電觸頭真空開關(guān)對(duì)觸頭材料性能的要求

空開關(guān)設(shè)備是利用真空環(huán)境的金屬蒸氣電弧來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體與絕緣體快速轉(zhuǎn)變的。為滿足真空開關(guān)的電器性能，對(duì)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(qiáng)度、抗熔焊性能和抗電侵蝕性能等。不同種類的真空開關(guān)應(yīng)用不同場(chǎng)合時(shí)，對(duì)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(guān)設(shè)備工作特性及電壽命的關(guān)鍵因素之一。早期的真空開關(guān)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(diǎn)，如有適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)嗄芰?、良好的耐壓?qiáng)度和抗熔焊性、適當(dāng)?shù)臒醾鲗?dǎo)系數(shù)和導(dǎo)電率、燃弧時(shí)燒蝕速度小、觸頭使用壽命長(zhǎng)等，被廣泛地用于分?jǐn)嘈‰娏鞯恼婵臻_關(guān)中。但高熔點(diǎn)純金屬觸頭材料存在諸多缺點(diǎn)，如分?jǐn)嚯娏?、截流水平高等，從而限制了真空開關(guān)的使用范圍。

電弧和電接觸理論指出，具有高開斷能力的真空開關(guān)一般應(yīng)具有：

1.斷大電流時(shí)不發(fā)生電弧集聚，且擴(kuò)散分布于整個(gè)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(zhì)強(qiáng)度迅速恢復(fù)；

3.具有較高的分?jǐn)嗨俣?，特別是起始分?jǐn)嗨俣?，避免電弧起始停滯時(shí)間過長(zhǎng)。

單一純金屬難以滿足觸頭的全部要求。隨著真空開關(guān)設(shè)備向大容量化發(fā)展，觸頭材料經(jīng)歷了由單一金屬向二元再到多元復(fù)合材料的開發(fā)過程。在不同的使用場(chǎng)合，對(duì)觸頭材料的要求也有不同程度的側(cè)重。觸頭電特性對(duì)材料物理性質(zhì)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(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和低的熔點(diǎn)。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(zhì)。這也是研制觸頭材料最大的難點(diǎn)之一。

2.具有抗熔焊能力的材料一般脆性較大，強(qiáng)度較差，這與要求觸頭較高的機(jī)械強(qiáng)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(rèn)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。

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(chǎn)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(chǎn)難熔金屬與低熔點(diǎn)金屬假合金常用的方法。以高熔點(diǎn)金屬粉末壓制預(yù)燒結(jié)（或粉末燒結(jié)）成多孔體骨架，再將低熔點(diǎn)的金屬置于骨架的上面或下面，在高于該金屬熔點(diǎn)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(chǎn)品。

電觸頭混粉燒結(jié)法

混粉燒結(jié)法是一種常規(guī)的粉末冶金生產(chǎn)工藝，即混粉/壓制/燒結(jié)工藝。它被廣泛用于陶瓷、硬質(zhì)合金等生產(chǎn)，是一種發(fā)展得較為完善的冶金方法。根據(jù)燒結(jié)溫度的不同，分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)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(jié)晶器內(nèi)進(jìn)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(dá)到凈化、改善結(jié)構(gòu)、提高性能的目的。

用作真空開關(guān)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(duì)其服役過程，失效形式，性能指標(biāo)等均已超出材料學(xué)一般概念范疇。就已獲得大范圍應(yīng)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(biāo)。這涉及到電弧過程與電接觸、熱過程等基礎(chǔ)試驗(yàn)理論和方法的突破，以改變當(dāng)前依靠研發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)和大量型式試驗(yàn)對(duì)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(dǎo)電材料。按工作電流的負(fù)荷大小分為電力工業(yè)中用的強(qiáng)電或中電電觸頭，儀器儀表、電子裝置、計(jì)算機(jī)等設(shè)備中的弱電電觸頭。

應(yīng)用學(xué)科

材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科），金屬材料（二級(jí)學(xué)科），特殊用途金屬材料（三級(jí)學(xué)科），電阻合金（四級(jí)學(xué)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(shí)施。

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