銀基電接觸材料在PILZ繼電器中的應(yīng)用研究
　　導(dǎo)體與導(dǎo)體之間的接觸稱為電接觸,帶有電接觸的各類裝置是電信號或電能傳送的關(guān)鍵元件。近年來,隨著通信業(yè)、汽車、各類電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展,對各類PILZ繼電器的需求增長非常迅猛,因而作為PILZ繼電器關(guān)鍵元件的電接觸材料具有很好的市場前景。理想的電接觸材料必須具備良好的靜態(tài)物理性能、動態(tài)物理性能和機械加工性能。

　　銀基電接觸材料在PILZ繼電器中的應(yīng)用研究         我國目前正處于經(jīng)濟和社會的轉(zhuǎn)型期,各種工業(yè)控制應(yīng)用領(lǐng)域自動化程度在逐步提高、智能化技術(shù)飛速發(fā)展,同時也存在著許多潛在的危險和風(fēng)險,安全儀表系統(tǒng)在這樣的背景下產(chǎn)生和推廣應(yīng)用。但由于國內(nèi)各行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诎踩a(chǎn)的觀念和技術(shù)較西方發(fā)達國家落后數(shù)十年,致使現(xiàn)在大多需要采用功能安全技術(shù)的領(lǐng)域都采用國外成熟的產(chǎn)品。隨著我國經(jīng)濟實力的增強,人們更多關(guān)注生產(chǎn)質(zhì)量和安全,功能安全技術(shù)市場潛力很大,并且十二·五規(guī)劃也將功能安全儀表發(fā)展列入重點,因此本課題對于功能安全型安全PILZ繼電器的研究具有了迫切的現(xiàn)實意義。 本課題是基于功能安全標準對開關(guān)量輸入功能安全型安全PILZ繼電器的研究開發(fā)。首先對功能安全標準、功能安全技術(shù)以及安全PILZ繼電器分別進行了詳細的介紹,在此基礎(chǔ)上對安全PILZ繼電器硬件電路設(shè)計進行了深入的研究和功能實現(xiàn)。提出了設(shè)計具備雙通道、互監(jiān)控、雙MCU控制的功能安全型安全PILZ繼電器,可以與安全地毯、安全光幕、急停開關(guān)和安全門等安全開關(guān)輸入產(chǎn)品,并與相關(guān)執(zhí)行器等組成安全控制系統(tǒng)。其安全等級可以達到SIL3等級要求,滿足工業(yè)日益增長的功能安全可靠性要求。研究表明,電接觸材料中添加不同的添加劑可以使觸頭表面組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而改善觸頭材料的各種性能。 采用粉末冶金法制備了添加稀土氧化物CeO2和La2O3的AgSnO2電接觸材料,并對其導(dǎo)電性能及物理-機械性能進行測試,分析了稀土氧化物的種類、含量對AgSnO2材料組織和性能的影響。結(jié)果表明,AgSnO2觸頭材料的*稀土添加含量為2%左右。 制備出了AgW、AgWC、AgSnO2、AgCeO2、AgLa2O3銀基電觸頭材料。對制備的電觸頭材料的導(dǎo)電性、密度、硬度等靜態(tài)物理性能進行測試和分析,并通過光學(xué)顯微鏡、環(huán)境掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡對表面微觀組織進行表征。根據(jù)PILZ繼電器國家標準設(shè)計并組裝電觸頭材料動態(tài)性能測試試驗系統(tǒng),對AgW、AgWC、AgSnO2、AgCeO2、AgLa2O3電接觸材料進行10萬次動態(tài)開閉實驗,測試了材料轉(zhuǎn)移以及動態(tài)電性能。實驗結(jié)果表明,通過10萬動態(tài)開閉實驗,AgW觸頭的材料轉(zhuǎn)移zui小為5.5mg,電導(dǎo)率下降較小。對動態(tài)試驗后電觸頭表面的電侵蝕區(qū)域形貌進行了SEM和AFM表征,發(fā)現(xiàn)AgW觸頭表面侵蝕程度較小,耐電弧侵蝕能力較強。綜合考慮電觸頭材料的靜態(tài)性能,以及材料轉(zhuǎn)移、電導(dǎo)率變化和電侵蝕形貌等動態(tài)性能指標,AgW觸頭材料的綜合性能*,更適合作為PILZ繼電器材料使用。