低压电器常用的触头材料

低压电器常用的触头材料、各自性能、应用

触头材料和结构

为了满足各类实际应用领域对触头工作性能所提的要求，触头材料应具有如下的特性：

尽可能高的电导率与热导率，高的再结晶温度、熔化温度、沸点温度、熔化潜热、气化潜热、电子逸出功和游离电位；适当高的密度、硬度和弹性，尽量小的蒸气压力、摩擦系数、热电势、汤姆逊系数、液态金属浸润角、表面膜隧道电阻率和机械强度、与周围介质某种成分的化学亲合力。

1.纯金属材料

常见的纯金属有Al、Cu、Ag、Pt、Au、Pd、W、Mo等

Al是一种价格较低廉的材料，广泛用作电线和母线，它的导电性和导热性都较好，仅次于Cu ，其硬度、熔点、沸点比Cu他是较好的导电材料，但不是好的触头材料。尤其是它既不耐弧，又在空气中极易氧化，生成机械强度很高的绝缘膜因此，即使是用Al制成母线，都必须在其连接处包敷Cu和其它金属，施加较大的接触力和涂敷导电膏以防环境污染。

Cu的导电性和导热性比Al好，仅次Ag，它是应用最广的导电材料，由于它的硬度、熔点、沸点都比AI高，所以在复合材料发展以前，用它来作大电流触头材料。Cu在空气中也易于氧化，生成绝缘的氧化膜，例如当温度达1200c 时，因膜的影响可使接触电阻增高三倍。因此，铜导线或母线在连接时常在接触面上搪锡或镀银。

Ag的电导率和热导率很高，当然是最理想的导电材料，但因产量有限，价格较高，使用受到限制。Ag不易氧化，但易硫化。Ag的氧化物和硫化物在低温下(300度以下)就能分解而且Ag的表面膜机械性能差．易于压破和磨掉，故作固定接触连接不影响导电性能，是理想的固定接触初料。但是，由于Ag的硬度小，熔点和沸点不高，既不耐磨又不耐弧．故只能作小电流触头用，而强电流触头多用银合金或复合材料制成。

W和Mo最大的特点是熔化、气化温度高，硬度大，因而有高的耐热性和耐磨性，抗熔焊也较好，但由于导电性和导热性较差，在电弧的作用下易生成w 的颗粒状氧化物，故只适用于小电流和接触力大的触头，常与高导电金属制成复合材料用于大电流。

贵金属如Au、Pt等在大气中不易氧化但价格昂贵，多用于弱电触头中。

2．合金材料

Ag与Au制成的合金能抗大气腐蚀，但可硫化，Ag—Pd或Ag—Pt有良好的电性能和机械性能，但价格贵。Ag与Ni(＜0.5％)制成合金可以提高其硬度和

熔化温度，添加少量的钴能改善其机械性能。

Ag—Cd有良好的熄弧能力(Cd在电弧高温作用下形成氧化物后被电弧分解而产生自吹)，但在强电流下有熔焊趋向。Ag与Ni制成合金能增大硬度，改善熔焊和桥转移。在金合金中加zr能显著提高硬度。A u—Ag—Pd合金有足够的硬度．在空气中不失光泽，但桥转移大。

Pd钯加少量Ir铱(10％一18％)制成合金能大大提高硬度和强度，减小转移，价格比Pt—Ir低。因而得到广泛应用。Pd—Cu(＜40％)能增强抗熔焊性和减小桥转移但易于生成氧化膜。

Pt—I r和Pd—I r可以显著地提高强度和硬度，能抗大气腐蚀，但电阻率增大。Pt—R u合金有更高的硬度含Mo50％转移最小，但氧化增大，用这种材料作触头常密封于惰性气体或真空中。

Cu中加少量Bi能大大减小铜触头在真空中易于熔焊的问题因而这类材料广泛应用于真空触头中。

3．复合材料

复合材料不同于合金材料，它实际上是一种机械混合物，常用高导电材料和高熔点材料制成粉末后烧结而成，因其制造方法类似于陶瓷，故又称为金属陶瓷材料。这种材料能保持原有两类不同金属的物理特性，能起到相互取长补短的作用。当触头处于闭合状态工作时，高导电材料发挥它的优势起导流作用，而当触头开断电路产生电弧时，熔化了的高导电(低熔点)材料借毛细管作用保持在高熔点金属构成的骨架中，大大限制了熔化金属的飞溅，因而能更多地满足中、大功率的电器对触头材料的苛刻要求。

AgCdO低压电器(例如接触器)的触头材料。SnO2来代替CdO。Ge和Ta氧化物是两种最有效的加强基体的粘结剂，可减少电弧磨损。

Cu—W和Ag—W有相似的性能，有高的耐弧性当w的含量达50％—80％时性能最佳，适用于中、高电压的开关电器中。

Ag—石墨和Cu—石墨的最大特点是高的抗熔焊性和良好的滑动性，因而广泛地用于弧触头或滑动接触中。

Cu—Cr铬(50％）复合材料在真空中有高的抗熔焊性和低的电弧磨损率，并且截流小，不产生高的过电压，是真空开关比较理想的触头材料。