新型银氧化锡触头材料在汽车电器中的应用

刘 琳

（河南交通技师学院，河南 驻马店 463000）

1 汽车电器中触头材料的现状

触头材料的性能对开关品质和使用有直接的影响，严重时会影响汽车的正常、安全运行。以前中国的汽车开关产品使用的触头材料多选择银铜合金或是纯银，部分汽车也会选择昂贵的铂或钯合金。纯银或银铜合金制作的开关导电性能比较好，且接触电压降相对较低，但是这两种材料制作的触头在直流电弧的影响下会出现严重的定向转移，在瞬间的大电流影响下还会发生永久性熔焊和黏着。另外，纯银或银铜合金制作的触头材料体积较大［1］。铂、钯合金从性能上看要优于银和银铜合金，但是成本高。汽车工业的快速发展让上述材料已经无法满足现在的需求。近些年来中国部分汽车电器厂家已经开始使用银镍10级、银氧化镉等原料。但是在使用过程中发现存在寿命低、定向转移严重的情况，特别是银氧化镉中含有的金属镉是一种有毒元素，在电弧作用下会产生镉蒸汽，不仅危害环境，对人体的伤害也很大［2］。

国外发达地区已经开始使用含有多种添加元素的银氧化锡 （AgSnO2）作为触头材料。使用AgSnO2制作的触头材料不仅有良好的耐电弧腐蚀性能，同时还可以抗熔焊，使用寿命较高。将其应用于电器产品中能够在不改变起动负载能力的状态下，缩短触头之间的距离，让产品结构更加紧凑，进而减小触头的尺寸和体积。AgSnO2材料在发达国家已经有了很大的市场份额，逐渐代替了传统的银氧化镉［3］。

2 材料制备和电性能试验

2.1 制作触头材料

AgSnO2触头材料的制作先通过离心雾化法获得银锡合金粉，再将银锡合金粉预氧化获得银氧化锡合金粉，最后使用冶金工艺制作触头。详细步骤如下。

银、锡和添加元素共同放置于中频感应加热炉内，加入惰性保护气体后加热融化为银锡合金液体，将液体经漏包底孔落入旋转盘中，旋转盘高速旋转离心后会将液体雾化成细小的银锡合金粉末；将粉磨放置内氧化炉加热，在氧分压的作用下可将粉末氧化为AgSnO2，最后进行冶金工艺，制作为氧化锡合金线。使用冷压焊复合铆钉将银氧化锡线和铜线加工成要求的尺寸［4］。

2.2 电性能试验

本次开展的电性能试验选择了灯光继电器JD151、起动继电器JD136与JD271作为样本。将制备的新型AgSnO2触头材料在3种样品中分别进行不同条件的耐久性寿命、加倍耐久性寿命试验。同时比对了商用AgCdO和AgNi10和AgSnO2触头材料的耐久性寿命，试验电器动触头是阴极、静触头是阳极，试验电源为直流整流电、使用继电器在断开测量试验前后的触头压降，试验结果选择3次测量的平均值［5］。

2.2.1 材料对比试验结果

本次研究将上述3种材料制作的触头开关安装在3台JD136启动继电器上，耐久性试验条件见表1，试验结果见表2。

2.2.2 不同负载条件和电压等级下耐久性电寿命

为了降低成本，本次研究将触头尺寸缩小为4.5×1，将整体的触头面积减小了47%，在JD271、JD151继电器上进行了5万次的耐久性电寿命试验和10万次的加倍耐久性电寿命试验，试验条件和试验结果见表3～表6。

表1 3种材料的耐久性试验的试验条件

表2 3种材料的耐久性试验的结果

表3 不同负载条件下耐久性试验条件

表4 不同负载条件下耐久性试验结果

3 结论

AgSnO2触头材料与AgNi10、AgCdO触头的对比试验可见：AgCdO的触头抗熔焊、抗压降以及耐电弧侵蚀能力比较差，受直流电弧的影响会出现明显尖峰状转移，这种情况无法继续工作，也不能满足试验要求。AgNi10可满足5万次以上的试验要求，但是触头表面会出现球形材料转移。AgSnO2触头材料的抗熔焊、耐电弧侵蚀性能明显更高，在直流电弧下发生材料定向转移情况小，综合接触电压降和接触电阻多方面的性能看，可以满足不同负载条件下汽车开关电流等级的试验，日后可用AgSnO2触头材料代替过去的AgNi10、AgCdO材料，尽可能提高电器产品的电性能。

表5 不同负载条件下加倍耐久性试验结果

表6 不同负载条件下加倍耐久性试验结果