家用和类似用途电器开关触点选用详解2010

家用和类似用途开关用触点选用详解
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触点作为开关的关键核心零部件,直接影响到开关的电气性能
同时也是开关的重要成本因素。如何正确,合理的选择触点至关重要!
本文从材料,工艺,结构,成本,试验和应用等方面进行分析和论证,
希望能给各位在进行开关设计过程中正确、合理地选用触点提供参
考。
由于水平所限,不当之处难免,欢迎沟通交流。 一,触点材料应具备的特性
作为触点材料应该具备以下几个特性,或者说只要具备以下几个 特性的材料都有可能做触点材料
.接触电阻小。
.耐高温氧化。
.硬度不会太大。
.耐磨,灭弧性能较好。

由此可见真正同时具备以上几种特性的材料并不多,金和银都具备以
上几个特性,但是考虑到性价比我们首先选择银作为触点材料,由于
纯银特性④不是很好所以我们通常添加合金以提高特性④。对于纯铜
我们发现具备特性①③和④,但是不具备特性②,所以不能用作为
触点材料。目前有在纯铜中添加稀土元素以改善特性②,但是由于市
场原因(客户认为使用的是廉价铜点)未能在电工开关行业推广应用。
二, 常用触点材料及特性
目前墙壁开关常用银合金触头材料主要有三种:AgCdO;    AgNi
AgSnOIn),目前用得最多的是 AgCdO,占 70%以上份额。
    银氧化镉(AgCdO)触头材料采用烧结或挤压工艺制成,银氧
化镉内氧化镉质点弥散分布于银基体中 ,因而增加了材质硬度和
耐磨性能。电触头动作时在电弧作用下 ,由于温度提高,氧化镉
剧烈分解、蒸发而使电触头表面冷却,降低了电弧能量,从而极
大地改善了电触头的灭弧性能,净化了触头表面,减少了电磨损
提高电寿命并保持低的接触电阻 。银氧化镉材料号称万能触头材
料,只是由于环保因素限制了其使用范围(对于其 RoHS 豁免条款详
中国核应急救援队见后面)。
银镍合金 (AgNi)电接材料的制成采用先进的烧结 、挤压技
术,镍颗粒呈纤维状均匀分布。银镍合金电触头的接触电阻低而
稳定 ,导电、导热性好,且烧损少、电磨损小而均匀,银镍合金
电触头在直流下开闭时,电触头的材料转移比纯银接点小,特别
弓克
适用于狭小外壳中通断使用 ;但银镍合金电触头在通断时由于氧
化物而使电触头接触电阻增高,对硫敏感,大电流下抗熔焊性能
差。
银氧化锡 (AgSnO2)电触头材料具有优良、稳定的抗熔焊性能
及良好的耐电弧烧蚀性能。在电流较大 (500~3000A 的电流范围内 ) 的条件下,银氧化锡触头有比银氧化镉触点更好的耐电弧烧蚀能
力,在容性负载下,银氧化锡触头比银氧化镉触头 、银镍触头明
显表现出更优良的抗熔焊性能,在交流阻性负载下 ,银氧化锡触
头比银氧化镉触点具有稍高的接触电阻 (可采用添加微量的特殊
金属氧化物如氧化铟来保证了它的接触电阻处于允许的范围内 ) 但在直流电路的灯/电机负载(如汽车继电器 )应有场合下,却表现
出低而稳定的电阻值。胶原蛋白酶
三,触点材料的选择
对于墙壁开关用触头材料我们通常只推荐用两种材料:银氧化镉 (AgCdO)触头材料和银氧化锡(AgSnO2)触头材料。它们的材料性能 前面已经描述过。
(AgCdO)   AgCdO12 
AgCdO15 这两种合金比例。如果 CdO 含量比例越大则接触电阻越
大,而且分断拉弧碳化杂质会更多更明显,加工硬度和加工难度
也越大 .
在欧盟 RoHS 豁免指令第 8b)项中明确指出银氧化镉 (AgCdO)
触头材料可无限期豁免使用 ,对于美洲市场等其他国家其触点并

无环保要求(有些地区直接套用欧盟 RoHS 指令 ),因此该触头材 料可广泛适用于出口和国内市场(除非客户特别指定要求用某种 材料 )。
随着 LED 灯等强容性负载的使用越来越多 ,对于触点抗熔焊 和灭弧性能要求也越来越高 。在此我们建议强容性负载用开关的 触点材料采用银氧化锡 (AgSnO2)材料,因为银氧化锡触点比银氧 化镉触点表现出更优良的抗熔焊性能。
四, 触点的加工工艺
目前触点加工多采用冷镦技术加工,就是将铜和银合金在模具中冷态 挤压成型并结合在一起。当然也有部分触点采用热态焊接工艺(如原 奇胜电器公司内有专业焊银房)。
图为冷镦加工设备
触点冷镦加工工艺流程如下:冷镦成型---酸洗去氧化层---清洗

去油污---抛光去毛刺---真空退火去内应力---冷却包装。
由于冷镦成型的两种材料形变不同因而存在结合内应力,所以必
须退火去内应力以确保两种材料的结合强度,否则容易出现银层开裂
甚至银层脱落。同时退火也可以调整材料硬度以改善铆接性能。
对于银合金材料如果太软或者太硬其加工性能都会变差。
如果银合金材料太软,对于平面型触点就容易出现表面不光滑和 模印,同时对模具表面损伤也较大,另外对于平面触点通常我们会调 整为 R40 左右的大弧面来避免模印和使得银层表面更光滑。
对于较硬的银合金材料如方舱 AgSnO2,由于材料太硬对模具硬度要
求也较高,通常我们会采用合金模具来加工,所以加工成本比较高。
    参见 GB5587-2003  银基电触头基本形状尺寸符号及标注标准中
3.2.3 章节中建议钉头直径 D 是钉脚直径 d   2 倍。考虑到加工难度 我们强烈建议钉头直径 D 和钉脚直径 d 的比值应  2,也即是钉头和 钉脚的铜材用量不能差别太大,否则由于铜线过细过长在压扁成形过 程中会出现不均匀变形,导致触点单边出现明显的毛刺披锋,
同时也 会导致表面银层分布不均匀,局部出现露铜现象。严重的会因为铜线 弯折变形而导致铜分层现象。
下面为铜线的两种成型演示图:

正常均匀形变(铜线短而粗)              不均匀形变(铜线长而细)
因此我们要尽量避免使用 3.5*1+1.5*L 4*1+1.5*L 这两种规格 的非标触点,解决办法就是将钉脚直径改为 2.0mm,即为:3.5*1+2*L 4*1+2*L.
关于触点的铆接工艺
触点在铆接过程中银接触面会二次成型。因此铆接模具表面的形状和 光洁度对触点的银接触面有很大的影响。我们在很多工厂看到其铆接 模具表面粗糙和脏污,这会直接影响到触点银接触面的光洁度,同时 也降低了触点的电气接触性能。

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