银基电接触材料在PILZ继电器中的应用研究
　　导体与导体之间的接触称为电接触,带有电接触的各类装置是电信号或电能传送的关键元件。近年来,随着通信业、汽车、各类电子产品的飞速发展,对各类PILZ继电器的需求增长非常迅猛,因而作为PILZ继电器关键元件的电接触材料具有很好的市场前景。理想的电接触材料必须具备良好的静态物理性能、动态物理性能和机械加工性能。

　　银基电接触材料在PILZ继电器中的应用研究         我国目前正处于经济和社会的转型期,各种工业控制应用领域自动化程度在逐步提高、智能化技术飞速发展,同时也存在着许多潜在的危险和风险,安全仪表系统在这样的背景下产生和推广应用。但由于国内各行业领域对于安全生产的观念和技术较西方发达国家落后数十年,致使现在大多需要采用功能安全技术的领域都采用国外成熟的产品。随着我国经济实力的增强,人们更多关注生产质量和安全,功能安全技术市场潜力很大,并且十二·五规划也将功能安全仪表发展列入重点,因此本课题对于功能安全型安全PILZ继电器的研究具有了迫切的现实意义。 本课题是基于功能安全标准对开关量输入功能安全型安全PILZ继电器的研究开发。首先对功能安全标准、功能安全技术以及安全PILZ继电器分别进行了详细的介绍,在此基础上对安全PILZ继电器硬件电路设计进行了深入的研究和功能实现。提出了设计具备双通道、互监控、双MCU控制的功能安全型安全PILZ继电器,可以与安全地毯、安全光幕、急停开关和安全门等安全开关输入产品,并与相关执行器等组成安全控制系统。其安全等级可以达到SIL3等级要求,满足工业日益增长的功能安全可靠性要求。研究表明,电接触材料中添加不同的添加剂可以使触头表面组织结构发生改变,从而改善触头材料的各种性能。 采用粉末冶金法制备了添加稀土氧化物CeO2和La2O3的AgSnO2电接触材料,并对其导电性能及物理-机械性能进行测试,分析了稀土氧化物的种类、含量对AgSnO2材料组织和性能的影响。结果表明,AgSnO2触头材料的*稀土添加含量为2%左右。 制备出了AgW、AgWC、AgSnO2、AgCeO2、AgLa2O3银基电触头材料。对制备的电触头材料的导电性、密度、硬度等静态物理性能进行测试和分析,并通过光学显微镜、环境扫描电子显微镜和原子力显微镜对表面微观组织进行表征。根据PILZ继电器国家标准设计并组装电触头材料动态性能测试试验系统,对AgW、AgWC、AgSnO2、AgCeO2、AgLa2O3电接触材料进行10万次动态开闭实验,测试了材料转移以及动态电性能。实验结果表明,通过10万动态开闭实验,AgW触头的材料转移zui小为5.5mg,电导率下降较小。对动态试验后电触头表面的电侵蚀区域形貌进行了SEM和AFM表征,发现AgW触头表面侵蚀程度较小,耐电弧侵蚀能力较强。综合考虑电触头材料的静态性能,以及材料转移、电导率变化和电侵蚀形貌等动态性能指标,AgW触头材料的综合性能*,更适合作为PILZ继电器材料使用。