[发明专利]一种具有纵向复合结构的铜/银低压触点材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压开关电器触点材料，具体涉及一种具有纵向复合结 构的铜/银低压触点材料。

背景技术

电接触材料是一种量大面广的基础性工业元件，负担接通、断开电控 电路和负载电路电流的任务，其材质决定了开关的开断能力和电接触的可靠 性。目前，低压开关电器中采用的主要是银基电接触材料。银是一种稀缺的 贵重金属，发展一种具有新型结构的节银电接触材料具有极大的经济意义和 科学价值。

在以前的工作中，人们进行过用铜取代银基电接触材料的研究，发现 在开断电流电弧作用下铜触点易于氧化，铜的氧化膜硬度较高，在开关操作 力的作用下不能破裂，使触点表面接触电阻增大，界面处温度升高，并进一 步加剧氧化，最后导致触点表面电接触的失效。

目前，解决铜合金接触电阻增大的方法主要有：(1)在铜触点表面用 镀层或复合轧制的方法加上一层银合金膜。这种方法能够解决初始电接触过 程的稳定性，但由于银膜很快被电弧烧蚀而只能有极少的开断次数，只能在 不要求电寿命的极少数场合应用；(2)哈尔滨东大高新材料股份有限公司应 用的在铜基体中加入金刚石的方法。金刚石具有高的导热系数，在燃弧过程 中还能与氧作用在触点表面形成还原性气氛，能够在一定程度上缓解铜的氧 化速率，在一些具有较高操作功的小型断路器中获得应用。但这种方法仍然 未能从根本上解决铜触点接触电阻大、温升高的问题，不能使用在接触器、 继电器等量大面广的低压开关电器中；(3)在铜基体中加入稀土元素的方法。 由于微量稀土元素能够分布在铜的晶界上，阻碍铜原子的外向扩散，从而降 低了铜的氧化速率。但这种方法同样只能缓解铜的氧化，并不能从根本上解 决铜基触点接触电阻大、温升高的技术难题。

发明内容

为了达到大幅度降低压触点中的银含量，解决现有铜基触点温升高、接 触电阻大的不足，本发明的目的在于提供一种具有纵向复合结构的铜/银低压 银触点材料，在电弧的长期反复作用下，这种新型触点能够始终具有持续的 导电通道，从根本上解决铜基触点表面燃弧后的接触电阻增大和温升高难题 并显著提高了银基触点的抗熔焊性能和电寿命。

本发明所采用的设计方案是：一种具有纵向复合结构的铜/银低压触点 材料，其中的铜基材料作为基体，银基材料呈一条或一条以上的条带形状纵 向分布于铜基材料中，其中银基材料区域占触点接触面的面积范围为2-25％， 铜基材料占触点接触面的面积范围为75-98％。

铜基材料的成份范围包括质量百分比为70-99％的铜，包含但不限于质 量百分比为0-10％的碳，0-2％的稀土或稀土氧化物，0-5％的铬，0-5％的钛， 0-5％的锆和0-5％的锡；其中的银基导电通道在触点中纵向排列，其横断面 占触点面的面积范围为2-25％；银基材料的成分范围包括质量百分比为 40-95％的银，包含但不限于质量百分比为0-10％的碳，0-50％的镍，0-40％ 的铁，0-60％的钨，0-60％的碳化钨，0-30％的氧化镉，0-30％的氧化锡，0-30％ 的氧化锌，0-30％的氧化铜和0-5％的氧化铟。

铜基材料中的碳的存在形式可为石墨、金刚石、碳黑或碳管。

铜基材料中的稀土或稀土氧化物包括但不限于铈、镧稀土或其氧化物。

银基材料中的碳的存在形式可为石墨、金刚石、碳黑或碳管。

本发明的铜/银复合结构的触点材料，铜、银都具有好的导电导热能力， 铜基体具有高的耐电弧侵蚀和抗熔焊能力，银基材料具有高的抗氧化能力， 在电弧的长期反复作用下，这种新型触点能够始终具有持续的银基导电通 道，从根本上解决铜基触点表面燃弧后的接触电阻增大和温升高难题并显著 提高了银基触点的抗熔焊性能和电寿命。

附图说明

图1是本发明的铜/银复合结构的横截面示意图，其中(a)为圆形结构 的铜/银低压触点材料，(b)为长方形结构的铜/银低压触点材料。

图2是本发明的铜/银复合结构的纵截面示意图，其中(a)为圆形结构 的铜/银低压触点材料，(b)为长方形结构的铜/银低压触点材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。