中频炉配件 电炉配件DW15-2500A断路器开关牛头 触头,触头熔焊力以及触头材料分析:开关电器最明显的失效模式之一就是触头系统故障，提升触头系统的可靠性显得极其重要。触头系统的设计要点：能可靠的分合电路，耐机械磨损和电磨损、寿命长，具有足够的热稳定性和电动稳定性，加工容易、有色金属使用少、成本低。电触头材料作为电器开关的核心部件广泛用于接触器、继电器等。电器出现故障的主要原因就是电触头熔焊，熔焊与电压、电流、压力、燃弧时间存在着必然联系，熔焊分为动熔焊和静熔焊，顾名思义，动、静熔焊分别表示触头在运动时出现“焊接”和触头静止时出现“焊接”。所有的熔焊都由金属液化再冷凝所导致，金属为何会熔焊以及如何减小熔焊率，这将是下面将要讨论的。导线电阻R=ρL/A，其中ρ为电阻率(Ω. m)，L为导体长度（m），A为导体截面积（mm2），可算出一根铜导体的电阻极小，但两根铜导体接触时将产生巨大接触电阻，以接触器为例，一般在3mΩ以内，不同的特质接触电阻也有较大区别。根据试验研究，触头间的接触电阻公式为：R=K/（9.8F）a；式中F：接触压力，a是接触形式指数，点接触a=0.5、线接触a=0.7、面接触a=1；K为材料的物理性质和接触表面状况有关的指数.     两个导电体接触时会产生收缩电阻（接触电阻），收缩电阻与接触实际接触面积/视在接触面积的比值成反比，换言之，接触面积越小，接触电阻越大，根据发热公式Q=I2Rt，当产生较大电阻时接触部位将严重发热，如果超过铜的熔点1083.4℃就会在接触部位形成熔池，当熔池冷却后就会将两个导电体牢牢的粘住；而容性大电流接通时由于电流较大，加之强烈的电弧烧灼，更易造成熔焊。所以衍生到如何减小接触、增加抗熔焊力等问题。根据《电接触理论及其应用技术》研究表明，接触压力较小时，面接触的接触电阻，点接触的接触电阻最小；接触压力较大时，相反。接触电阻越大静熔焊力越大。另外，其他研究表明，接触电阻与接触压力成反比，理论上其余条件不变，若要减小接触电阻1倍，需要增加触电压力2倍甚至更多；另一方面，对触头材料的选型及其工艺加工也具有严格的要求，必须严加管控接触时的导体平面度、导体表面洁净度以及材料导电率。对于触头材料的选型具有较高的研究价值，银的电阻率1.6*10-8Ω·m最小、熔点961.7℃，铜次之为1.7*10-8Ω·m、熔点1083.4℃，触头材料往往会优先考虑铜或铜基、银或银基。银的导电性、导热性、加工性很优异，接触电阻也较小，但是纯银硬度低、易粘连，为了克服这些缺点研究出了很多银基材料。下面主要罗列一下银基合金。分析与讨论 针对这种选择击穿的现象众多专家观点不一， 有硬度、导电以及表面状态等观点。但是，这些观 点往往只能解释一些特殊的现象，而没法解释所有 触头材料。比如“硬度说”可以解释在CuW合金里 W的硬度大于Cu，谁的硬度低谁先被击穿，但是，没 法解释CuCr合金里在Cr相先被击穿的现象。触头在工作环境中的烧蚀行为属于典型的电 子场致发射，电子场致发射是在外加强电场的作用 下，固体中的电子穿过其表面势垒进入真空的一种 量子隧道现象。热致电子发射和光致电子发射中 电子是通过加热或吸收光子能量获取足够能量克 服表面势垒，不同于热致电子发射和光致电子发 射，电子场致发射是由于外加强电场的作用使固体 表面势垒高度降低、宽度变窄，电子能通过量子隧 道效应脱离固体进入真空的。1928 年Fowler 和 Nordheim 建立起来的量子力学理论首先成功地解 释了电子场致发射现象，推导出了著名的Fowler- Nordheim方程：     从该方程可以看到，金属表面的场致发射电流由电场强度和金属逸出功共同决定，也就是说在相同的电场强度下，金属表面发射电流的密度随着金属逸出功的减小而增大。因此，金属的逸出功越大，引起击穿所需要的电流密度将需要在更大的电压下才能够达到。与功函数密切相关的一个物理概念是接触电势差，任意两种不同的金属A和B相接触或用导线相连接时，就会带有电荷并分别产生电势VA和VB，这种电势称为接触电势，两接触电势之差便是接触电势差，由此可得：    上面关系式说明接触电势差的产生源于两块 金属的逸出功不同，而逸出功表示真空能级与金属 费米能级之差，所以接触电势差产生的实质是由于 两块金属的费米能级不同[5]。因此，当Cu与W接触 时电子由费米能级较高的Cu 金属流到费米能级较 低的W金属，而产生的接触电势差刚好补偿了费米 能级的差异，达到平衡时，两种金属的费米能级达 到同一高度，即两相的逸出功趋于平均。常规CuW 合金中，由于Cu、W两相的接触面较小，局部的均匀 化程度较低，在起弧初期，具有选择击穿特性，击穿 主要发生在逸出功较低的Cu相。同时，在阴极斑点 的运动过程中，粗大的W颗粒阻碍了阴极斑点的连 续分布[6]，因为逸出功较大的W颗粒尺寸远远大于 阴极斑点尺寸，导致次生阴极斑点不能连续跳跃， 严重影响了阴极斑点的运动轨迹，只能在Cu相周围反复地产生与熄灭，所以在Cu相表面烧蚀严重。结论 CuW合金在场致发射中有选择击穿特性，击穿 主要发生在逸出功较低的Cu 相。烧蚀时逸出功较 高的W颗粒尺寸远远大于阴极斑点尺寸，导致次生 阴极斑点不能连续跳跃，严重影响了阴极斑点的运 动轨迹，只能在Cu 相周围反复地产生与熄灭，因而 在Cu相表面烧蚀严重。