[发明专利]基于扫描电镜和能谱分析的电触头材料电弧侵蚀程度测试

说明书

技术领域

本发明属于材料检测领域，具体是指一种基于扫描电镜和能谱分析的铆钉型电触头材料电弧侵蚀程度测试方法。

背景技术

电弧侵蚀是指触头在分断或闭合电路的过程中，由于机械的撞击和摩擦、化学的腐蚀以及电弧与火花的烧蚀，造成触头金属损失或材料转移的现象。其后果是触头表面凹凸不平、触头减薄，导致触头压力、接触电阻、触头 超程、开距等参数发生变化，严重时造成触头无法正常工作。因此，研究电弧侵蚀对提高触头寿命和工作可靠性具有重要意义。

铆钉型电触头材料是电触头材料中用途很广的一种具体触头类型，其在使用过程中所发生的电弧侵蚀并对同时伴随着各种物理化学变化，这些变化肯定会带来触头材料成分的变化，即元素的组成及含量的变化。目前一般的测试方法只是通过金相显微镜或扫描电镜进行简单拍照，而无法测定该触头材料内部元素的迁移和分布情况，如此，就对电弧侵蚀后的材料研究产生了局限性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于扫描电镜和能谱分析的电触头材料电弧侵蚀程度测试方法，通过该方法能同时获得该电触头材料的表面情况以及其内部的组分状态。

为实现上述目的，本发明的技术方案是将通过电弧侵蚀后电触头沿垂直于工作面剖开，制备金相试样后置于扫描电镜样品台，扫描电镜以背散射模式观察得到电弧侵蚀直径D和电弧侵蚀深度H，以表达式为D²·H来数值化标准铆钉型电触头材料电弧侵蚀程度，然后对金相试样进行能谱分析，该能谱分析以背散射模式进行，定性和定量分析金相试样的组分分布。

进一步设置是剖开电触头材料的距离为工作面边缘到中心1/3-1/2处。

进一步设置是制备金相试样是通过金相试样镶嵌成型在镶嵌机上进行，使用热固性胶木粉作为镶嵌材料，剖开后铆钉置于镶嵌机中，加入胶木粉超过试样高度，在0.1MPa-1.0MPa加热至130-180℃保温10-30分钟即可成型。

进一步设置是金相试样成型后用手工在砂纸上磨制，之后在预磨机上磨制，最后在抛光机上抛光，使用氧化铝作为抛光粉，其粒度为1-5μm。

进一步设置是扫描电镜观察使用背散射观察模式。

进一步设置是所述的电触头为铆钉型电触头，其工作面直径为2-25mm，高度为2-15mm。

本发明所提出的电弧侵蚀程度是通过三维状态来对铆钉型电触头材料电弧侵蚀进行描述，而目前的一般方法最多只能是二维描述。

本发明是在制作完金相试样后使用扫描电镜背散射模式(BEI)对电弧侵蚀后触头材料进行拍照，所获得照片可以清晰的看到材料侵蚀的宽度和深度，便于测量；同时还可以清晰的看到元素分布，可以定性分析某些区域存在何种元素，之后能谱分析就可以将定性和定量数据量化。

本发明提出了一种基于扫描电镜和能谱分析铆钉型电触头材料电弧侵蚀程度的测试方法，改进了当前使用扫描电镜一般的照相方法，利用制备金相试样可以得到电弧侵蚀深度及元素迁移情况，同时也能对各种铆钉型电触头材料电弧侵蚀过程进行归纳总结，给低压电器行业发展提供技术支持。

铆钉型电触头材料电弧侵蚀的表征，其实质是形貌特征的表征，总体来说，形貌特征是铆钉型触头材料表面动力学特性与电弧相互作用的结果，又反过来影响电弧的进一步侵蚀程度。所以，使用某种动力学特性来说明何种形貌特征是很困难的，但就侵蚀表面特征而言，则可以分析得出某种因素所起作用的程度。铆钉型电触头材料电弧侵蚀过程中，在电流作用下触头表面会发生液滴喷溅，触头再经过多次分断操作后表面形貌会有不用的特征。触头闭合压力和电弧对触头材料力的作用是引起触头形貌改变的主要因素。动触头以一定加速度撞击静触头，一方面重复作用的冲击压力可引起触头材料局部区域的机械疲劳，特别是在晶界和相界等结合力较弱的区域，容易产生裂纹；另一方面，触头表面因上次电弧作用形成较小的凹坑在冲击力作用下产生塑性变形，引起少部分材料因脆性而脱离触头本体，凹坑程度加大，这也是电弧对触头材料侵蚀最主要的方式。随着电弧侵蚀程度的增加，凹坑程度逐渐增大，形状介于圆柱形与圆锥形之间，圆柱形及圆锥形体积取决于直径D、高度H和常数π，因此可以借助于圆柱形与圆锥形体积公式来表征铆钉型电触头材料电弧侵蚀程度，常数π忽略不计直接使用D²·H即可。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1为铆钉型AgSnO₂电触头材料电弧侵蚀程度照片。