CN114411012A

CN114411012A - 一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料

Info

Publication number: CN114411012A
Application number: CN202210072758.0A
Authority: CN
Inventors: 谢云; 戚双祥; 黄坚松; 施伟民; 夏金涛; 盛黄琳; 邱建美
Original assignee: Ningbo Dongda Shenle Electric Alloy Co ltd
Current assignee: Ningbo Dongda Shenle Electric Alloy Co ltd
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2042-01-21
Also published as: CN114411012B

Abstract

本发明公开了一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，以质量计，触头材料的配方包括银：87‑92％，锡：4‑8％，铟：1‑5％，镁：0.005‑0.3％，镍：0.05‑0.5％，本发明人在经过大量实验后偶然发现，银、锡、铟、镁、镍在上述比例下熔炼形成的触头材料性能优异，在后续的AC‑4检测试验标准下材料的峰值电寿命次数达2.5万次以上，远超现今市面上常见AgCdO触头材料的1.0万次，以及AgSnO₂触头材料的1.3万次，性能优异。

Description

一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料

技术领域

本发明涉及触头技术领域，具体涉及一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料。

背景技术

触头是交流接触器的核心关键部件，起着电流接通、分断、导通、隔离等作用，触头材料的质量直接决定了交流接触器的各种性能，最主要的是决定了接触器的电寿命。目前大部分交流接触器制造企业选择AgCdO、AgNi、AgSnO₂ 3种金属合金材质制造电触头。

以目前国内市场上常见的AgCdO材质的交流接触器触头来说，缺点主要是CdO在电弧作用下极易分解形成Cd蒸汽，Cd蒸汽具有毒性，并会污染环境。

AgNi由于材料硬度较低，其抗熔焊性能较差，尤其是大电流经过时较其他触头材料较容易发生熔焊；应用面较窄，大部分AgNi触头材料只应用于电流<25A的交流接触器。

AgSnO₂材料具有无毒环保的特点，且抗电弧烧损、抗熔焊能力较强，但是其性能仍无法满足大电流的如AC-4类负载的交流接触器，AC-4类负载是指负载类型为鼠笼异步电动机的启动与分断、反接制动、反向与点动。对于AC-4类负载，交流接触器的工作状态是最为苛刻的，对交流触器的制造工艺和质量水准要求也最高，现有研究表明触头的磨损与电弧燃烧有关，并与电流的幂成正比，也就是随着电流增加，触头的磨损迅速增加，如表1所示，而在AC4状态下工作电寿命仅为15万次，AgCdO材质的交流接触器触头在AC-4类负载下电寿命为1万次，AgSnO₂相对提升至1.2万次左右。可以看出，大电流的AC-4类负载交流接触器对于触头性能的要求是非常苛刻的。

目前对于电触头的性能提升研究，多倾向于添加稀有金属或其他多金属组分混合，如授权公告号为CN102747248B的专利文件中公开一种电触头材料，其采用银、铜、锡、锌混合铋、镍、碱土金属和稀土元素等，触头性能得到提升，但缺点在于掺杂组分过多，材料性能控制难度增加，需改进。

表1

发明内容

为解决上述至少一个技术缺陷，本发明提供了如下技术方案：

本申请文件公开一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，以质量计，触头材料的配方包括银：87-92％，锡：4-8％，铟：1-5％，镁：0.005-0.3％，镍：0.05-0.5％。

本发明人在经过大量实验后偶然发现，银、锡、铟、镁、镍在上述比例下制备形成的触头材料性能优异，在后续的AC-4检测试验标准下材料的峰值电寿命次数达2.5万次以上，远超现今市面上常见AgCdO触头材料的1.0万次，以及AgSnO₂触头材料的1.3万次，性能优异。

进一步，以质量计，包括银：90.5-92％，锡：5-6％，铟：2.5-3.5％，镁：0.1-0.3％，镍：0.2-0.5％，优选组分比例，上述比例下触头材料的性能变化幅度小。

进一步，将依据配方搭配的原料以熔炼、内氧化的方式制备触头材料，熔炼、内氧化法制备触头材料为常见的制备工艺。

进一步，所述熔炼、内氧化的方式包括：依据配方搭配原料熔炼成合金的步骤，将合金制成的片材进行内氧化的步骤；其中内氧化步骤为分段式，首先进行低温低压氧化步骤，之后直接转入高温高压氧化步骤，低温低压氧化的温度在400-600℃，时间80-120h，氧气压力0.8-1.0Mpa，高温高压氧化的温度在650-850℃，时间180-220h，氧气压力1.3-1.7Mpa。

本司在实验中发现对于内氧化法而言，经常存在芯部氧化不透，无法再次氧化导致材料性能下跌或直接报废的情形。对此改进内氧化工艺，采用分段氧化步骤，首先低温氧化，之后高温氧化，并探索出优选的参数，该内氧化工艺可提高材料的氧化程度，且产品氧化物颗粒粗细均匀，提高良品率及电导率。

进一步，首先将合金挤压成板材，继而以热轧或冷轧的方式加工成片材，最后将热轧或冷轧后的片材继续冲裁，冲裁后得到的片材加入氧化炉进行内氧化。

对于片材的厚度，优选在2-3mm，如2.4mm，方便进行氧化处理，对于片材的尺寸，优选小于190mm²，以方便进行触头产品的制备。

本申请公开一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，以质量计，包括以下组分：银：90-85％，氧化锡:6-9.5％，氧化铟：2-6％，氧化镁：0.007-0.5％，氧化镍：0.07-0.7％。

经检测，上述配方制备的触头材料内各组分比例如上。

进一步，以质量计，包括以下组分：银：90-88.5％，氧化锡6.0-7.5％，氧化铟：3-4％，氧化镁：0.2-0.4％，氧化镍：0.2-0.5％。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明以银、锡、铟、镁、镍在优选比例下制备触头材料，性能优异，远超预期。

2、本发明改进内氧化法工艺，高低温结合氧化处理，有助提高氧化程度，颗粒粗细均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本触头产品的实物图；

图2是实施例1中触头材料的金相图(物镜10X、尺寸2592X1944)；

图3是对照组中触头材料的金相图(物镜10X、尺寸2592X1944)；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料限定配方可采用常规熔炼、内氧化法工艺进行制备，如将配方中各元素直接一锅法加入中频炉中，温度900-1350℃下进行熔炼成合金锭，之后以挤压、轧板等方式处理，板材的厚度优选2-3mm，并破碎成小块或小段的形式进行氧化处理，优选高低温、高低压差异化分段氧化处理，如先在400-600℃，时间80-120h，压力0.8-1.0Mpa下进行低温氧化处理，处理完成后直接出炉进行高温氧化处理，温度650-850℃，时间180-220h，压力1.3-1.7Mpa，经检测，高低温、高低压分段氧化处理的方式有助提高氧化程度，细化颗粒，相比常规较恒定温度下的氧化处理方式，高低温分段氧化处理可提升触头材料在AC-4类负载下电寿命次数约提升10％左右，电导率约提升2-3ms/m的幅度。此外，也可采用如授权公告号为CN102747248B的专利记载的分散加入熔炼的方式，如首先将银与镁、镍混合熔炼成合金锭，再将锡、铟熔炼成合金锭，之后熔炼至一起，后续进行内氧化等步骤即可，经测试，本限定配方下以上述处理工艺制备的触头材料在AC-4类负载下电寿命次数在2.0-2.6万次范围，远超常见的AgSnO₂材料在AC-4类负载下1.2-1.3万次的电寿命次数，其中在优选配方下：银：90.5-92％，锡：5-6％，铟：2.5-3.5％，镁：0.1-0.3％，镍：0.2-0.5％，对应的触头材料在AC-4类负载下电寿命次数在2.4-2.6万次范围，对应的触头产品的组分比例为：以质量计，包括以下组分：银：88.5-90％，氧化锡6.0-7.5％，氧化铟：3-4％，氧化镁：0.2-0.4％，氧化镍：0.2-0.5％。

以下以具体的实施例进行展示，实施例1、实施例2及对照组的配方比例如表2所示。

表2

实施例1、实施例2及对照组均采用如下工艺制备触头材料。

步骤1：将银、锡、铟、镁、镍按照比例加入中频炉中温度1200-1250℃下熔炼成合金熔体，精炼后浇铸形成合金锭。

步骤2：将合金锭挤压成板材，之后以热轧加冷轧的方式轧制成厚度为2.4mm的薄板材，继而将薄板材冲制成小片材200平方mm左右，热轧及冷轧采用常规参数即可。

步骤3：将小片材进行加入氧化炉中进行内氧化，初期进行低温氧化，温度550±10℃，时间100h，压力0.9MPa，低温处理完成后直接出炉进行高温氧化处理，温度750±10℃，时间200h，压力1.5MPa。

步骤4：氧化处理后的片材经过抛光、清洗。

将制备的触头材料制成触头产品(如图1所示)进行检测，结果如表3所示。

表3

AC-4类负载的电寿命检测如下：将触头产品装至交流接触器上，测试条件如下：试验电压:440±5％V；试验电流：6×300±5％A；pf：0.35；试验次数：做到失效为止；操作频率：150次/h；飞弧距离:/mm；试验时，不应发生持续燃弧及相间飞弧，飞弧检测熔丝熔断或触头熔焊。

可以看出，本限定配方下制备的触头产品在电导率上有所提升，但在AC-4类负载下的电寿命提升显著。

如图2、图3所示，同时对实施例1、对照组进行金相组织检测，发现本限定配方下的金相组织均匀，氧化物在晶界处聚集少，孔洞少，弥散强化效果好，对照组明显孔洞多。

同时对实施例1、实施例2制备的触头产品进行组分的检测，以质量计，如表4所示。

表4

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，其特征在于，以质量计，触头材料的配方包括银：87-92％，锡：4-8％，铟：1-5％，镁：0.005-0.3％，镍：0.05-0.5％。

2.如权利要求1所述的一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，其特征在于：以质量计，包括银：90.5-92％，锡：5-6％，铟：2.5-3.5％，镁：0.1-0.3％，镍：0.2-0.5％。

3.如权利要求1所述的一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，其特征在于：将依据配方搭配的原料以熔炼、内氧化的方式制备触头材料。

4.如权利要求3所述的一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，其特征在于：所述熔炼、内氧化的方式包括：依据配方搭配原料熔炼成合金的步骤，将合金制成的片材进行内氧化的步骤；其中内氧化步骤为分段式，首先进行低温低压氧化步骤，之后直接转入高温高压氧化步骤，低温低压氧化的温度在400-600℃，时间80-120h，压力0.8-1.0Mpa，高温高压氧化的温度在650-850℃，时间180-220h，压力1.3-1.7Mpa。

5.如权利要求4所述的一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，其特征在于：首先将合金挤压成板材，继而以热轧和冷轧的方式加工成片材，最后将热轧和冷轧后的片材继续冲裁，冲裁后得到的片材放入氧化炉进行内氧化。

6.一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，其特征在于：以质量计，包括以下组分：银：90-85％，氧化锡6-9.5％，氧化铟：2-6％，氧化镁：0.007-0.5％，氧化镍：0.07-0.7％。

7.如权利要求6所述的一种银氧化锡氧化铟交流接触器触头材料，其特征在于：以质量计，包括以下组分：银：90-88.5％，氧化锡6.0-7.5％，氧化铟：3-4％，氧化镁：0.2-0.4％，氧化镍：0.2-0.5％。