電觸頭真空觸頭材料的種類及合金化原理

單一純金屬難以滿足觸頭的全部要求。隨著真空開關設備向大容量化發(fā)展，觸頭材料經歷了由單一金屬向二元再到多元復合材料的開發(fā)過程。在不同的使用場合，對觸頭材料的要求也有不同程度的側重。觸頭電特性對材料物理性質的要求存在著諸多相互矛盾之處；

1.低截流水平要求材料具有低的導電、導熱性能和低的熔點。而高的開斷能力、抗熔焊性和抗電磨損性能要求與其相反的性質。這也是研制觸頭材料最大的難點之一。

2.具有抗熔焊能力的材料一般脆性較大，強度較差，這與要求觸頭較高的機械強度和抗變形、電磨損性能具有矛盾的方面。為解決或減小上述矛盾，多數(shù)材料工作者認為合金化是唯一選擇。在合金元素的選擇方面，根據(jù)不同要求，存在下述趨向。

電弧和電接觸理論指出，具有高開斷能力的真空開關一般應具有：

1.斷大電流時不發(fā)生電弧集聚，且擴散分布于整個觸頭表面；

2.開斷大電流后觸頭表面無局部過熱區(qū)，以利于介質強度迅速恢復；

3.具有較高的分斷速度，特別是起始分斷速度，避免電弧起始停滯時間過長。

空開關設備是利用真空環(huán)境的金屬蒸氣電弧來實現(xiàn)導體與絕緣體快速轉變的。為滿足真空開關的電器性能，對觸頭材料有一系列要求，其中包括開斷能力、絕緣性能、截流水平、耐壓強度、抗熔焊性能和抗電侵蝕性能等。不同種類的真空開關應用不同場合時，對觸頭的要求也不盡相同 。

電觸頭材料性能的優(yōu)劣是影響真空開關設備工作特性及電壽命的關鍵因素之一。早期的真空開關幾乎全部采用W、Mo等難熔純金屬作觸頭材料。這類觸頭材料由于有一系列優(yōu)點，如有適當?shù)姆謹嗄芰?、良好的耐壓強度和抗熔焊性、適當?shù)臒醾鲗禂?shù)和導電率、燃弧時燒蝕速度小、觸頭使用壽命長等，被廣泛地用于分斷小電流的真空開關中。但高熔點純金屬觸頭材料存在諸多缺點，如分斷電流、截流水平高等，從而限制了真空開關的使用范圍。

由于真空觸頭所采用的材料均為二元及以上的合金材料，且主元素間要求具有假合金特性，故在生產制造工藝方面采用了粉末冶金和真空（可控氣氛）熔煉。

電觸頭熔滲法

熔滲法是生產難熔金屬與低熔點金屬假合金常用的方法。以高熔點金屬粉末壓制預燒結（或粉末燒結）成多孔體骨架，再將低熔點的金屬置于骨架的上面或下面，在高于該金屬熔點溫度下，使其熔融滲入到多孔骨架金屬中填充空隙，從而得到致密性產品。

電觸頭混粉燒結法

混粉燒結法是一種常規(guī)的粉末冶金生產工藝，即混粉/壓制/燒結工藝。它被廣泛用于陶瓷、硬質合金等生產，是一種發(fā)展得較為完善的冶金方法。根據(jù)燒結溫度的不同，分為固相燒結和液相燒結2種制度。

電觸頭真空電弧重熔法

在無渣和低氣壓環(huán)境或惰性氣氛下，自耗電極在直流電弧的高溫作用下迅速熔化，并在冷結晶器內進行再凝固，使得合金在這一高溫熔化過程中得到精練，從而達到凈化、改善結構、提高性能的目的。

用作真空開關的觸頭材料，由于其不同于常規(guī)材料的特殊性能要求，使得對其服役過程，失效形式，性能指標等均已超出材料學一般概念范疇。就已獲得大范圍應用的諸多系列合金材料來說，并不能完全滿足所有性能指標。這涉及到電弧過程與電接觸、熱過程等基礎試驗理論和方法的突破，以改變當前依靠研發(fā)人員的經驗和大量型式試驗對材料的篩選 。

中文名稱

電觸頭材料

英文名稱

electric contact materials

定　　義

適用于電路通電或連接的導電材料。按工作電流的負荷大小分為電力工業(yè)中用的強電或中電電觸頭，儀器儀表、電子裝置、計算機等設備中的弱電電觸頭。

應用學科

材料科學技術（一級學科），金屬材料（二級學科），特殊用途金屬材料（三級學科），電阻合金（四級學科）

2017年11月1日，《銅鎢及銀鎢電觸頭》發(fā)布。

2018年5月1日，《銅鎢及銀鎢電觸頭》實施。

《高壓電觸頭材料》論述了斷路器、高壓隔離開關、接地開關、負荷開關及組合電器所用的各種電觸頭材料的制造技術、性能要求及其檢測等。