觸頭材料

　　用於開關、繼電器、電氣連接及電氣接插元件的電接觸材料，又稱電觸頭材料。一般分強電用觸頭材料和弱電用觸頭材料兩種。根據使用物件的不同，對觸頭材料提出不同的要求。這些要求與觸頭的工作條件和在操作過程中產生的各種物理現象有關。

　　開關、繼電器觸頭用來接通和分斷電路。自動化電路對電器的觸頭有很多的要求，例如對操作壽命（動作次數）的要求高。當電路的電壓和電流達到一定值並通斷電路時，觸頭間會產生電弧或火花，對觸頭會產生腐蝕作用。電氣連連接器及接插元件一般是在不帶電情況下接通與分斷電路，操作過程中接觸部分不產生電弧或火花。由於它們在運行時不經常插拔，接通與分斷次數不多（一般在數百次以下），因此它們與開關、繼電器的觸頭有不同的要求。

　　性能　為提高觸頭工作的可靠性，對觸頭材料的基本要求是：①觸頭材料的電導率與熱導率要高，以降低觸頭通過電流時的熱損耗，減輕觸頭表面的氧化；②觸頭材料的熔化溫度與沸點高、熔化與蒸發潛熱高，以減少在電弧或火花作用下觸頭的磨損量和不易使觸頭發生熔焊；③觸頭材料對周圍環境的化學性能要穩定，觸頭受環境污染後接觸電阻的變化小，接觸電阻穩定；④觸頭材料的硬度與彈性要適當，硬度太大時，接觸的面積小，彈性較大的材料在觸頭閉合時，由於觸頭間的彈跳使磨損加大；⑤觸頭材料易於加工和焊接；⑥觸頭材料的價格要低。對強電用觸頭材料，重要的要求是：①具有低的接觸電阻，防止通過額定電流時過熱；②電磨損率和機械磨損率小，具有較長的使用壽命；③抗熔焊性能好，在故障情況下能順利分斷電路；④剩餘電流小，滅弧能力強，分斷大電流時能迅速滅弧，而且不會引起電弧重燃或持續電流。對弱電用觸頭材料，要求：①低而穩定的接觸電阻和小的電磨損率，較長的使用壽命；②具有較高的最小起弧電壓和最小起弧電流，使觸頭盡可能在無電弧情況下操作；③這種觸頭閉合力小，故機械磨損不是重要問題。對直流觸頭，要求在直流操作條件下，從觸頭的一方到對方的材料轉移要小。

　　分類　觸頭材料可分為3類。①純金屬：如銅、銀、金、鉑、鈀、鎳、鎢等。銅是電器中最廣泛采用的觸頭材料之一。它有良好的導電與導熱性能，良好的加工工藝性，價格也不高。但銅觸頭在受熱情況下，觸頭表面易產生氧化。銅的硬度較低，抗電弧能力不強，在電弧作用下較容易熔焊，使觸頭發生相互焊接。銀有高的導電與導熱性能。氧化銀的電阻率很低，銀觸頭的容許工作溫度較高。但純銀材料抗電弧作用能力不強，硬度和機械強度較低，因此，隻適用於小容量的觸頭和不經常通斷的觸頭和連接器。金、鉑等材料屬貴重金屬，它們有很高的化學穩定性，觸頭電阻特別穩定，但由於價格很高，因此僅用於弱電的觸頭材料。鈀的價格比鉑低，其電阻率和硬度與鉑差不多，它是鉑的代用材料。鎳、鎢材料有較高的熔點與沸點，有較好的抗電弧作用。它們和它們的合金常用於滅弧觸頭。②合金：采用不同的合金材料可改善純金屬觸頭材料性能的不足，如銀-銅、銀-金、銀-鎳、銀-鎘、鉑-銠、金-鈀等等。③金屬陶瓷：是將不同的金屬材料粉末混合在一起，壓制成型後經燒結而成。與熔煉而成的合金不同，它保留瞭原混合材料的各自性能，以充分發揮它們原有的互不相同的性能。例如銀-鎢制成的金屬陶瓷材料，鎢的微粒燒結後形成堅硬的骨架，骨架中含蓄著銀。當受到電弧作用時，銀被熔化但不能流出骨架，因而材料的抗電弧耐磨損性能得到提高。鎢骨架內鑄入的銀是導電的良好通路，材料的電阻率不大。金屬陶瓷材料可以直接壓制成所需的觸頭形狀，不再進行機械加工，提高瞭材料的利用率。常用的金屬陶瓷材料有：銅－石墨、銅－鎢、銀－鎳、銀－氧化鎘、銀－氧化鎢、銀－氧化錫、還有多元材料的銀－碳化鎢－石墨等等。

　　用於低電壓、弱電流電路的電氣接插元件的接觸材料，為瞭保證接觸的可靠性，一般在接觸表面上鍍以銀、金或鈀等貴重金屬的鍍層。