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SnO
2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