触头附着有选自以下的镀敷材料：Cu含量为20重量％至50重量％的AgCu合金，Ni含量为10重量％至30重量％的AgNi合金，以及Pd含量为10重量％至70重量％的AgPd合金。

3.根据权利要求1所述的电触头材料，其中所述第二触头附着有选自以下的镀敷材料：Ni含量为10重量％至30重量％的AgNi合金，Pd含量为10重量％至40重量％的AgPd合金，Co含量为1重量％至5重量％的AuCo合金，Ni含量为1重量％至10重量％的AuNi合金，以及Ni含量为10重量％至30重量％的PdNi合金。

4.根据权利要求1所述的电触头材料，其中所述第三触头附着有银和氧化物的复合材料的镀敷材料，所述氧化物为选自AgSnInO_x、AgSnO₂和AgZnO中的一种氧化物，并且所述氧化物的含量为5重量％至20重量％。

5.根据权利要求1所述的电触头材料，其中所述第一触头的镀敷材料、所述第二触头的镀敷材料和所述第三触头的镀敷材料附着至磷青铜板。