銀基電觸頭材料專利技術(shù)綜述

錢玉萍

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163）

1 銀基電觸頭材料概述

電觸頭作為中高壓開關(guān)設(shè)備中的重要組成部分，起到啟閉的作用，其性能直接影響電器開關(guān)的性能和可靠運行，同時性能高低主要體現(xiàn)在電觸頭的導(dǎo)電性、耐侵蝕性能高低，現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展對電觸頭性能的要求越來越高，在低電接觸材料中，銀基電接觸材料由于具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、抗熔焊性、耐電弧侵蝕及耐磨損等優(yōu)良性能，得到深度研究并被廣泛應(yīng)用。

2 專利申請狀況分析

2.1 專利申請年度趨勢變化分析

本數(shù)據(jù)來源基于CNTXT和DWPI數(shù)據(jù)庫的檢索，中國范圍內(nèi)銀基電觸頭材料方面已公開的專利申請。

圖1 專利申請趨勢變化圖

圖1 顯示了銀基電觸頭材料技術(shù)在我國申請的專利總量自1975年以來隨時間變化的趨勢。由上圖可知其申請量總體呈上升趨勢，而且國內(nèi)與國外來華申請量趨勢基本保持一致。總體來看，銀基電觸頭材料技術(shù)在中國總共經(jīng)歷了以下三個發(fā)展階段：第一階段（1975年～2000年）為萌芽期。銀基電觸頭材料技術(shù)研發(fā)還處于起步階段；第二階段（2001年～2011年）為發(fā)展期。專利申請保持穩(wěn)定增長，此階段銀基電觸頭材料專利每年申請量逐步提升；第三階段（2012至今）為繁榮期。專利申請快速增長，中國專利總申請量從2011年的90件左右增長到2014年最高的150件左右，增幅明顯。與全球趨勢圖對比可知，中國專利的繁榮期與全球第二次繁榮期基本相同，我國為推動這一技術(shù)的發(fā)展做出了巨大貢獻，同時，全球?qū)＠陌l(fā)展突破了與該技術(shù)長期存在難以逾越的技術(shù)瓶頸，產(chǎn)業(yè)化進程受阻后開始飛速發(fā)展，再次激發(fā)了該領(lǐng)域的研發(fā)熱情。值得注意的是，國內(nèi)申請量在近年來保持了增長態(tài)勢，由于2017至2019年數(shù)據(jù)存在公開滯后性的原因，申請量有所下降，但從總體趨勢上可以預(yù)見國內(nèi)申請量仍然保持增長態(tài)勢，這與我國不斷出臺扶持政策密切相關(guān)。

2.2 領(lǐng)域研究方向及發(fā)展狀況

目前常用的銀基觸頭材料包括Ag-MeO(銀-金屬氧化物)、Ag-RE(銀-稀土)、Ag-C/WC(銀-石墨/銀-碳化鎢)等。

（1）Ag-MeO(銀-金屬氧化物)

在電觸頭領(lǐng)域，銀金屬氧化物材料由于具有優(yōu)良的抗電弧侵蝕性、抗熔焊性和低而穩(wěn)定的接觸電阻等綜合電性能，在整個電觸頭材料體系中占有重要的地位。

專利文獻CN109702222 A公開了一種銀氧化鋅或銀氧化銅復(fù)合粉的制備方法和實施該制備方法的系統(tǒng)，通過配置含硝酸銀和硝酸銅或硝酸銀和硝酸銅的前驅(qū)體溶液后，再利用霧化后在高溫下熱分解制備銀氧化銅或銀氧化鋅，工藝簡單，產(chǎn)品物相可控，性能穩(wěn)定，理論和實際意義重大。

專利文獻CN107385267 A公開了一種銀金屬氧化物氮化鈦復(fù)合電觸頭材料及其制備方法，為片狀觸點材料，步驟包括：①球磨：將以上的金屬氧化物粉、氮化鈦粉、添加物粉于球磨設(shè)備中預(yù)混合得球磨粉體；②混粉：球磨粉體和銀粉放入混粉設(shè)備中混粉，得混合粉體；③壓制：混合粉體用模壓成型法得初壓壓坯；初壓時在混合粉焊接面一側(cè)均勻鋪一層銀粉作焊接銀層，銀層厚度控制在觸點總厚度5%～30%；④燒結(jié)：初壓壓坯在氬氣或氮氣保護條件下于600℃～900℃燒結(jié)；⑤復(fù)壓。

（2）Ag-RE(銀-稀土)

稀土不僅具有獨特的電學(xué)性能，并且添加到金屬中可以提高金屬的抗氧化性能以及延展性。因此，人們將稀土添加到銀基電觸頭中，以期獲得更加良好的性能。

專利文獻CN107619962 A公開了一種銀基電接觸材料的制備方法，向銀基體中添加了稀土礦石粉末，在高溫條件下，稀土元素形成的熔點較高的氧化物和化合物，分散在銀熔液中，提高了銀熔液的粘度，能有效防止銀基電接觸材料在電弧的作用下產(chǎn)生飛濺，減小了電接觸材料的損失，提高了材料抵抗電弧侵蝕的能力，銀和稀土元素形成的合金在電弧熱的作用下分解，消耗能量，抑制了材料的溫升過高，保護材料受電弧的侵蝕，使銀基電接觸材料的耐磨損性能進一步得到大幅提升，具有廣闊的應(yīng)用前景。

專利文獻CN103233136 A公開了一種低壓電器用銀稀土氧化物電接觸材料的工藝,提供一種新型環(huán)保、優(yōu)良的機械加工性能和電性能的銀稀土氧化物電觸頭材料的制備方法，該方法采用化學(xué)還原法和均相沉淀法相結(jié)合制備納米銀與稀土氧化物粉體，并采用粉末冶金工藝制備銀稀土氧化物觸頭材料，使得該觸頭材料具有較高的硬度、密度、電導(dǎo)率。

（3）Ag-C/WC(銀-石墨/銀-碳化鎢)

石墨的主要作用在于阻止觸頭粘接和熔焊，并且不形成任何的絕緣物使接觸電阻變大。

專利文獻CN103233136 A公開了一種含氧化銅添加劑的銀碳化鎢觸頭合金的制備方法，是在Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中依次加入聚乙烯吡咯烷酮溶液、抗壞血酸溶液，攪拌均勻，再滴加氨水并調(diào)節(jié)pH值，得到沉淀產(chǎn)物；利用沉淀產(chǎn)物制備銀氧化銅復(fù)合粉體；將銀氧化銅復(fù)合粉體和碳化鎢粉體球磨混粉，退火后得到銀-碳化鎢-氧化銅復(fù)合粉體；將銀-碳化鎢-氧化銅復(fù)合粉體制備成銀碳化鎢電接觸合金。

專利文獻CN101086923 A公開了一種銀/石墨電觸頭的制備方法，包括以下步驟：①膨脹石墨與銀復(fù)合制成原料粉，膨脹石墨重量比為3%～10%，銀重量比為90%～97%；②將步驟①得到的銀/石墨復(fù)合原料粉的燒結(jié)成型，首先將銀／膨脹石墨復(fù)合原料粉壓初成型，于燒結(jié)爐中燒結(jié)，最后復(fù)壓成型制得成品。本發(fā)明方法工藝簡單、易于操作、對設(shè)備要求低、生產(chǎn)成本低；用該法制備的產(chǎn)品性能好，納米石墨片在材料中均勻分布，電阻率低，密度高、具有良好的抗電弧侵蝕性能。

3 結(jié)語

綜上，Ag具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，使其成為電觸頭材料發(fā)展不可缺少的原料，其是各種高低壓開關(guān)、電器、儀器儀表、元器件的核心部件，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海等軍用和民用工業(yè)領(lǐng)域的各種交直流接觸器、斷路器、繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)中，其性能直接決定整個電器的通斷容量、使用壽命和運行可靠性等。目前如何節(jié)銀以及新型材料的使用是國內(nèi)外企業(yè)的研究重點。而無論如何發(fā)展，其耐電弧、抗熔焊、耐電氣和機械磨損、耐腐蝕和既穩(wěn)定又較低的接觸電阻以及良好的加工性和可焊性等等都是電觸頭材料需考慮的關(guān)鍵技術(shù)。