银氧化镉材料的欧盟限制政策与其它银金属氧化物电接触材料的发展

银氧化镉材料的欧盟限制政策与其它银金属氧化物电接触材料的发展①

陈敬超1　孙加林2　张昆华2　杜　焰1　周晓龙1　甘国友1

(1.昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南省新材料制备与加工重点实验室,昆明　650093;

2.昆明贵金属研究所,昆明　650221)

摘　要:本文介绍了欧盟对含镉物质及产品的限制政策,评述了银氧化镉替代材料的发展。建议制定我国的相关政策与标准,以应对发达国家对有关银基电接触材料及相关产品的限制措施。

关键词:银氧化镉;银氧化锡;银基电接触材料;限制政策

中图分类号:TM20 文献标识码:B

Restr ictive Pol icy of European Un ion i n

Silver Cad m iu m Ox ide and D evelopm en t of O ther

Silver M eta l Ox ide Electr ica l Con tactM a ter i a ls

Chen J ingchao1,Sun J ialin2,Zhang Kunhua2,D u Yan1,Zhou X iao long1,Gan Guoyou1

(1.F acu lty of M a teria ls and M eta llu rgy E ng ineering,K unm ing U n iversity of

S cience and T echnology,T he K ey L ab.of A d vanced M a teria ls of

Y unnan P rov ince,K unm ing650093,Ch ina;

2.K unm ing Institu te of P recious M eta ls,K unm ing650221,Ch ina)

Abstract:T he restrictive po licy of Eu ropean U n i on in silver cadm ium ox ide w as in troduced,and the developm en t of o ther silver m etal ox ide con tact m aterials that sub stitu ted to the silver cadm ium ox ide con tact m aterials w as review ed.To co rrespond w ith the restrictive po licy of developed coun tries in silver cadm ium ox ide con tact m aterials,it is suggested that the co rrelative po licy and standard of Ch ina m u st to be bu ild.

Key words:silver cadm ium ox ide;silver tin ox ide;silver m atrix electrical con tact m aterials;restrictive po licy

1　概　述

在电接触材料中,银金属氧化物(A g M eO)材料由于具有较好的耐电磨损、抗熔焊性和导电性,在低压电器中得到广泛应用。上世纪30年代末,F.R.H en sel及其合作者制造出了最早的银氧化镉(A gCdO)材料并首次进行了电性能试验[1～3]。然而,由于A g M eO材料制造工艺的复杂性,直到1950

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①收稿日期:2002-11-22

3国家科技攻关(编号:2001BA326C)和云南省科技攻关(编号:2000B203)联合资助项目

年之后,A gCdO材料才开始大规模采用。

A gCdO材料由于其优良的抗电弧侵蚀性、抗熔焊性和较低的接触电阻,长期以来被认为是最好的电接触材料。广泛用于从几伏到上千伏的多种低压电器中,曾被称为万能触点[4～15]。根据使用要求,A gCdO材料中氧化镉(CdO)的含量从9～15w t%。银氧化镉材料的主要制备技术包括粉末冶金法和内氧化法。

直到上个世纪80年代,银氧化镉材料仍然是电接触材料家族中的重要成员,生产及用户遍及欧美、日本、韩国、中国等主要生产及消费大国。中国银基触头材料的产量约500吨,其中绝大部分是银氧化镉材料,其生产已全部国产化。

由于镉元素及其化合物的存在,在银氧化镉材料的生产、使用、回收的全过程中都面临着“镉毒”污染的问题,引起了各国政府及材料生产、科研及其相关用户的高度重视,不少国家开始从法律政策上限制银氧化镉材料的生产使用,科研和产业部门已就银氧化镉材料的替代材料的研制开发进行了多年工作,取得了一系列的研究成果。

本文介绍了欧盟组织有关限制含镉材料使用的相关政策,对银氧化镉替代材料——银金属氧化物材料的发展作了有益的评述。

2　镉及其化合物的生物作用及欧盟的限制政策

2.1　镉及其化合物的生物作用

由镉元素导致的健康受到伤害的情况可以追溯到1940年,日本To jam a的居民受到所谓“Itai2Itai”的影响,骨骼变软、疼痛异常。此外还造成了人体肾功能障碍、发育及生殖停止等,这些都是镉元素影响的结果[16]。

镉及其化合物愈来愈受到广泛的关注,这是由于:

1)它们趋于积累在生物体内:镉在人体内的生物学半衰期大约为10～30年,聚集于肾脏、骨骼及血液中,使其毒性增强[16];

2)对于人类来说,镉及其化合物为第二类毒性化学物质[17],特别是易于导致肝癌、前列腺癌和肺癌[16];

3)镉及其化合物在环境中的迁移率很高,易扩散传播[18]。

2.2　欧盟的限制政策

在欧洲,曾在上个世纪60年代广泛应用于材料表面防护中含有镉元素的电镀工艺、作为塑料稳定剂或油漆中颜料的氧化镉,现已严禁使用或严格减少其用量(最大允许含量0.01%)[19]。

对于含镉电触点材料的使用则有专门的法规。对现役轿车有约束力的法规限制了铅、汞、六价铬的使用(2000 53 EU)[20],同时也禁止镉在客车和重量低于3吨的商用车上的使用,包括相关的汽车部件生产,该法规将在2003年7月1日前生效。

从废弃垃圾和烟气净化装置中含有多种污染物,以及废旧电子电器设备难于回收的观点出发,欧盟准备限制或禁止有毒物质的使用,包括铅、汞、镉、六价铬、PBB、PBD E 等。现已完成的法律程序涵盖了消费者使用的电子电器设备(加热器、空调、洗衣机、小家电、信息及通讯设备、家用电器、电动工具等),工业装备尚未列入其中[16]。包括触点材料在内的限制或禁止有毒物质使用的法律将在2005年或最迟于2006年1月1日生效。

3　其它银金属氧化物电接触材料的发展

3.1　银氧化锡电接触材料

从环境保护和人类健康的角度出发,日本首先开始了替代银氧化镉材料的研究。银氧化锡材料最先研制成功,通过对银锡合金的内氧化来制备银氧化锡(A gSnO2)材料[10]。研究表明,在合金中添加铋、铟元素可使内氧化过程进行完全。

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