银基电触头材料

触头材料用的主要相图

图1-13 Ag-Au：为无限固溶体，含64.6%Au的AgAu中拥有有序晶格

图1-14

Ag-Cd：α相的最大固溶度是440℃43.3%Cd拥有各种中间相

图1-15 Ag-In：α相的最大固溶度是693℃20%In，拥有各种中间相图1-16 Ag-Ni：在AgNi中，Ni的固溶度极小（<0.1）用粉末冶金法制造

图1-17 Ag-Pb：是共晶系，304℃97.5%Pd时拥有共晶点图1-18 Ag-Pd：是无限固溶体，整个结构拥有面心立方晶格

图1-19 Ag-Pt：拥有包晶系，但图上列举的多属尚未明确的部分。

PtAg3，PtAgPt3Ag的有序晶格是析出硬化型

图1-20 Ag-Ce 银-铈Silver-Cerium

图1-21 Ag-Sn：α相的最大固溶度是724℃12.5% Sn 图1-22 Ag-Zn：α相最大固溶度是258℃29% Zn

一、银基电触头材料

银基电触头材料是广泛应用的电触头材料。银具有最高的导电率和热导率，其氧化物在很低的温度下分解，故基本上不存在氧化问题。但银太软，抗熔焊和耐电腐蚀性能差，还会发生极性转移。故在银中添加元素形成银合金，或银与金属，非金属氧化物形成假合金，可提高电触头材料的抗熔焊性和耐电腐蚀性。

1．细晶银（熔炼法）

在纯银中添加微量镍，使其晶粒细化。金属的晶粒越细，晶界面积越大，界面能也就越大，金属的强度和硬度就越高，同时塑性和韧性也越好。细晶银的金相组织为晶粒细微而均匀。（见《图谱》图2、图3）

2．银-金属氧化物（合金内氧化法）

银中含一种或几种金属氧化物，可以显著提高抗熔焊性和抗电弧烧损性。合金内氧化法是制造银-金属氧化物电触头材料的主要方法之一。

首先将银与金属熔炼成银-金属合金，合金可经热加工或冷加工，然后将其置于氧化气氛中加热，在一定的温度、氧化分压条件下进行内氧化处理。内氧化的现象是由于溶媒金属的溶质金属对氧的亲和力不同而发生的，在某温度下，氧溶解度较大的溶媒金属应该与比氧填充速度小的溶质原子组合进行内氧化。银合金的内氧化能大的原因在于银在高温下能大量吸收氧气，以供溶质金属顺利地进行内氧化，因此，镉、锌、锡、铜、铟等在银中固溶量较多的元素都具有内部氧化能。

银-金属合金的内氧化过程的反应式为：AgMe+O2MeO+Ag

经合金内氧化后的显微组织是基体银与金属氧化物的混合物。一般氧化物呈细小颗粒弥散析出在基体银的晶界和晶内（如Ag-CdO、Ag-CuO）；有些氧化物呈针状，楔状（如Ag-ZnO、Ag-SnO2In2O3）。氧化物的形状、大小及分布因材料而异，而且与氧化温度，氧气分压，内氧化时间等条件密切相关。另外，添加第三、四种元素，对其金相组织也有很大影响（下节详述）。

合金内氧化的金相组织还有一种现象，即在中心部位形成金属氧化物的稀薄层。这是由于在高温下氧化时，氧与合金内的金属成相对方向扩散，又由于内氧化的时间很长，一般要十几～几十个小时，这样合金内部的金属浓度因扩散而减少，最终形成贫氧化物中心区。（见《图谱》图57、图81、图99）常见的银-金属氧化物触头材料有Ag-CdO、Ag-ZnO、Ag-CuO、Ag-SnO2-In2O3，其正常组织《见图谱》图13、图21、图73、图97等。

3．银-金属、非金属假合金（粉末冶金法）

粉末冶金法适用于材料组元之间不互溶的情况。银与铁、镍、石墨等在固态时，它们互相之间几乎不溶解，一般采用粉末冶金法制备。

粉末冶金法有单纯用银粉和金属（非金属）粉简单地混合，然后成型烧结，也有用化学法制成共沉积粉末，或用喷雾法制粉等，然后成型烧结。

所谓共沉积粉末，就是把银和金属按一定比例在适当的酸中溶解，制成金属盐的混合水溶液，在这个溶液中加入适当的化合物，利用影响溶度积的共同的电离作用，使银化合物和金属化合物同时沉淀，然后用加热和还原方法得到高弥散性的细微粉末。

用化学共沉积粉末压型烧结的有银-铁、银-镍和银-金属氧化物。用此法制得的金相组织为高弥散性的微细金属（氧化物）颗粒与银的机械混合物。（见《图谱》图8、图35、图111等）

烧结挤压法制造银-镍、银-石墨，不仅可进一步提高材料的密度，还可使镍、石墨呈纤维状分布于银基体中，显著提高电触头的电寿命。烧结挤压法的金相组织为镍、石墨呈纤维状均匀分布在银基体中。（见《图谱》图116、图120、图150、图152、图154、图156等）

一般的混粉烧结可制备银-金属、非金属假合金，银-金属氧化物等，其金相组织为两种组元的机械混合物。（见《图谱》图35、图88、图104、图113等）

二、银（铜）-难溶金属假合金（溶渗烧结法）

难熔金属W、Mo的熔点、沸点高，硬度高，耐磨损，抗熔焊，将其与导电、导热性优良的银、铜组合，可使电触头的性能得到很大改善，常见的有Ag-W、Cu-W、Ag-WC。

通常采用熔渗烧结工艺制备Ag-W、CuW（W>50%）以及Ag-WC电触头，首先将W、WC粉压制成型，进行予烧结，使W、WC形成多孔骨架，然后将熔融的银、铜进行浸渍，由于毛细管作用，银、铜浸透并填充到W、WC骨架的孔隙中，这样可以得到致密度高的复合材料。其金相组织为银、铜与钨、碳化钨的机械混合物。（见《图谱》图181、图208等）

对于含钨、碳化钨较少的银-钨、铜-钨及银-碳化钨电触头材料，可采用混粉烧结法制备，其金相组织为银、铜与钨、碳化钨的机械混合物。（见《图谱》图177、图206等）

第二节添加元素的影响

在某些电触头材料中，添加第三、四种元素可以改善合金的组织结构，并改善材料的各种性能。添加不同的元素，材料的机械性能、电器性能以及金相组织大不相同。下面着重讨论添加元素对银—氧化镉材料的影响。

一、添加元素对银—氧化镉的影响

不同的元素加入到银—氧化镉中，对其金相组织及性能的影响不尽相同。

锌（Zn）：可固溶，氧化物粒子粗大，呈针状，晶粒较小。添加后合金的硬度和固有电阻没有提高，但增加抗熔焊能力。如添加量增加，

内氧化困难，耐蚀性较差。

铝（Al）：可固溶，氧化物粒子细微，晶粒细化，但形成牢固的氧化物晶界。添加后合金的固有电阻和硬度高。如添加量高，则合金变

脆。