2013年我國電接觸功能復(fù)合材料行業(yè)簡介

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    內(nèi)容提要：電接觸功能復(fù)合材料兼?zhèn)淦浣M成相的優(yōu)點，因而具有優(yōu)良的綜合性能。其使用不僅具有重大的技術(shù)意義，由于明顯降低貴金屬用量而具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義。

    （1）產(chǎn)品用途

    電工合金是電機(jī)、電器、儀器儀表、電子等工業(yè)用關(guān)鍵功能材料，按其功能不同，一般可分為電接觸材料（又稱電觸頭材料）、磁性材料、熱雙金屬、測溫材料、電熱合金、導(dǎo)電材料、熔體材料、其他特種合金材料等。這些材料的共同特點是：用量不多，但要求品種多、規(guī)格全、性能高，其質(zhì)量直接影響電工產(chǎn)品的性能水平。制造高質(zhì)量的電工合金不但有助于制造品質(zhì)優(yōu)良的電工產(chǎn)品，而且可大大節(jié)約能源和原材料。所以電工合金的品種、質(zhì)量、工藝技術(shù)水平已成為電機(jī)、電器等工業(yè)產(chǎn)品性能水平的標(biāo)志之一。

    電接觸材料（包括銀基電接觸材料、銅基電接觸材料）是電工合金的關(guān)鍵功能材料，用于高低壓開關(guān)觸頭，其性能直接影響到發(fā)電裝備和輸變電裝備的技術(shù)水平。銀基電觸頭普遍應(yīng)用于各種低壓電器，是低壓電器的核心元件，廣泛用于配電系統(tǒng)、家電、交通和控制機(jī)械設(shè)備中。

    在電氣、電子領(lǐng)域，電接觸材料主要用作電觸點、導(dǎo)電刷、集電環(huán)、換向片、整流片和接插件等，是電通斷環(huán)節(jié)中重要的功能性元件。采用電接觸元件的電機(jī)、電氣開關(guān)、繼電器、接插件等作為基礎(chǔ)件在信息工程、家用電子電器、汽車工程等領(lǐng)域大量使用。這些電接觸元件的性能直接影響所應(yīng)用產(chǎn)品及整個系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、精度及使用壽命。同時，隨著各類產(chǎn)品向高精度和微型化發(fā)展，對電接觸元件的性能提出了更高的要求：具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、小而穩(wěn)定的接觸電阻、高的化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性和抗電弧燒損能力。電接觸元件必須在電阻率、接觸電阻、密度、硬度、化學(xué)成分、抗熔焊性、抗腐蝕性、可焊性等方面可靠地滿足應(yīng)用的要求。

    （2）產(chǎn)品分類

    電接觸材料主要采取貴金屬與廉價金屬或非金屬微觀或宏觀的復(fù)合形式，其中銀基材料在電接觸功能復(fù)合材料中占主導(dǎo)地位，其屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域的高性能金屬材料。（詳細(xì)分類見《國家重點新產(chǎn)品計劃優(yōu)先發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域》（2010年））通過先進(jìn)的復(fù)合工藝，銀基電接觸功能復(fù)合材料既能保留了貴金屬銀和基材的主要特色，又能通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能，互相補(bǔ)充，彼此兼顧。

    電接觸材料按照非貴金屬相的形態(tài)和分布以及應(yīng)用廣泛程度，可以分為顆粒及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和層狀復(fù)合材料兩大類。電接觸功能復(fù)合材料兼?zhèn)淦浣M成相的優(yōu)點，因而具有優(yōu)良的綜合性能。其使用不僅具有重大的技術(shù)意義，由于明顯降低貴金屬用量而具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義。

    電接觸材料按其應(yīng)用領(lǐng)域可以分為用于輕負(fù)載電觸頭、低壓電器用電觸頭和中高壓電器用電觸頭的制造。

    1）輕負(fù)載電觸頭是指用于電子信息技術(shù)領(lǐng)域及控制、測量、調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的工作電壓小于30V、電流小于60A的電觸頭。這類電觸頭所用材料主要是銀基復(fù)合電接觸材料。

    2）低壓電器用電觸頭是指用于交流電壓小于1,200V（或直流電壓小于1,500V）、電流為6-6,300A、接通和分?jǐn)嚯娏骺蛇_(dá)100kA電器中的電觸頭。這類電觸頭所用材料主要是銀基、銅基復(fù)合電接觸材料。低壓電器是電接觸材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

     低壓電器用電觸頭材料的品種

 
     低壓電器用銀基電觸頭材料是以第二相強(qiáng)化質(zhì)點彌散分布于Ag基體中的一種復(fù)合材料，主要有以純金屬作為彌散強(qiáng)化相的銀鎳、銀鐵、銀鎢、銀鋁、銀鉬等復(fù)合材料；以氧化物作為彌散強(qiáng)化相的銀氧化鎘、銀氧化錫、銀氧化鋅、銀氧化銅等復(fù)合材料；以石墨為彌散強(qiáng)化相的銀石墨復(fù)合材料。

    A、純金屬彌散強(qiáng)化銀基電觸頭材料

     鎳、鐵、鎢、鉬等金屬元素在液態(tài)銀中只能有限溶解或不溶，在固態(tài)下與銀幾乎都不相溶，因此，將其加入銀中可以顯著提高材料的硬度和強(qiáng)度、改善電觸頭的抗電蝕性和抗變形性。這類材料通常使用粉末冶金方法制備，其工藝流程是采用機(jī)械混粉、共沉淀等方法制備混合粉末，再經(jīng)過壓制成型、燒結(jié)、精整等制成。

    B、氧化物彌散強(qiáng)化銀基電觸頭材料

    氧化物彌散強(qiáng)化銀基電觸頭材料多種多樣，不同方法制備的電觸頭性能也有較大差異，目前應(yīng)用較為廣泛的主要有銀氧化鎘和銀氧化鋅。

    ①銀氧化鎘

    氧化物彌散強(qiáng)化銀基電觸頭材料的典型代表銀氧化鎘因兼具銀的高導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能和低接觸電阻以及氧化鎘顆�？谷酆�、抗粘結(jié)能力，使其在各類低壓電器中得到廣泛應(yīng)用，被譽為“萬能觸頭”。

    ②銀氧化鋅

    銀氧化鋅電觸頭材料是由第二相氧化鋅彌散分布于銀基體中的金屬復(fù)合材料，是目前公認(rèn)的最有希望替代銀氧化鎘的材料，但接觸電阻、溫升、滅弧、加工性能仍然相對較差，特別是加工性能差，是制約銀氧化鋅發(fā)展的關(guān)鍵因素。到目前為止，銀氧化鋅也只能在部分場合替代銀氧化鎘。

    C、低壓電器用電觸頭材料的電氣性能和用途

    3）高壓電器用電觸頭是指用于交流電壓大于1,200V（或直流電壓大于1,500V）中的高壓電器中的電觸頭，包括真空電器用電觸頭。這類電觸頭所用材料主要是銅基復(fù)合電接觸材料。 常用的有Cu50W合金、Cu50Cr合金和CuAl2O3合金。Cu50W合金主要用于真空電路中、小于等于10kA的高壓開關(guān)電接點及電火花放電電極等；Cu50Cr合金用于真空開關(guān)電器；CuAl2O3合金有高的強(qiáng)度、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，特別是有高的抗軟化溫度和再結(jié)晶溫度，用于電阻焊機(jī)的電極、X射線管、微波管、混合電路封裝、換向器、開關(guān)部件等。