触头材料选择

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1、电触头材料的选择电触头材料的选择一、触头材料的基本要求：(1) 、具有足够的开断能力；(2) 、小的节流电流；(3) 、高的耐电压强度；(4) 、具有咼的抗熔焊能力；(5) 、含气量要低；(6) 、高的导电率、导热系数和机械强度，小的接触电阻；(7) 、电侵蚀率低；(8) 、热电子发射能力低。二、触头在操作过程中的物理现象包括：1、接触电阻：当两个触头相接触表面不可能非常平整光滑，总会有突出的部分，因而实际上只有这些突 出点才是真正接触的，这样电流线将收缩到几个有限的点上，这种现象形成了收缩电阻。另一方面 由于各导体的接触表面有尘埃、气体或水分子的吸附，金属表面的氧化或硫化等会形成一层表面薄

2、膜，它的导电性很差，由此引起的接触电阻称为表面膜电阻。由上述两种电阻构成了接触电阻；2、机械磨损：触头在开闭过程中会受到机械力的冲击，造成触头变形，裂开或剥落，因而会影响触头 的寿命；3、电弧腐蚀：触头在开闭过程中有电弧产生，电弧会使触头表面金属熔融、飞溅而散失，这种现象称 为电弧腐蚀，它决定了触头色使用寿命；4、触头的发热和熔焊5、剩余电流：当触头将一交流大电流断开时，电弧虽在电流自然过零点时熄灭，但在触头间还留着一 个暂态微小的剩余电流，它铜触头材料的灭弧能力有关。6、电击穿：当触头间的开距小而电场强度较大时，那么虽然触头处在断开状态，但触头表面的一些来 联系较弱的颗粒可能在强的场强作用下

3、被拉出吸引至对面触头，导致触头间的电击穿。7、材料转移：在直流情况下触头动作时，会出现触头材料从触头的一方转移到另一方的现象，称为材 料转移。三、触头的工作可分为四种工作情况：分断状态、闭合状态、闭合过程和分断过程。触头闭合工作时，接触力应根据出头工作的要求来选择。如果触头间可能流过短路电流，那么流过短路 电流时触头不应被推斥开或发生熔焊。开关电器触头闭合时发生的碰撞使接触部分发生弹性和塑性变形，一部分动能转化为热能，而另一部分 动能则由于弹性变形的复原而发生反方向的反弹。在闭合力的作用下，反弹后再次发生碰撞，经过多次弹跳 后触头最后终止于闭合位置。电压较高的电路，触头闭合过程中触头间隙小雨击

4、穿强度时，会发生预击穿而 提前产生电弧。触头接通电流后，触头收到电动斥力的作用。触头间隙产生电弧后，触头材料蒸发时产生的 压力等都会给触头的弹跳产生影响。载流情况下触头分断时，若电路的电压与电流值小雨生弧最小值(见表1),将不产生电弧，在一定条件 下会产生辉光放电。除少数的继电器外，对于一般的开关电器，电路的电压与电流均大于生弧电压与电流值， 因此触头分断时要产生电弧。触头材料的电导率与热导率要高。电导率高的材料，触头固有电阻小。热导率高时能迅速降低弧根的温 度，减小触头金属的熔化面积，减少金属蒸气，提高触头间隙的介质恢复强度。另外，触头材料的金属再结 晶温度、熔化温度与沸点要高，熔化与蒸发潜

5、热也要高。这些参数高了，触头不易熔焊，金属的熔化与蒸发 量少。同时，也希望触头间隙中介质的游离电位值和触头材料的游离电位值要高。介质游离电位值的提高， 可降低间隙中的电导，改善灭弧条件。触头材料的游离电位高了，电子逸出功就大，减少间隙放电时从触头表面发射的电子。设计触头时，应以负载电路的电压、电流、功率因素或时间常数、分断与闭合能力、负载工作制、电路 的固有参数(固有振荡频率与振幅系数)、要求的电寿命与机械寿命等作为设计的依据，以满足不同工作情况 下的不同要求。表1导电材料的性能材料逸出功W/eV游离电位/eV生弧最小值电压U/V电流I/A铂6.38.9617.50.9金4.99.22150.

6、38铱5.39.2钯4.88.3380.45银4.747.57120.4钨7.497.98151.1铜4.47.72130.43石墨4.8111.22200.03镉4.19.0110.1镍4.57.63150.45锡4.387.33锌4.249.3910.50.1铑4.577.7130.35钼4.637.9140.45水银4.5210.4氧化镉3.5814.8四、触头材料可分为三类：纯金属、合金和金属陶瓷。常用触头材料的性能见表2所列。(一) 、强电用触头材料是以银、铜为主的合金材料，它的要求为：(1) 、低的接触电阻，保证长期通过额定电流而不会过热，因而要求没有高电阻的表面膜。(2) 、电弧

7、腐蚀和机械磨损要小，可使使用寿命提高。(3) 、抗熔焊性能好，要求材料熔点高，在发生故障情况下也能顺利切断电路。(4) 、剩余电流小，灭弧能力强。(二) 对弱电用触头材料的基本要求同强电触头材料，但由于这种触头的闭合力小，故机械磨损不是主 要问题。直流下要求材料转移小。(三) 真空开关用触头材料一般采用铜铋铈合金、铜铋银合金、铜碲硒合金、磚铜铋锆合金及铜铁镍 钻铋合金。各种典型开关常用触头材料如表3所列。电触头材料的选择表2常用触头材料性能表触头材料成分电阻率P/Qm10 -3温度 系数a / 10 3 K -1热导率入/Wcm -1 k _1熔化 温度 0 /c维氏硬度HV/_2熔焊极 限电

8、流 I /kA熔焊强度/Nmm 2纯铜电工铜1.733.93.9ro10831040ro4.3330纯银99.9% 银1.654.04.189606505.8160金钨一5.54.71.64340043001.3190属钼4.84.71.45260025502.3190银一镍99.9/0.11.83.53.89608105.2300银一硅98.5/1.52.13.13.38309703.0390合银一镍一铍98/其余镍+铍1.93.33.79008904.8330金银一铜镍+铍80/202.03.53.3277913504.5330黄铜Ms587.31.60.888901600一一钢光亮钢19

9、.73.350.3713002420一一银一氧化镉90/102.13.63.0711504.0190银一氧化锡92/82.13.13.47004.190银一石墨一镍98.5/0.5/11.83.93.956605.740银一石墨98/22.03.92.56105.720金银一石墨一镍96.5/3/0.52.93.52.455405.710属银一铁90/103.71.82.07104.270960陶银一镍90/101.83.53.66805.3120瓷银一镍80/202.13.53.17604.490银一镍60/402.12.42.98702.5130银一钨20/804.60.952.42450

10、2.0120银一碳化钨50/504.31.21.6516102.3130银一碳化钨20/806.50.81.221002.150注：所列数据是指重量百分率。 合金是指固相点，金属陶瓷是指最低熔化成分的熔点。 熔焊极限电流和熔焊强度是在直径为8mm、接触力100N、接触表面的球半径为15mm的圆柱形触头上测出的。表3各种典型开关常用触头材料典型开关通断电流I/A优先选用的触头材料辅助开关（包括继电器）10银，银/铜（铜3%10%）,银/镍99.85/0.15辅助开关 接触器负荷开关1050银/镍90/10银/铜（铜3%10%）接触器 负荷开关 电容器开关 低压小容量断路器503000银/银氧化镉90/10银/银氧化镉88/12银/银氧化镉85/15银氧化镉含量随开断电流的增大而增多导线保护开关漏电保护开关10000银/钨、银/钼、银/碳化钨（钨、钼或碳化钨50%70%） 主触头为银，灭弧触头为银/钨，铜/钨（钨70%90%）,钨