导电滑环摩擦副电接触材料的发展现状

       摩擦副所选用的电接触材料决定了导电滑环性能的好坏,因此导电滑环中的电接触材料直接决定了导电滑环运行的可靠性、使用寿命和工作性能。

导电滑环在运行过程中,由于存在热——力——电等多种物理场的耦合作用,因此对电接触材料的要求较高。理想的电接触材料需要具有以下几项性能特点:

1. 物理性能:具有较低的电阻率和蒸气压,同时有较高的热导率、高熔、高沸点、高熔化热和高升华热,且材料还应该具备较高的热稳定性、热容量和电子逸出功,以保证其高的起弧电压。

2. 化学性能:具有较高的抗腐蚀性,能保证导电滑环能在各种工作环境中正常稳定运行。

3. 电接触性能:为保证导电滑环的可靠性,材料的接触电阻数值较低且能保证相对稳定。

4. 经济和环境因素:无污染,便于加工制作,性价比较高。

目前对于电接触材料的研究主要集中在贵金属材料方向,由于此类电接触材料较为符合以上要求,尤其是在外加载荷数值较小和弱电流环境下更能显现出其稳定性和可靠性。目前所用的电接触材料一般不是单质材料,主要是贵金属合金或者复合材料。

目前使用较为广泛的电接触材料主要由银基、铜基、金基和铂基电接触材料四种。它们的优缺点是:

1. 铜基电接触材料

铜的各项指标与银相近,且价格相对低廉,所以铜可以认为是一种非常理想的电接触材料,多用于中、高压范围的电接触领域。

铜基电接触材料的缺点在于铜基材料易氧化,所带来的氧化物质将产生较高的接触电阻。

2. 银基电接触材料

银基电接触材料具有良好的导电性、导热性和抗氧化能力,并且材料加工极为容易,因为这些特点且价格低廉,故而在电接触材料中使用量最大。然而,银基电接触材料也存在强度、硬度低,易磨损、易硫化等缺陷。因此在使用银基电接触材料时,往往需要添加其它元素来弥补以上缺点。因为这些缺点,银基电接触材料更适用于工作环境较好的场合。

3. 铂基电接触材料

铂基电接触材料的抗磨损性、抗腐蚀性都很好,具有寿命长、运行稳定、可靠性好的特点,缺点在于生产价格高、成本高、易产生“褐粉”现象。加入其它元素材料可以提高铂基材料的硬度、抗熔焊性和抗电腐蚀性。铂基电接触材料常见于使用环境恶劣的弱电接触导电滑环中。

4. 金基电接触材料

贵金属单质金具有化学性能稳定、导热性、导电性很好的特点,采用金金属制作的导电滑环,接触电阻往往很低且极为稳定。金基电接触材料的缺点在于:弹性不够,易屈服,运行过程中易发生熔融现象。因此,通常的处理办法是在其中加入其它元素制成合金金属来弥补上述缺陷。金基电接触材料常用于高灵敏度科研设备中。

九江汉唐光电的产品多采用金基电接触材料。汉唐的核心技术(摩擦副技术)金-金接触技术,可保证产品可靠的使用性能和超长的使用寿命,高速滑环转速3000至90000转/分钟,寿命最高可达2亿转。