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电接触材料可靠性研究

李彤辉  
【摘要】: 电接触是一门应用非常广泛的学科,随着科学技术的发展,对各种仪器设备的要求也就越来越高,电接触材料的可靠性也就越来越重要。我国是一个污染比较严重的国家,又由于触点大多暴露于环境之中,因此环境污染是造成电接触故障的最主要原因之一。 本实验通过粉末冶金法制备出AgSnO_2、AgWC、AgSnO_2CeO_2三种电接触材料,并对三种材料分别进行SO_2气体腐蚀和模拟海水腐蚀的研究。对各种材料在不同环境下的腐蚀机制和可靠性进行了研究与探讨。 研究发现SO_2腐蚀条件下,AgWC作为触头材料的力学和电学性能俱佳;添加了CeO_2的AgSnO_2材料虽然使材料在导电性能上略有下降,但能显著提高材料的力学性能,抗熔焊性以及灭弧能力,更适合在高温及高负荷条件下使用。在湿度较大的环境下,由于Ag SnO_2CeO_2材料致密度相对较低,表面的水膜容易渗入到基体组织中去,造成更深度的腐蚀,因此耐蚀性较差,不适合使用。 在含SO_2的较高湿度的空气环境中, Ag具有一定的局部腐蚀倾向,蚀点处所形成的的腐蚀产物主要为硫酸盐。SO_2能够将原本在Ag表面生成的的富保护性的Ag_2O膜转化成多孔疏松缺乏保护性的腐蚀产物,这是SO_2对银有强烈破坏作用的主要原因.材料的腐蚀膜厚度随时间的延长逐渐增厚,但由于气体要通过产物膜层扩散到金属表面与金属化合,因此,随膜厚的增加膜层的增长速率在不断降低。 通过电化学测试发现AgWC在NaCl溶液中的耐蚀性最好,添加稀土氧化物CeO_2后AgSnO_2材料抵抗Cl-侵蚀的能力增大,耐蚀性增强。由于受到溶液电导率以及含氧量的限制,三种材料的腐蚀率随着溶液浓度的升高而先增大后减小,在3%左右时达到最大值也就是说材料在海水中的腐蚀与其他浓度的溶液相比较是最为严重的。


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