電梯門鎖用銀觸點(diǎn)電氣壽命分析

吳益平

【摘要】電梯門鎖是電梯最基本和最重要的安全回路。門鎖的壽命有機(jī)械壽命和電氣壽命，銀觸點(diǎn)電氣壽命是整個(gè)門鎖電氣壽命的核心，通過(guò)對(duì)幾種市場(chǎng)通用的不同銀觸點(diǎn)的電氣壽命取證，從材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形狀、制造工藝、物理性能、工作狀態(tài)等主要因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明：Ag99.99純銀材質(zhì)觸點(diǎn)的電氣壽命在相同尺寸、電參數(shù)條件下最短;AgCdO5、AgCdO8、AgCdO10和AgCdO15位列第二;AgSnO2In2O3（12）的電氣壽命次數(shù)最長(zhǎng);另外還得知了AgNi10，、AgNi15、AgNi20、AgNi30、AgNi40、AgNi45、AgNi50的銀鎳合金一類排第三。

【主題詞】銀觸點(diǎn);電氣壽命;分析

前言：

電梯門鎖的整體壽命包含機(jī)械壽命和電氣壽命，而通常情況下按照產(chǎn)品技術(shù)要求，機(jī)械壽命的次數(shù)要求比電氣壽命的次數(shù)要求要高出一倍以上，銀觸點(diǎn)是電氣工程中廣泛應(yīng)用的基本零部件，電梯也不例外，其接觸性能和壽命關(guān)乎到相關(guān)電器元件、電工產(chǎn)品和電子器件的質(zhì)量與可靠性。本文探究分析不考慮機(jī)械壽命的情況，主要是針對(duì)電氣壽命的分析，依據(jù)電氣壽命是靠銀觸點(diǎn)之間的接觸與斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形狀、制造工藝、物理性能、工作狀態(tài)等主要因素進(jìn)行分析，為以后電梯門鎖銀觸點(diǎn)設(shè)計(jì)提供科學(xué)合理的參考借鑒，以避免類似電氣壽命失效的再次發(fā)生。

一、材料分析

在電梯行業(yè)高速發(fā)展的時(shí)候，廣泛應(yīng)用的電梯門鎖采用日本三菱形式，設(shè)計(jì)銀觸頭的材料也是采用純銀Ag99.90，隨著銀價(jià)的逐步提升，加工工藝的進(jìn)步，設(shè)計(jì)過(guò)程中逐步減少銀觸點(diǎn)上的銀層厚度，現(xiàn)在隨著合金材料的不斷研發(fā)，合金材料在觸點(diǎn)行業(yè)的使用也是越來(lái)越普遍。現(xiàn)有市場(chǎng)通用的電梯門鎖的銀觸點(diǎn)接觸面材質(zhì)主要有以下幾種：

1.純銀系列

主要以純度作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，純銀含量99.90%以上的Ag99.90，純銀含量99.95%以上的Ag99.95，純銀含量99.99以上的Ag99.99。

2.銀金屬系列

AgNi系列（Ni含量在10%～50%），AgC系列（石墨含量在3%～15%）等

3.銀氧化物系列

AgCdO系列（氧化鎘含量在10%～15%），AgSnO2In2O3（日立平面開(kāi)關(guān)上使用）等

二、結(jié)構(gòu)分析

銀觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形狀各種各樣，以電梯行業(yè)最為普遍的三菱系統(tǒng)為例，一邊銀觸點(diǎn)以片狀呈現(xiàn)，一邊銀觸點(diǎn)為球面呈現(xiàn)。我們銀觸點(diǎn)的分析描述動(dòng)銀觸點(diǎn)，靜銀觸點(diǎn)兩個(gè)方面。

三、物理性能分析

本文通過(guò)對(duì)動(dòng)銀觸點(diǎn)和靜銀觸點(diǎn)以相同材料（Ag99.90，AgNi10，AgSnO2In2O3）作為對(duì)比分析。

1.電接觸性能對(duì)比

從電接觸性能對(duì)比來(lái)看，Ag99.90的電阻最小，代表前期接觸效果最好，但是抗熔焊，耐電弧，抗轉(zhuǎn)移的情況表明，容易黏連，容易產(chǎn)生電弧，使用后容易氧化，碳化。最關(guān)聯(lián)電氣壽命的因素是抗熔焊、耐電弧、抗轉(zhuǎn)移的性能，從對(duì)比上看，AgSnO2In2O3作為電接觸方面最優(yōu)的選擇。

2.力學(xué)性能對(duì)比

從物理力學(xué)性能狀態(tài)初步分析，硬度的大小涉及到材料的耐磨特性，越軟越容易磨損。斷后伸長(zhǎng)率代表了材料的韌性極強(qiáng)，不容易出現(xiàn)磨損狀態(tài)下，材料丟失的情況。綜合情況來(lái)分析，AgSnO2In2O3是屬于三款材料中物理特性最好的材料，在電氣壽命方面更加有優(yōu)勢(shì)。

四、制造工藝分析

動(dòng)銀觸點(diǎn)是利用一條開(kāi)好槽的銅帶，放入相應(yīng)尺寸的銀帶，通過(guò)軋制，退火，再軋制，再退火等工藝，形成滿足相應(yīng)整體厚度及銀材厚度的片材，再利用沖壓模將相應(yīng)產(chǎn)品落料加工完成。

靜銀觸點(diǎn)是將一卷銅線材，一卷銀線材，利用專用的沖墩設(shè)備，分別剪取相應(yīng)的銅料與銀料放置在相應(yīng)的沖墩模具位置，設(shè)備施加相應(yīng)沖力，將兩個(gè)材料沖墩到一起，形成模具所要的樣子，再經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)、挑選、清洗、干燥等工序，完成靜銀觸點(diǎn)加工。

根據(jù)工藝過(guò)程對(duì)比，明顯Ag99.90材料最容易獲取，而價(jià)格來(lái)講，Ag99.90和AgNi10和差異不大（AgNi10的鎳含量只有10%，如果采用AgNi40可以有較大差異）。AgSnO2In2O3中的銦屬于稀有元素，價(jià)格相對(duì)較高。從工藝角度對(duì)比過(guò)程來(lái)看，適用性較強(qiáng)的屬于Ag99.90和AgNi10。

五、工作狀態(tài)分析

Ag99.90這一類純銀觸點(diǎn)，有良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性及優(yōu)異的接觸電阻，因硬度不高，熔點(diǎn)較低，且在潮濕高溫情況下易產(chǎn)生硫化現(xiàn)象，生產(chǎn)的硫化薄膜在觸點(diǎn)通電接觸高溫后，會(huì)增大接觸電阻。在工作時(shí)，銀觸點(diǎn)間接觸，首先出現(xiàn)銀層厚度較厚、接觸面積較大的銀觸點(diǎn)。如果出現(xiàn)變形的情況，銀觸點(diǎn)的接觸面積產(chǎn)生變化，會(huì)逐漸導(dǎo)致接觸面積增加。

電梯門鎖使用過(guò)過(guò)程中的額定電壓為220V（市電波動(dòng)控制在±10%范圍內(nèi)，理論分析按220V進(jìn)行），額定電流為0.8A。電梯門鎖運(yùn)行使用是在電梯運(yùn)行開(kāi)關(guān)門的一瞬間進(jìn)行工作，所有門鎖觸點(diǎn)都是常閉串聯(lián)，正常情況下只有電梯門鎖全部閉合的情況下，電梯材運(yùn)行運(yùn)行。此處需要考慮所有銀觸點(diǎn)常閉串聯(lián)情況下，某些銀觸點(diǎn)氧化或表面接觸不良的情況下，會(huì)出現(xiàn)電阻的變化，也會(huì)造成銀觸點(diǎn)熔融黏連的情況。

六、結(jié)論

通過(guò)對(duì)材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形狀、制造工藝、物理性能、工作狀態(tài)等主要因素進(jìn)行分析，不難看出：

①工藝過(guò)程對(duì)比展示了Ag99.90材料最容易獲取的優(yōu)勢(shì)，并且其實(shí)用性也較強(qiáng)。而價(jià)格來(lái)講，AgSnO2In2O3中的銦屬于稀有元素，價(jià)格相對(duì)較高，對(duì)比之下，Ag99.90占據(jù)價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

②從電接觸性能對(duì)比結(jié)果顯示，Ag99.90的電阻最小，但是其也存在一些缺點(diǎn)，Ag99.90容易黏連，容易產(chǎn)生電弧，使用后容易氧化，碳化。所以AgSnO2In2O3作為電接觸方面產(chǎn)品選擇其具備最優(yōu)選擇的優(yōu)勢(shì)。

③從物理性能狀態(tài)初步綜合情況分析可知，AgSnO2In2O3是屬于三款材料中物理特性最好的材料，并且在電氣壽命方面更加有優(yōu)勢(shì)。

④工作狀態(tài)下材料對(duì)比分析可知，Ag99.90這一類純銀觸點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，其具備有有良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性等性質(zhì)。

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