費家祥， 李小珍， 劉映飛， 林旭彤， 宋振陽， 萬 岱， 宋林云， 孔 欣

（福達合金材料股份有限公司，浙江溫州 325025）

0 引言

在電觸頭材料中，AgW 和AgWC電觸頭因其具有良好的導電性和電熱性，良好的耐電磨損性，被廣泛用于各種斷路器中作為動觸頭。AgW 電觸頭由于易于加工，能承受大電流電弧侵蝕，在斷路器中使用量明顯多于AgWC。不過近年來，隨著斷路器使用要求的不斷提高，尤其是在比較惡劣的環(huán)境中，比如海上、高溫高濕等場所，對電觸頭材料的耐腐蝕性能提出了更高要求。為避免電觸頭在使用前被腐蝕導致接觸電阻變高，甚至不導通，目前行業(yè)內(nèi)普遍采用焊接后電鍍銀層的方法，使鎢或碳化鎢與空氣隔絕。但由于電鍍銀層在斷路器出廠前的校驗中或在使用初期即被燒損掉，電鍍銀層并不能解決電觸頭在使用過程中被腐蝕。除了在電觸頭表面電鍍銀層外，觸點制造過程中在其表面直接滲出一層銀層也是一種方法，近來也有通過加入添加物來提高AgW耐腐蝕能力的研究。

為此，本研究對比了粉末冶金熔滲工藝AgW和AgWC 電觸頭在高低溫交變濕熱及鹽霧環(huán)境中的耐腐蝕能力，以明確其耐腐蝕能力的強弱。

1 試驗

1.1 AgW、AgWC電觸頭的制備

將Ag粉、W粉和T粉（添加物）用混粉機混合均勻，將混合粉制粒，然后初壓成型，再將壓坯與熔滲Ag片一起進爐熔滲，得到不同成分的AgW 電觸頭。用WC 粉代替W 粉，采用同樣的方法，可以得到不同成分的AgWC 電觸頭。其中混粉時間為2 h～6 h，熔滲溫度為1000 ℃～1300 ℃。

按上述方法分別制得AgW-1（T：0～0.5%）、AgW-2（T：1%～1.5%）、AgW-3（T：2%～2.5%)和AgWC（T：1%～1.5%）4 種產(chǎn)品（詳見表1）。每種產(chǎn)品各取8粒，去除表面銀層，使鎢和碳化鎢顆粒裸露出來，取其中4 粒做高低溫交變濕熱試驗，取其余4粒做鹽霧試驗。

表1 試驗材料成分

1.2 高低溫交變濕熱試驗

將電觸頭置于高低溫交變濕熱試驗箱中，試驗條件如圖1 所示。溫度從25 ℃升至90 ℃用時1 h，于90 ℃恒溫9 h，90 ℃降至25 ℃用時1 h，25 ℃恒溫1 h，25 ℃降至-25 ℃用時1 h，-25℃恒溫9 h，-25 ℃升至25 ℃用時1 h，完成一個周期。-25 ℃時濕度為0%，25 ℃時濕度為50%，90 ℃時濕度為90%。

圖1 高低溫交變濕熱試驗條件

1.3 鹽霧試驗

將4 種電觸頭置于鹽霧腐蝕試驗箱中，試驗條件按GB/T 6458—1986 執(zhí)行。主要試驗參數(shù)：試驗溫度35 ℃；氯化鈉溶液濃度5%；pH 值6.5～7.2；持續(xù)噴霧。

2 結果分析及討論

觀察了高低溫交變濕熱試驗第6 周期、第14 周期（試驗結束），鹽霧試驗72 h、240 h（試驗結束）后的電觸頭表面氧化情況，具體結果見表2，外觀見表3。

表2 高低溫交變濕熱試驗和鹽霧試驗后產(chǎn)品外觀氧化程度（目視判斷）

表3 試驗結束后產(chǎn)品外觀照片

利用掃描電鏡對試后電觸頭表面進行檢測，分析其氧化程度（根據(jù)表面Ag、O 和W 的含量變化判斷）。圖2～圖5 分別為4 種電觸頭在高低溫交變濕熱試驗第14周期后的表面形貌。

圖2 AgW-1

圖3 AgW-2

圖4 AgW-3

圖5 AgWC

從表2 及圖2～圖5 掃描電鏡分析可見：在高低溫交變濕熱試驗中，AgW 產(chǎn)品隨著添加物含量的增加，其耐氧化能力相應提升；AgWC 產(chǎn)品不受交變濕熱影響，14周期后產(chǎn)品表面仍沒有變化。

圖6～圖9 為4 種電觸頭在鹽霧試驗240 h 后的表面形貌。

圖6 AgW-1

圖7 AgW-2

圖8 AgW-3

圖9 AgWC

從表2 及圖6～圖9 掃描電鏡分析可見：在鹽霧試驗中，AgW 電觸頭和AgWC 電觸頭在240 h 試驗后均未發(fā)生明顯氧化。

金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的過程。在本研究中，無論高低溫交變濕熱試驗還是鹽霧試驗，其試驗溫度都遠低于鎢或碳化鎢在空氣中的氧化溫度。在高低溫交變濕熱試驗環(huán)境下，觸點表面產(chǎn)生凝露，空氣中CO2、SO2等氣體溶于水中形成電解液，比較活潑的金屬鎢失去電子而被氧化，產(chǎn)生電化學腐蝕。在AgW 電觸頭中加入比鎢更活潑的添加物，使添加物先發(fā)生氧化，可以延緩鎢的氧化。AgWC電觸頭由于WC 活潑性差，與Ag的活潑性更接近，因此產(chǎn)生的電化學腐蝕極慢。在鹽霧試驗中，雖然有NaCl 溶液作為電解液，也會發(fā)生電化學腐蝕，但由于試驗溫度較低，腐蝕速度很慢。

3 結論

（1）在高低溫交變濕熱試驗中，無添加物AgW電觸頭氧化速度最快，有添加物AgW電觸頭氧化速度有所減緩，隨著添加物含量的增加，氧化速度變慢。

（2）在高低溫交變濕熱試驗中，AgWC 電觸頭在14個試驗周期結束后仍未發(fā)現(xiàn)有氧化跡象。Ag-WC電觸頭耐腐蝕能力明顯優(yōu)于AgW電觸頭。

（3）在鹽霧試驗中，AgW 電觸頭和AgWC 電觸頭在240 h試驗后均未發(fā)生明顯氧化。