高性能银基电接点合金.pdf

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摘要
申请专利号:

CN88101849.X

申请日:

1988.03.29

公开号:

CN1035139A

公开日:

1989.08.30

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

||||||公开

IPC分类号:

C22C5/06; H01H1/02

主分类号:

C22C5/06; H01H1/02

申请人:

中国有色金属工业总公司昆明贵金属研究所

发明人:

林德仲; 董友苏; 刘大蓉

地址:

云南省昆明市贵金属研究所

优先权:

专利代理机构:

云南省专利事务所

代理人:

于建

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内容摘要

本发明为中等负荷交直流低压电器用电接点银基合金。本发明合金具有灭弧能力强。烧损和挥发少且抗熔焊性高的特点。在负荷为40V、8A,一万米高空用微型开关上使用。其电接触性能均优于Ag—CdO、Ag—Ce、Ag—Sn等合金,且热处理工艺简单,加工方便,成本比上述合金便宜,而寿命则比上述几种合金高一倍,本发明合金的成份为(按重量):1~6%Sn,0.2~2.1%Ce,余为Ag。本发明合金还可添加0.1~1.5%La、Pr、Lu或Ni、Co、Fe、Bi、Te等金属中的一种或二种组成多元系电接点用合金。

权利要求书

1: 一种灭弧能力强,烧损和挥发少,抗熔焊性高的中等负荷交直 流低压电器用电接点银基合金,其特征在于成份为(按重量):1~ 6%Sn,0.2~
2: 1%Ce,余为Ag。     2.根据权利要求1所述合金,其特征在于成份中还含有0.1~ 1.5%La、Pr、Lu任意一种稀土元素。
3: 根据权利要求1所述的合金,其特征在于成份中还含有0.1 ~1.5%Ni、CO、Fe、Bi、Te任意一至二种元素。

说明书


本发明属于银基合金。主要用于做中等负荷交直流低压电器的电接 点材料。

    各类开关、继电器、接触器等交直流低压电器的电接点,要求所用 的合金接点材料不仅具有优良的电接触性能,还要具有灭弧能力强,抗 熔焊性好的性能,这样,才能保证各种低压电器在中等负荷下的阻性、 感性和容性电路中工作可靠,在以往应用的种类繁多的银基电接触材料 中Ag-CdO,Ag-Ce,Ag-SnO-(MeO)等合金性能较优而 且应用最广泛,Ag-CdO材料虽然抗熔焊性较好,但灭弧能力稍欠, 在使用过程中容易形成接触表面变质层,影响电接触性能的稳定及电寿 命,且Ag-CdO中含有导致公害的有毒Cd物质,西德专利2932275、 日本专利:特公昭55-5583提供了Ag-Sn电接点材料(成份为 Sn8.5%,Bi0.1%,Ni0.5%余Ag及Sn8%,Zn1.0%,Bi0.1%,Ni0.1%余Ag),这些材料虽然使抗熔焊性得到改善,但使 用中仍出现接触部分温升过高,灭弧能力不够的问题。日本刊物《工业 材料》(VO127,NO3,1979,P15)及日本专利:特公昭54 -6008等提供了银-单-稀土电接点材料(成份为Ce或La0.5%, 余Ag及La或Sm,Ce0.2~4%,Li0.01~3%,Ca0.8%余Ag) 这类材料虽然在灭弧能力和抗熔焊性方面有所提高,但只适用于纯阻性 电路,在感性电路中使用性能变坏。

    上述这些合金热处理条件要求苛刻,需内氧化的材料必须在2~5 个气压纯氧下进行处理,接点造价高,处理危险性大且工艺复杂,在负 荷40V,8A,10000米高空的恶劣条件下用做微型开关接点, 均出现开关通断时拉弧现象严重,既而产生高热使触点熔化、烧结。最 后失效的现象。

    本发明的目的在于提供一种灭弧能力强,烧损和挥发少且抗熔焊性 高,热处理方法简单,在阻性、感性和容性电路中都能使用,且在上述 恶劣条件下其电接触性能优于上述几种合金的低压电器电接点用Ag基合 金。

    本发明提供的合金,其成份为(按重量):Sn1~6%,Ce0.2 ~2.1%余为Ag,这种三元系合金还可添加0.1~1.5%La、Pr、 Lu等稀土元素,以及Ni、CO、Fe、Bi、Te等金属中的一种或 二种组成多元系合金。

    银是贵金属中价格最低的金属,由于它具有金属中最高的导电性和 导热性,极好的加工性以及较好的抗氧化和抗有机污染能力,所以纯银 或银合金被广泛用做中小负荷各种低压电器地电接点。Sn和Ce的加入 除了使金属达到固溶强化、细化晶粒、提高再结晶温度,以使合金的硬 度和强度得到提高外,更重要的是显著地增强了灭弧能力和抗熔焊性。 合金经热处理或接点工作时的热量,使添加元素Sn、Ce(La、PrLu等)形成氧化物。燃弧时的局部高热,又使蒸气压比银低的SnO2分解形成金属蒸汽,笼罩在接点处,起到保护银基体的作用。但Sn的含 量不易超过6%,否则需要经过特殊的内氧化处理。具有特殊电子结构的 Ce族元素金属蒸汽,改变了极间一次电子轰击后的电弧特性,减少了使 材料液化的长电弧作用,从而缩短了燃弧时间,减少了接点的电蚀量。当 有二种以上稀土元素(如La、Pr、Lu)共存时,将发挥比单一金属存 在时更强的“共乘作用”或“共存作用”。但Ce族元素的含量不易> 2%,否则加工性能急剧变坏。当有Ni、Bi、Te、等元素加入,且 成份在0.1~1.5%范围内时,可起到细化晶粒,加速稀土元素氧 化的作用。但若这些金属元素的含量超过1.5%,则产生新合金相降 低上述作用。

    本发明的Ag-Sn-Ce或Ag-Sn-Ce-La(Pr,Lu)合金与 Ag-CdO,Ag-Ce,Ag-Sn等电接点用合金相比,具有以下优点:

    1.灭弧能力强,电磨损小,挥发物质少,抗熔焊性强,温升小。 在其它电接触材料的微型开关不能胜任的恶劣条件(负荷40V,8 A,一万米高空)下,本发明合金经过动作特性参数、压降、接触压力, 介电参数、过载、高空、电寿命、超寿命等多种试验证明,触点形状完整, 性能优良,完全能够满足使用要求。

    2.热处理工艺简单。以往需内氧化的触点材料,必须在2~5个气 压的纯氧中在700℃左右内氧化处理72~196小时,不仅危险大 且加工费用高。而本发明合金,具有“工作自然氧化”的特性,又可在 大气中进行700℃内氧化处理。如果将本发明合金放在一个气压氧中 处理,则所需时间<72小时,比以前大大缩短了处理时间。由于本发 明合金,改进了热处理工艺,降低了劳动强度及操作危险,因此对于制 造电器产品的工厂,无论从制造成本或技术工艺方面都带来明显的效益。

    3.具有良好的加工性能。本发明合金视使用技术要求不同,可呈 压力加工状态或内氧化状态存在。由本合金制成的板片材或丝材,可容 易地成型为钮扣接点,铆钉接点或复合接点。需应用内氧化态接点时; 可将材料先内氧化处理后再加工,也可先加工后再内氧化处理。

    本发明合金的实施例:

    当本发明合金成份为(按重量):3%Sn,0.3%Ce余为Ag和 3%Sn,0.3%Ce,0.1%La(Pr)余为Ag时,在高频炉中使用氧 化铝坩埚,真空充氩保护熔铸成锭。然后经650~700℃固溶处理, 处理后的合金锭经冷锻、冷轧或冷拉及600~650℃中间退火即可加 工成片带材或丝材成品,提供给电器制造工厂使用。

    本发明合金的基本性能列于表1。

                                  表1  Ag-Sn-Ce系合金的某些基本性能   合金名称  化学成份  Wt%  熔点   ℃ 密度 g/cm3电阻系数 μΩ-cm 电阻温 度系数 ×10-3对铜热 电势 μv/C 抗拉强度 kg/mm2  硬    度 HVkg/mm2 半      硬 态 硬 态   半   硬   态   硬   态  Ag-Sn-Ce  Sn1~6  Ce0.2~2.1  Ag余   950 10.46   3.88   ~   2.56  1.17~     7.1 -2.3  ~ -2.6  38.4    58.4   80.3   106.3  Ag-Sn-Ce  -La  Sn1~6  Ce0.2~2.1  La0.1~1.5  Ag余 10.41   5.22   ~   4.69  45.3  55.7   99   112  Ag-Sn-Ce  -Pr  Sn1~6  Ce0.2~2.1  Pr0.1~1.5  Ag余 10.48   7.06   ~    6.78  46.8  55   105   119


    

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本发明为中等负荷交直流低压电器用电接点银基合金。本发明合金具有灭弧能力强。烧损和挥发少且抗熔焊性高的特点。在负荷为40V、8A,一万米高空用微型开关上使用。其电接触性能均优于AgCdO、AgCe、AgSn等合金,且热处理工艺简单,加工方便,成本比上述合金便宜,而寿命则比上述几种合金高一倍,本发明合金的成份为(按重量):16Sn,0.22.1Ce,余为Ag。本发明合金还可添加0.11.5La、Pr、。

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