技術研究 | 關于新型電觸頭材料及其表面鍍覆工藝的研究與論證

      在風起云涌、競爭日益激烈的今天，所有的低壓電器企業都面臨著性價比的競爭。經濟化、輕量化勢不可擋。

      觸點作為低壓電器元器件中的重要組成零件，是導電回路中為數不多的可動零件，其接觸必須要充分可靠，且能具有一定的機械、電氣性能和環境適應性。隨著市場大環境對于電氣元件降本增效的要求，觸點材料制造工藝也在不斷發展和改進。

      在以往的塑殼斷路器當中，常用的觸點材料是銀鎢觸點和銀氧化鎘。

      銀鎢觸點對大電流電弧的承受能力強，抗電弧燒損性能在所有觸頭材料中是最高的，但價格過高，多適用于高性能高可靠性的產品中，并應用與銀行、醫院、交通樞紐、數據中心的一級負載和重要場合當中。

      銀氧化鎘觸點材料的整體性價比較銀鎢更好，但因為鎘元素含毒，不符合國家環保的標準，不被歐盟RoHS指令所允許。

      而銅合金觸點材料的出現，掀起了低壓電器元器件觸點材料的新浪潮。它不僅具有節銀、環保等良好的綜合性能，同時還具有較好的抗熔焊性、耐磨性、導熱性、導電性、抗材料轉移等特性，是現階段低壓電器行業當中應用范圍廣、性價比高的一款觸頭材料。

      法泰電器作為智能電網用戶端的專業制造商與系統集成商，始終致力于探索更安全更健康的配電安全守護。

      近期法泰電器的研發團隊分析和驗證的基于銅綠影響導致觸頭接觸不可靠現象，并提出了解決方案的相關論文發表于上海電器科學研究所（集團）有限公司主辦的《電器與能效管理技術》的雜志上，接下來我們一起觀摩法泰研發中心的技術人員的實驗過程和解決方案。

      為了提升電氣回路的導電性，觸點往往連同其所焊接的觸橋加以表面進行鍍銀處理。觸頭組件表面銀層的存在不僅可有效提升觸頭組件的導電性能，還可降低其溫升。

      而塑殼斷路器長期置于空氣當中，導體的表面易發生氧化現象，鍍層表面的銀氧化是影響觸頭回路接觸不可靠的常見原因，在此基礎上，法泰電器的研發人員選取產生綠色附著物的塑殼斷路器進行深入的實驗和研究。經過一系列的測試和分析，發現在鍍層表面的綠色附著物是引發不通電問題的關鍵點，經進一步的分析后確認該綠色附著物是銅綠。

      銅綠是銅銹的俗稱，它是銅與空氣中的氧氣、二氧化碳和水等物質反應產生的物質，顏色為翠綠。

      銅元素是銅綠產生的必要條件，法泰研發團隊圍繞觸點中的銅元素展開一系列的探究試驗：通過對觸點成分及各成分的含量檢測，金相分析各元素的三維空間結構，并結合觸頭表面處理的鍍銀工藝，推斷是電鍍工藝中采用的銅打底層所產生的銅綠。

      在此基礎上，研發團隊將現有試驗品適當處理后放入專用鹽霧試驗箱，經過24個小時的實驗觀察并結合產生銅綠的位置分析，得出結論：該銅綠是動靜觸點在經過大電流測試灼燒后暴露的銅底形成。

      為了進一步驗證上述結論，法泰研發人員采取以下兩種方案從源頭再次進行驗證：

       1、鍍件在鍍銀前不用銅底，直接在鍍件的表面鍍銀；

       2、鍍件在鍍銀前不用銅底，可考慮銅底的替代物；

      試驗測試后發現：觸點裸鍍銀或打鎳底鍍銀產生的銅綠十分微弱，并具有良好的環境適應性。

      綜上所述，打鎳底鍍銀既滿足了鍍銀表面的美觀需求，也避免了用銅底鍍銀帶來的不確定性風險，且用鎳底鍍銀在成本上亦與用銅底鍍銀相當，用鎳底鍍銀無疑是觸點鍍銀的優選方式。

      法泰電器二十年來致力于將安全用電零失誤做到極致，法泰研發團隊在經過三個多月分析、試驗、論證、再試驗的過程后，采用塑殼斷路器鎳底鍍銀的解決方案從更深層次的問題上游和細節之處進行質量控制，為客戶在相對不確定的環境下使用法泰斷路器時，增添了一份安全與可靠，也為低壓電器行業在鍍銀工藝的選擇和分析解決類似現象時提供了有價值的參考。